錦屏一級水電站左岸壩肩化學(xué)灌漿試驗(yàn)

1、錦屏一級水電站左岸壩肩化學(xué)灌漿試驗(yàn)    摘要：    關(guān)鍵詞：     1、 工程概述1.1試區(qū)地質(zhì)條件本次試驗(yàn)代表巖體為煌斑巖脈?；桶邘r未在建基面出露，深埋于建基面以里，1885m高程建基面以里埋深約60m，往低高程延伸埋深逐漸增大，至1680m高程埋深大于170m。根據(jù)煌斑巖脈性狀、風(fēng)化卸荷特征可劃分為二個區(qū)，本試驗(yàn)區(qū)位于A區(qū)，1680m高程以上，其中1800m高程以上巖脈位于砂板巖中，巖脈厚一般約為2.02.4m，普遍弱強(qiáng)風(fēng)化，巖體松弛，完整性差，與上下盤巖體多為斷層

2、接觸，發(fā)育寬520cm的小斷層，且兩則同樣為松弛、破碎的2級巖體。1.2 進(jìn)行化學(xué)灌漿試驗(yàn)的必要性由于規(guī)模性斷層及軟弱巖帶在壩肩基礎(chǔ)集中的存在，當(dāng)大壩形成蓄水后，在拱壩基礎(chǔ)一定范圍內(nèi)的斷層，對建筑物的穩(wěn)定性、基礎(chǔ)應(yīng)力傳遞等極為不利，嚴(yán)重影響大壩穩(wěn)定安全及運(yùn)營，必須運(yùn)用工程的方法進(jìn)行處理。本次試驗(yàn)即是有針對性地采用化學(xué)灌漿的方法加固處理。試驗(yàn)研究的對象：左岸壩肩基礎(chǔ)巖體內(nèi)發(fā)育的煌斑巖脈。此次試驗(yàn)采用高滲透性環(huán)氧材料，采用水泥化學(xué)復(fù)合灌漿的方法進(jìn)行加固處理。通過試驗(yàn)，選擇出最優(yōu)高滲透性補(bǔ)強(qiáng)灌漿材料和多種能夠根據(jù)變化條件下調(diào)整的、適宜的配比和灌漿參數(shù)，以便為大規(guī)模處理煌斑巖脈等軟弱基礎(chǔ)，尋求一種可行

3、、有益的工程方法；達(dá)到對斷層及軟弱帶的補(bǔ)強(qiáng)加固效果，滿足設(shè)計(jì)要求。2、 工程施工及質(zhì)量檢查2.1 設(shè)計(jì)指標(biāo)要求 經(jīng)勘探階段和試區(qū)施工前的灌前測試孔鉆孔變形模量測試表明，煌斑巖體的變形模量為0.72GPa，聲波值為3262m/s；根據(jù)設(shè)計(jì)文件要求，通過水泥/化學(xué)復(fù)合灌漿，要求達(dá)到的設(shè)計(jì)指標(biāo)見下表2-1：指標(biāo) 巖類巖體聲波縱波速度Vpm平均值（m/s）鉆孔變形模量EO單位透水率（Lu）抗剪強(qiáng)度巖體完整性系數(shù)Kv泊松比C（Mpa）tg煌斑巖脈X灌后指標(biāo)42005.010.80.80.600.352.2 化學(xué)灌漿試驗(yàn)施工2.2.1 試驗(yàn)思路及工藝本次試驗(yàn)思路為通過對選定的煌斑巖脈第一、二試驗(yàn)

4、區(qū)的試驗(yàn)施工，尋找出適合的化學(xué)灌漿漿液材料和施工工藝，對軟弱巖體進(jìn)行有效的處理，達(dá)到對其物理力學(xué)性能指標(biāo)的改善，從而滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)要求?？傮w施工工藝為：室內(nèi)材料試驗(yàn)一、二試區(qū)水泥灌漿施工一試區(qū)化學(xué)灌漿施工一試區(qū)質(zhì)量檢查化學(xué)材料改進(jìn)二試區(qū)化學(xué)灌漿施工二試區(qū)質(zhì)量檢查?；瘜W(xué)灌漿施工工序?yàn)椋嚎孜徊贾勉@孔鉆孔沖洗簡易壓水試驗(yàn)配漿孔內(nèi)排水灌漿閉漿孔內(nèi)漿液置換掃孔下一段鉆進(jìn)（第一段灌漿或第二段灌漿結(jié)束以后進(jìn)行孔口鑲鑄）直至各孔段結(jié)束封孔?；瘜W(xué)灌漿施工工法為：自上而下、孔口封閉、純壓式，分序、分段施工，逐段增加灌漿壓力；灌漿時相鄰孔間隔兩段施工。2.2.2 試驗(yàn)施工簡介.鉆孔、灌漿參數(shù)本試驗(yàn)為水泥/化學(xué)復(fù)合灌漿

5、，水泥灌漿的目的是封閉試區(qū)、控制化學(xué)漿液擴(kuò)散范圍，化學(xué)灌漿的目的是使用合適的工藝、利用材料特性對巖體進(jìn)行物理力學(xué)性能改善。鉆孔采用矩形布置方式，鉆孔采用76mm和56mm鉆進(jìn)施工，鉆孔角度為頂角70°；水泥灌漿漿液水灰比采用2:1、1:1、0.7:1、0.5:1等4個比級。.特殊情況處理及結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)漿液材料采用通過室內(nèi)試驗(yàn)優(yōu)選出的YDS-7系列環(huán)氧材料，施工中針對施工情況主要采用2種配合比進(jìn)行施工，分別為YDS-7（100:6）和YDS-0（100:8）。開灌均采用YDS-7（100:6）進(jìn)行灌注。正常灌注情況下采用YDS-7（100:6）進(jìn)行灌注直至結(jié)束，若施工中出現(xiàn)串、冒、漏及

6、耗量大時根據(jù)現(xiàn)場灌注情況更換為YDS-0（100:8）進(jìn)行灌注?；瘜W(xué)灌漿各段次灌注化學(xué)漿液前均進(jìn)行簡易壓水，若孔段透水率小于1 Lu，則直接進(jìn)行化學(xué)灌漿，若孔段透水率大于1 Lu，則先進(jìn)行補(bǔ)充水泥灌漿，再進(jìn)行化學(xué)漿液灌注。針對試區(qū)為砂板巖和煌斑巖互層的特殊地質(zhì)情況，施工中采用結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)如下：當(dāng)鉆孔揭示的孔段為砂板巖時，根據(jù)灌前簡易壓水透水率，按照表2-2所示原則進(jìn)行控制灌漿，達(dá)到下表要求即結(jié)束該段灌漿。表2-2          砂板巖化學(xué)灌漿漿液耗量控制表灌前壓水透水率（Lu）控制漿液耗量（L/m）Lu0.3600.3 Lu 0.5700.5

7、Lu 1.080當(dāng)鉆孔揭示的孔段巖性為煌斑巖時，或巖性為砂板巖與煌斑巖互層時，在該灌漿段最大設(shè)計(jì)壓力下，以灌到孔段不吸漿或吸漿量小于0.010.05L/ min.m時，繼續(xù)灌注30 min后結(jié)束該段灌漿。.施工成果簡述本試驗(yàn)累計(jì)完成水泥灌漿鉆孔543m，灌漿526.3m，累計(jì)注入量217.12T，總平均注灰量為412.54kg/m，其中序孔單位注入率為617kg/m，序孔單位注入率為176kg/m；水泥灌漿檢查孔2個施工壓水14段，壓水結(jié)果透水率11段小于1 lu ，3段大于1 lu；化學(xué)灌漿兩試區(qū)成果見下表2-3。表2-3         

8、  化學(xué)灌漿一、二試區(qū)成果表對比項(xiàng)目灌漿長度（m）總耗（L）單耗(L/m)總注（L）單注(L/m)第一試區(qū)2882703993.92216876.97一試區(qū)一序孔128.518445143.5415848123.33一試區(qū)二序孔159.58593.5653.886318.4139.6第二試區(qū)2702265883.921835867.99二試區(qū)一序孔12011662.697.199271.777.26二試區(qū)二序孔15010995.173.39086.260.57.質(zhì)量檢查.鉆孔取芯壓水檢查化學(xué)灌漿完成30后進(jìn)行鉆孔取芯壓水檢查，施工檢查孔5個壓水36段，所有段次壓水結(jié)果均小于1 Lu。

9、.聲波測試化學(xué)灌漿完成160天，煌斑巖脈聲波最大值為5376m/s，最小值為3546m/s，平均值為4557m/s，總體上滿足化學(xué)灌漿后的聲波指標(biāo)（4200 m/s）要求。. 鉆孔變形模量煌斑巖脈化學(xué)灌漿完成160天后，煌斑巖體內(nèi)共計(jì)測試變形模量21個測點(diǎn)，其結(jié)果最大值為7.95Gpa，最小值為4.03 Gpa，平均值為6.03 Gpa，變形模量低于5.0 Gpa的測點(diǎn)數(shù)為6個，總體上滿足化學(xué)灌漿后變模指標(biāo)（5.0 Gpa）要求。. 大口徑取芯化學(xué)灌漿完成150天后進(jìn)行了大口徑取芯并制樣進(jìn)行了磨片鑒定，強(qiáng)度、變形模量、凍融、密度以及抗?jié)B等試驗(yàn)。  巖石磨片鑒定成果及照片表明，煌斑巖中

10、微裂隙都具有開放性，均被淺黃色具均質(zhì)性的填充劑充填，膠結(jié)良好?；桶邘r密度為2.52g/cm32.68g/cm3，平均值2.61g/cm3?；桶邘r軸向拉伸法濕抗拉強(qiáng)度為1.61Mpa4.26Mpa，平均值2.90Mpa。巖石自由風(fēng)干狀態(tài)變形模量為6.08Gpa7.51 Gpa（小值平均值平均值）彈性模量為11.2 Gpa13.2 Gpa。. 豎井檢查灌漿完成170天后開挖豎井進(jìn)行了承壓板試驗(yàn)，試驗(yàn)成果為：割線模量為     16.2Gpa；包絡(luò)線模量為13.0Gpa。上述一系列質(zhì)量檢查手段檢查結(jié)果表明：.本試驗(yàn)所選用的YDS-7型號漿液材料能夠適應(yīng)煌斑巖脈

11、對灌漿材料的高滲透性要求；.化學(xué)灌漿完成160天后，聲波、鉆孔變形模量、承壓板試驗(yàn)等各項(xiàng)測試成果滿足設(shè)計(jì)要求，磨片鑒定表明漿液對巖體裂隙、孔隙充填效果良好。3 、工藝改進(jìn)和革新在施工中，通過定期施工總結(jié)，不斷改進(jìn)和革新了施工工藝、參數(shù)，針對一試區(qū)化學(xué)漿液耗量較大的情況，及時調(diào)整增加了二試區(qū)化學(xué)灌漿前的濕磨細(xì)水泥加密灌漿，同時調(diào)整了水泥漿液開灌比級，開灌使用水灰比由一試區(qū)的2:1調(diào)整為為3:1，這有效的封堵了部分普通水泥漿液不能進(jìn)入的在地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動過程中形成的微小裂隙，使得水泥灌漿的試區(qū)封閉效果更加理想。第二試區(qū)所使用的YDS-7E與第一試區(qū)使用的YDS-7漿液材料，在粘度上后者起始粘度比前者有

12、所提高，這更加有利于控制漿液在地層中的擴(kuò)散范圍，從而達(dá)到在保證灌注質(zhì)量的前提下控制化學(xué)材料用量節(jié)約工程成本的目的；同時，YDS-7E的初凝時間長于YDS-7材料，這更有利于漿液對施灌對象的充分有效浸滲，從而達(dá)到“飽和灌注”的目的；也正是由于漿液材料的初始粘度提高和初凝時間延長，使得各孔段在灌注施工時，漿液能夠在一定的灌注控制范圍內(nèi)對施灌對象進(jìn)行有效的“飽和灌注”，因此，第二試區(qū)的、序孔漿液耗量也更加趨于接近和符合化學(xué)灌漿機(jī)理。就化學(xué)灌漿而言，本試驗(yàn)與常規(guī)化學(xué)灌漿相比，有下述主要創(chuàng)新和不同之處。.根據(jù)軟弱低滲透地層“浸潤滲灌”灌漿機(jī)理采用了YDS-7高滲透環(huán)氧灌漿材料，優(yōu)化摒棄了以往化學(xué)灌漿 “

13、丙酮開路”工序，更好地保證了質(zhì)量、降低了造價、有利于安全文明施工；. 針對地層特性特別注重了“閉漿”和“孔內(nèi)漿液置換”工序。 “閉漿”有利于防止灌注進(jìn)入巖體的化學(xué)漿液在停止灌注后的“卸壓回流”從而保證“飽和灌注”的有效性；“孔內(nèi)漿液置換”也有利于防止回流，同時可大大縮短待強(qiáng)周期、加快施工進(jìn)度，也有利于下一段次鉆孔時的掃孔施工；.第二試區(qū)增加的濕磨細(xì)水泥灌漿有利于更加有效封閉試區(qū)，控制化學(xué)漿液滲透范圍，對化學(xué)灌漿的質(zhì)量保證和成本控制均有利。. 施工中采用的“低速率、長歷時”的控制化學(xué)灌漿方法，不僅有利于保證灌漿時漿液對受灌體的有效浸滲，對控制漿液擴(kuò)散范圍也是有利的。4、 浸潤滲灌灌漿理念本試驗(yàn)研

14、究的是對軟弱巖體的加固補(bǔ)強(qiáng)處理技術(shù)，不同于普通的充填式灌漿，它不僅要求漿液要對巖體裂隙進(jìn)行有效的填充和補(bǔ)強(qiáng)加固，還要求漿液在灌漿機(jī)具和壓力等手段作用下要充分進(jìn)入巖體內(nèi)部，對巖體空隙和孔隙里的水進(jìn)行置換從而在固結(jié)后達(dá)到補(bǔ)強(qiáng)的目的。由此，產(chǎn)生了不同的灌漿理念，即浸潤滲灌灌漿理念?！敖櫇B灌”灌漿理念就是使用低粘度（切應(yīng)力小，流動性好）、表面張力小、接觸角小，潤濕鋪展能力強(qiáng)的灌漿材料，在灌漿壓力的引導(dǎo)下，控制灌漿速率，灌漿時間，利用漿液的親水性能對巖體空隙、孔隙進(jìn)行充分浸潤滲透和巖體內(nèi)水進(jìn)行置換，使巖體達(dá)到充分的“飽漿”狀態(tài)，從而在固結(jié)后提高和改善巖體力學(xué)性能指標(biāo)的灌漿理念。5、 水泥/化學(xué)復(fù)合灌漿處理軟弱基礎(chǔ)的可行性本次試驗(yàn)后的多種檢查測試手段表明，水泥/化學(xué)復(fù)合灌漿應(yīng)用于錦屏一級水電站左岸煌斑巖脈軟弱基礎(chǔ)處理成功可行，達(dá)到了設(shè)計(jì)改變巖體物理力學(xué)性能指標(biāo)的目的，為其它工程類似軟弱基礎(chǔ)在地質(zhì)改性和處理上提供了可行依據(jù)。6、 工程意義錦屏煌斑巖脈化學(xué)灌漿試驗(yàn)的成功，為錦屏左岸基礎(chǔ)處理工程在設(shè)