云南泗南江大壩基礎(chǔ)處理施工技術(shù)

/云南xx大壩基礎(chǔ)處理施工技術(shù)綜述1、工程概述xx水電站位于云南省xx地區(qū)xx自治縣xx鄉(xiāng)、xx鄉(xiāng)和xx鄉(xiāng)境內(nèi)，電站以發(fā)電為主，采用跨流域、混合式開發(fā)，庫(kù)容為2.46×108m3；總裝機(jī)容量為201MW。樞紐工程由混凝土面板堆石壩、左岸電站進(jìn)水口、左岸泄洪沖沙（兼放空）洞、右岸導(dǎo)流隧洞、右岸溢洪洞、引水隧洞、調(diào)壓室、壓力管道及地面式主、副廠房（開關(guān)站和主變場(chǎng)）等建筑物組成。工程等別為Ⅱ等大（2）型工程。最大壩高115.0m，壩頂高程為905.0m，趾板基礎(chǔ)最低高程為790.0m，壩頂長(zhǎng)度362.463m，底寬366.0m，壩頂寬度8.0m，壩頂上游設(shè)防浪墻，墻底高程902.0m，墻頂高程906.2m，填筑總量約258.0萬m3。2、大壩地質(zhì)條件工程樞紐區(qū)山脈、主要河流及較大沖溝的發(fā)育受地質(zhì)構(gòu)造控制明顯，以南北向和北北西走向?yàn)橹?。首部樞紐區(qū)xx總體自東向西流，壩址河面高程790m～805m。壩址河谷兩岸地形總體基本對(duì)稱，多呈“V”字型，屬橫向谷，地形坡度多在30°～45°間，導(dǎo)流洞出口段及拱壩壩址更陡，達(dá)50°～65°。壩址兩岸沖溝發(fā)育，多數(shù)沖溝具常年流水，左岸大沖溝較多，右岸岸坡稍完整。工程樞紐區(qū)主要出露二迭系上統(tǒng)龍?zhí)督M（P2l）及三迭系上統(tǒng)一碗水組（T3y）、路馬組（T3l）地層，龍?zhí)督M地層與一碗水組地層呈斷層接觸。印支期侵入巖零星分布于P2l內(nèi)，第四系松散層厚度變化較大。3、施工技術(shù)要求3.1固結(jié)灌漿3.1.1孔位布置：大壩固結(jié)灌漿，排距為1.5m，孔距為1.5m3.1.2鉆孔：固結(jié)鉆孔一般都按預(yù)埋管施工，使用SGZ-IA-150型地質(zhì)鉆機(jī)進(jìn)行鉆孔，金剛石鉆頭鉆進(jìn)，終孔孔徑不小于φ56mm。3.1.3固結(jié)灌漿（1）固結(jié)灌漿分為二個(gè)次序施工，按照先鉆灌上、下游排，逐漸向帷幕軸線收縮的原則進(jìn)行。（2）固結(jié)灌漿第一段灌漿結(jié)束后，需待凝12h以上，再進(jìn)行第二段灌漿。（3）固結(jié)灌漿前取總孔數(shù)5%的Ⅰ序孔進(jìn)行灌前壓水試驗(yàn)。（4）固結(jié)灌漿壓水試驗(yàn)可在裂隙沖洗后或結(jié)合裂隙沖洗進(jìn)行。壓水采用單點(diǎn)法，壓水時(shí)間一般為20min，每5min測(cè)讀一次壓入流量，壓入流量最大值與最小值之差不大于1L，取最后的流量值作為計(jì)算流量，其成果仍以透水率表示。計(jì)算公式為：q=Q/PL式中：q——透水率（Lu）；Q——壓入流量（L/min）；P——該段內(nèi)的全壓力（MPa）；L——該段段長(zhǎng)（m）。（5）灌漿壓力：固結(jié)灌漿孔深為入巖8m的孔，第一段為3m，灌漿壓力為0.3Mpa，第二段為5m，灌漿壓力為0.5Mpa?？咨顬槿霂r6m的孔，分一段灌漿，灌漿壓力為0.4Mpa。（6）漿液濃度：固結(jié)灌漿漿液濃度一般分為3:1、2:1、1:1、0.8:1、0.6:1等5個(gè)比級(jí)，注入量大的孔段采用灌注砂漿。（7）漿液變化：固結(jié)灌漿漿液變化同帷幕灌漿。（8）結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)：在規(guī)定的壓力下，當(dāng)注入率不大于1.0L（9）封孔：固結(jié)灌漿封孔采用機(jī)械人工相結(jié)合，孔口空余部分用人工拌制水泥砂漿封滿，孔口與砼表面齊平。（10）工程質(zhì)量指標(biāo)：固結(jié)檢查孔壓水試驗(yàn)結(jié)果小于5Lu。3.1.4固結(jié)灌漿質(zhì)量檢查固結(jié)灌漿檢查孔必須在該單元灌漿結(jié)束7d后進(jìn)行，檢查孔的數(shù)量為灌漿孔總數(shù)的5%，壓水試驗(yàn)采用單點(diǎn)法，固結(jié)檢查孔數(shù)量不少于灌漿孔總數(shù)的5%，其孔位確定由監(jiān)理工程師、設(shè)計(jì)、施工單位共同商定。大壩趾板固結(jié)灌漿檢查孔壓水51個(gè)孔共77段，透水率均小于5Lu，通過檢查孔壓水試驗(yàn)成果可知，經(jīng)過固結(jié)灌漿，灌漿前后透水率有明顯改變，說明固結(jié)灌漿滿足設(shè)計(jì)要求。3.2帷幕灌漿3.2.1孔位布置大壩帷幕灌漿，排距為1.5m，孔距為1.5m。帷幕灌漿在815.0m高程以下共設(shè)上、下游兩排孔，在815.0m高程以上設(shè)一排帷幕孔，孔距為1.5m3.2.2鉆孔（1）帷幕灌漿鉆孔嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙所要求的規(guī)定進(jìn)行，孔位誤差不大于10cm，鉆孔均進(jìn)行統(tǒng)一編號(hào)。所有帷幕孔開孔孔徑為φ91mm，下φ89mm的孔口管，終孔孔徑為φ56mm，先導(dǎo)孔及檢查孔終孔孔徑為φ75mm，砼蓋板部位套管埋入巖石深度不得小于1.0m，且必須鑲鑄牢實(shí)，保證灌漿時(shí)套管周圍不漏漿。（2）為保證孔向準(zhǔn)確，帷幕孔都進(jìn)行了孔斜測(cè)量，每孔測(cè)點(diǎn)都不少于3個(gè)，一般每?jī)啥螠y(cè)量一次，發(fā)現(xiàn)偏斜超過要求及時(shí)糾正或采取補(bǔ)救措施。孔底的偏差值不得大于表：中的規(guī)定。孔深孔斜最大允許偏差值表表：3.孔深（m）2030405060最大允許偏差值（m）單排孔0.250.450.701.001.30二排孔0.250.500.801.151.50孔深超過60m時(shí)，一般不宜超過孔距3.2.3鉆孔沖冼及裂隙沖洗灌漿孔段在鉆孔結(jié)束后需進(jìn)行鉆孔沖洗，直至孔口返清水，孔內(nèi)沉淀物厚度不得超過20cm，灌漿前宜采用壓力水進(jìn)行裂隙沖洗，沖洗壓力可為灌漿壓力的80%，若該值大于1MPa，則采用1MPa，若遇塌孔嚴(yán)重的孔段不再進(jìn)行裂隙沖洗和簡(jiǎn)易壓水。3.2.4簡(jiǎn)易壓水試驗(yàn)帷幕灌漿每段灌前均進(jìn)行簡(jiǎn)易壓水，壓水壓力為灌漿壓力的80%。若該值大于1MPa，則采用1MPa。壓水時(shí)間一般為20min，每5min測(cè)讀一次壓入流量，取最后的流量值計(jì)算透水率。計(jì)算公式同固結(jié)壓水試驗(yàn)。3.2.5（1）帷幕灌漿：帷幕灌漿采用孔口封閉、孔內(nèi)循環(huán)、自上而下的灌漿方法。（2）帷幕灌漿方式為：孔內(nèi)循環(huán)式，射漿管距離孔底不大于0.5m。（3）帷幕灌漿施工程序?yàn)椋合裙嘞掠闻?，后灌上游排。同一排上相鄰的兩個(gè)次序孔之間，以及后序排上第一序孔與其相應(yīng)部位前序排上最后次序孔之間在巖石中鉆孔灌漿的間隔高差不得小于15m。（4）帷幕灌漿施工分段為：第一段為蓋板以下2.0m，第二段為3.0m，第三段為5.0m,以下各段當(dāng)吸漿量小或特殊情況下可適當(dāng)縮短或加長(zhǎng)，但不得大于8.0m?；炷林喊搴突鶐r接觸段灌漿后應(yīng)待凝24h，方可進(jìn)行以下各段的鉆孔灌漿工作。（5）灌漿壓力：第一段灌漿壓力0.3Mpa，第二段灌漿壓力0.5Mpa，第三段灌漿壓力1.0Mpa，第四段以下灌漿壓力盡快達(dá)到設(shè)計(jì)最大壓力1.5～2.0Mpa。（6）漿液濃度:帷幕灌漿漿液水灰比一般采用5：1、3:1、2:1、1:1、0.8:1、0.6:1六個(gè)比級(jí)。施工時(shí)應(yīng)根據(jù)先導(dǎo)孔壓水及灌前簡(jiǎn)易壓水的透水率確定其開灌水灰比，如果透水率較大應(yīng)采用適當(dāng)濃的漿液，如果透水率很小，可采用稀的漿液進(jìn)行起灌。（7）漿液變化帷幕灌漿漿液變化應(yīng)由稀到濃逐級(jí)變換，一般按以下執(zhí)行：——當(dāng)灌漿壓力保持不變，注入率持續(xù)減少時(shí)或當(dāng)注入率不變而壓力持續(xù)升高時(shí)，不得改變水灰比；——當(dāng)某一漿液的注入量已達(dá)到300L以上或灌注時(shí)間已達(dá)1小時(shí)，而灌漿壓力和注入率均無改變或改變不顯著時(shí)，應(yīng)加濃一級(jí)；——當(dāng)注入率大于30L/min時(shí)，可越級(jí)變濃。（8）結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)：在規(guī)定的壓力下，當(dāng)注入率不大于1L/min，繼續(xù)灌注60min（9）封孔：采用置換和壓力灌漿封孔法，封孔壓力為全孔最大灌漿壓力，封孔漿液濃度為0.6:1，待漿液沉淀后，人工拌制干硬性水泥，用鋼管插搗密實(shí)。（10）工程質(zhì)量指標(biāo)：帷幕檢查孔壓水試驗(yàn)結(jié)果小于3Lu。3.2.6帷幕灌漿質(zhì)量檢查帷幕灌漿檢查孔數(shù)量不少于灌漿孔總數(shù)的10%。一個(gè)單元至少布置一個(gè)檢查孔，檢查孔采用五點(diǎn)法進(jìn)行壓水試驗(yàn)，自上而下分段卡塞，巖芯全部保留并進(jìn)行描述和編錄。帷幕灌漿檢查孔在該單元灌漿結(jié)束14天后進(jìn)行，檢查孔孔位布置由設(shè)計(jì)、監(jiān)理及施工單位共同商定，一般布置在地質(zhì)條件差、耗漿量大、灌漿出現(xiàn)異常情況的部位。帷幕灌漿工程質(zhì)量的評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)為：經(jīng)檢查孔壓水試驗(yàn)檢查，壩體混凝土與基巖接觸段及其下一段的透水率的合格率為100%，其余各段的合格率不小于90%。當(dāng)設(shè)計(jì)防滲標(biāo)準(zhǔn)為小于2Lu時(shí)，不合格試段的透水率不超過設(shè)計(jì)規(guī)定的200%；當(dāng)設(shè)計(jì)防滲標(biāo)號(hào)尊大于或等于2Lu時(shí)，不合格試段的透水率不超過設(shè)計(jì)規(guī)定的150%，且不合格試段的分布不集中，灌漿質(zhì)量可評(píng)為合格。若個(gè)別孔段透水率較大，按要求進(jìn)行補(bǔ)灌處理。3.2.7特殊情況處理1）灌漿中斷處理 灌漿中斷多屬于管路堵塞或機(jī)械故障、停電原因所致，處理方法是中斷后恢復(fù)灌漿的注入率與中段前的注入率相差較大或灌漿中斷時(shí)間超過30min，該孔段將進(jìn)行掃孔、洗孔后復(fù)灌，以達(dá)到正常結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)。2）冒漿處理灌漿過程中左右岸周邊基巖會(huì)發(fā)生冒漿，采用的方法是：若冒漿量較大時(shí)，采用較濃的水泥加一定量的速凝劑封堵冒漿處，待冒漿處凝固后恢復(fù)灌漿；若冒漿量較小時(shí)，采用間歇灌漿、停停灌灌的方法處理，直至此段灌漿正常結(jié)束。冒漿部位主要集中在左岸七、八單元，右岸十四、十五單元。3）串漿處理灌漿過程中發(fā)生串漿，若串漿孔正在鉆進(jìn)，則立即停止鉆進(jìn)，在串漿孔頂部加栓塞，灌漿結(jié)束后對(duì)串漿孔重新進(jìn)行掃孔、灌漿；若串漿部位較遠(yuǎn)，立即查明原因，采取濃漿限流的處理方法。因帷幕灌漿按次序施工，串漿孔較少。4）耗漿較大處理灌漿時(shí)已使用最大濃度漿液灌注，吸漿量仍然很大，若每段單耗達(dá)到500kg/m時(shí)，采用低壓慢灌、間歇灌漿或加砂等方法。砂漿水灰比為1：2：2，耗灰量較大的灌段，灌后一般待凝12h，以免造成待凝過短，水泥結(jié)石強(qiáng)度過低，無法承受較大的灌漿壓力而被沖開，耗灰量又猛增的現(xiàn)象。另外，對(duì)耗漿量大的部位，增加灌漿孔，保證滲水通道被漿液充填堵塞，形成連續(xù)的幕體。如：耗漿大的孔為27#、35#孔，單耗達(dá)到3091.4Kg/m、3862.4Kg/m，分別都增加灌漿孔5）趾板抬動(dòng)變形處理灌漿過程中使用自動(dòng)記錄儀自動(dòng)監(jiān)測(cè)漿液流量及壓力，并注意被灌地段的變化，若觀測(cè)安裝百分表抬動(dòng)值大于200微米時(shí)，立即降低灌漿壓力，并報(bào)告監(jiān)理采取措施。4、成果分析4.1灌漿成果分析4.1①各單元各次序單位注灰量對(duì)比在固結(jié)灌漿單元中，Ⅰ序孔各段最大單位注灰量為4957kg/m，最小單位注灰量為0.12kg/m，平均單位注灰量為99.45kg/m；Ⅱ序孔各段最大單位注灰量為354.7kg/m，最小單位注灰量為0.42kg/m，平均單位注灰量為32.04kg/m。②各單元灌前灌后透水率對(duì)比在固結(jié)灌漿單元中，灌前最大透水率為681.40Lu，最小透水率為0.44Lu，平均透水率為33.58Lu。在固結(jié)灌漿單元中，灌后檢查孔最大透水率為4.35Lu，最小透水率為0Lu，平均透水率為1.28Lu。4.1①各單元各次序單位注灰量對(duì)比在帷幕灌漿單元中，Ⅰ序孔各段最大單位注灰量為5505.51kg/m，最小單位注灰量為0.97kg/m，平均單位注灰量為173.20kg/m；Ⅱ序孔各段最大單位注灰量為2697.75kg/m，最小單位注灰量為0.51kg/m，平均單位注灰量為90.47kg/m；Ⅲ序孔各段最大單位注灰量為1023.27kg/m，最小單位注灰量為0.45kg/m，平均單位注灰量為24.63kg/m。從幕灌漿各次序單位注灰量資料來看，各單元各次序單位注灰量大部分隨著孔序加密呈遞減規(guī)律，即Ⅲ＜Ⅱ＜Ⅰ，尤其是在同一個(gè)單元里遞減更為明顯，個(gè)別單元出現(xiàn)耗漿較大情況，主要是Ⅲ序孔中個(gè)別孔段出現(xiàn)下漿量和漏漿現(xiàn)象，說明受灌體地質(zhì)條件較復(fù)雜，經(jīng)過Ⅲ序孔的逐漸加密，微小的滲水通道均被水泥漿液充填封堵，這可以從剩余Ⅲ序孔的灌漿資料和檢查孔的壓水透水率資料中可以反應(yīng)出來。②各單元各次序灌前灌后透水率對(duì)比在帷幕灌漿單元中，Ⅰ序孔灌前各段最大透水率為963.60Lu，最小透水率為0Lu，平均透水率為16.49Lu；Ⅱ序孔灌前各段最大透水率為775.19Lu，最小透水率為0.06Lu，平均透水率為11.07Lu；Ⅲ序孔灌前各段最大透水率為216.32Lu，最小透水率為0Lu，平均透水率為4.05Lu。在帷幕灌漿單元中，檢查孔各段最大透水率為2.9Lu，最小透水率為0Lu，平均透水率為0.80Lu。按設(shè)計(jì)和規(guī)范要求，帷幕灌漿須深入相對(duì)不透水層3m～5m，個(gè)別單元最后一段灌前壓水透水率大于3Lu或單耗大于50kg/m均已加深一段至三段，所有檢查孔壓水孔段的透水率均達(dá)到設(shè)計(jì)防滲標(biāo)準(zhǔn)要求，從檢查孔取芯來看水泥結(jié)石局部可見，說明隨著灌漿的進(jìn)展，受灌體的滲水通道被漿液充填堵塞，形成了連續(xù)的幕體。③測(cè)斜成果分析帷幕灌漿各單元各孔的測(cè)斜資料來看，Ⅰ序孔偏斜最大值為0.78m，最小值為0m，平均值0.33m，Ⅱ序孔偏斜最大值為0.68m，最小值為0m，平均值0.30m，Ⅲ序孔偏斜最大值為0.97m，最小值為0m，平均值0.31m，均小于設(shè)計(jì)和規(guī)范允許的偏斜值，說明通過帷幕灌漿，在大壩趾板基礎(chǔ)已施工的帷幕灌漿中已形成一定的幕體，未出現(xiàn)“透通道”。④量水堰觀測(cè)分析大壩2007年10月31日，開