云南泗南江大壩基礎處理施工技術

/云南xx大壩基礎處理施工技術綜述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)，庫容為2.46×108m3；總裝機容量為201MW。樞紐工程由混凝土面板堆石壩、左岸電站進水口、左岸泄洪沖沙（兼放空）洞、右岸導流隧洞、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（開關站和主變場）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，趾板基礎最低高程為790.0m，壩頂長度362.463m，底寬366.0m，壩頂寬度8.0m，壩頂上游設防浪墻，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)構造控制明顯，以南北向和北北西走向為主。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稱，多呈“V”字型，屬橫向谷，地形坡度多在30°～45°間，導流洞出口段及拱壩壩址更陡，達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、施工技術要求3.1固結灌漿3.1.1孔位布置：大壩固結灌漿，排距為1.5m，孔距為1.5m3.1.2鉆孔：固結鉆孔一般都按預埋管施工，使用SGZ-IA-150型地質(zhì)鉆機進行鉆孔，金剛石鉆頭鉆進，終孔孔徑不小于φ56mm。3.1.3固結灌漿（1）固結灌漿分為二個次序施工，按照先鉆灌上、下游排，逐漸向帷幕軸線收縮的原則進行。（2）固結灌漿第一段灌漿結束后，需待凝12h以上，再進行第二段灌漿。（3）固結灌漿前取總孔數(shù)5%的Ⅰ序孔進行灌前壓水試驗。（4）固結灌漿壓水試驗可在裂隙沖洗后或結合裂隙沖洗進行。壓水采用單點法，壓水時間一般為20min，每5min測讀一次壓入流量，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算流量，其成果仍以透水率表示。計算公式為：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（m）。（5）灌漿壓力：固結灌漿孔深為入巖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個比級，注入量大的孔段采用灌注砂漿。（7）漿液變化：固結灌漿漿液變化同帷幕灌漿。（8）結束標準：在規(guī)定的壓力下，當注入率不大于1.0L（9）封孔：固結灌漿封孔采用機械人工相結合，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：固結檢查孔壓水試驗結果小于5Lu。3.1.4固結灌漿質(zhì)量檢查固結灌漿檢查孔必須在該單元灌漿結束7d后進行，檢查孔的數(shù)量為灌漿孔總數(shù)的5%，壓水試驗采用單點法，固結檢查孔數(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、設計、施工單位共同商定。大壩趾板固結灌漿檢查孔壓水51個孔共77段，透水率均小于5Lu，通過檢查孔壓水試驗成果可知，經(jīng)過固結灌漿，灌漿前后透水率有明顯改變，說明固結灌漿滿足設計要求。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高程以下共設上、下游兩排孔，在815.0m高程以上設一排帷幕孔，孔距為1.5m3.2.2鉆孔（1）帷幕灌漿鉆孔嚴格按照設計圖紙所要求的規(guī)定進行，孔位誤差不大于10cm，鉆孔均進行統(tǒng)一編號。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，保證灌漿時套管周圍不漏漿。（2）為保證孔向準確，帷幕孔都進行了孔斜測量，每孔測點都不少于3個，一般每兩段測量一次，發(fā)現(xiàn)偏斜超過要求及時糾正或采取補救措施。孔底的偏差值不得大于表：中的規(guī)定?？咨羁仔弊畲笤试S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，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束后需進行鉆孔沖洗，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，若遇塌孔嚴重的孔段不再進行裂隙沖洗和簡易壓水。3.2.4簡易壓水試驗帷幕灌漿每段灌前均進行簡易壓水，壓水壓力為灌漿壓力的80%。若該值大于1MPa，則采用1MPa。壓水時間一般為20min，每5min測讀一次壓入流量，取最后的流量值計算透水率。計算公式同固結壓水試驗。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）帷幕灌漿施工程序為：先灌下游排，后灌上游排。同一排上相鄰的兩個次序孔之間，以及后序排上第一序孔與其相應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,以下各段當吸漿量小或特殊情況下可適當縮短或加長，但不得大于8.0m?；炷林喊搴突鶐r接觸段灌漿后應待凝24h，方可進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到設計最大壓力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、0.6:1六個比級。施工時應根據(jù)先導孔壓水及灌前簡易壓水的透水率確定其開灌水灰比，如果透水率較大應采用適當濃的漿液，如果透水率很小，可采用稀的漿液進行起灌。（7）漿液變化帷幕灌漿漿液變化應由稀到濃逐級變換，一般按以下執(zhí)行：——當灌漿壓力保持不變，注入率持續(xù)減少時或當注入率不變而壓力持續(xù)升高時，不得改變水灰比；——當某一漿液的注入量已達到300L以上或灌注時間已達1小時，而灌漿壓力和注入率均無改變或改變不顯著時，應加濃一級；——當注入率大于30L/min時，可越級變濃。（8）結束標準：在規(guī)定的壓力下，當注入率不大于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。（10）工程質(zhì)量指標：帷幕檢查孔壓水試驗結果小于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%。一個單元至少布置一個檢查孔，檢查孔采用五點法進行壓水試驗，自上而下分段卡塞，巖芯全部保留并進行描述和編錄。帷幕灌漿檢查孔在該單元灌漿結束14天后進行，檢查孔孔位布置由設計、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)量的評定標準為：經(jīng)檢查孔壓水試驗檢查，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%。當設計防滲標準為小于2Lu時，不合格試段的透水率不超過設計規(guī)定的200%；當設計防滲標號尊大于或等于2Lu時，不合格試段的透水率不超過設計規(guī)定的150%，且不合格試段的分布不集中，灌漿質(zhì)量可評為合格。若個別孔段透水率較大，按要求進行補灌處理。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械故障、停電原因所致，處理方法是中斷后恢復灌漿的注入率與中段前的注入率相差較大或灌漿中斷時間超過30min，該孔段將進行掃孔、洗孔后復灌，以達到正常結束標準。2）冒漿處理灌漿過程中左右岸周邊基巖會發(fā)生冒漿，采用的方法是：若冒漿量較大時，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灌漿；若冒漿量較小時，采用間歇灌漿、停停灌灌的方法處理，直至此段灌漿正常結束。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，則立即停止鉆進，在串漿孔頂部加栓塞，灌漿結束后對串漿孔重新進行掃孔、灌漿；若串漿部位較遠，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已使用最大濃度漿液灌注，吸漿量仍然很大，若每段單耗達到500kg/m時，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，水泥結石強度過低，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，單耗達到3091.4Kg/m、3862.4Kg/m，分別都增加灌漿孔5）趾板抬動變形處理灌漿過程中使用自動記錄儀自動監(jiān)測漿液流量及壓力，并注意被灌地段的變化，若觀測安裝百分表抬動值大于200微米時，立即降低灌漿壓力，并報告監(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比在固結灌漿單元中，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比在固結灌漿單元中，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，尤其是在同一個單元里遞減更為明顯，個別單元出現(xiàn)耗漿較大情況，主要是Ⅲ序孔中個別孔段出現(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出來。②各單元各次序灌前灌后透水率對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。按設計和規(guī)范要求，帷幕灌漿須深入相對不透水層3m～5m，個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到設計防滲標準要求，從檢查孔取芯來看水泥結石局部可見，說明隨著灌漿的進展，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測斜成果分析帷幕灌漿各單元各孔的測斜資料來看，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，均小于設計和規(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量水堰觀測分析大壩2007年10月31日，開