小灣電站抗力體固結灌漿試驗及應用

何玉虎

(中國水利水電第十四工程局勘測設計研究院，昆明 650041)

1 固結灌漿施工工藝及要求

固結灌漿采用孔口封閉灌漿法或孔口段阻循環(huán)塞灌漿方法。洞塞襯砌混凝土達到70%設計強度后進行回填灌漿，然后襯砌混凝土冷卻到設計溫度19℃ ～20℃后方可開始接縫灌漿，最后進行固結灌漿鉆灌工作。

固結灌漿前，當灌下部灌漿孔時，下一層排水洞、灌漿洞、地質探洞、置換洞相應部位30 m范圍內(nèi)混凝土回填灌漿完成7 d后進行;當灌上部灌漿孔時，上一層排水洞、灌漿洞、地質探洞、置換洞相應部位30 m范圍內(nèi)混凝土回填灌漿完成3 d后進行。

固結灌漿施工時，具備灌漿條件的洞塞由洞口低高程向洞內(nèi)高程推進灌漿;同層置換洞立足于圍巖埋深從淺部位向較深部位逐漸推進的原則進行，灌漿方向先施工橫河向洞塞灌漿孔，后施工順河向洞塞灌漿孔。

2 固結灌漿總體施工工藝流程

每層置換洞以一條置換洞為一個施工單元，根據(jù)實際混凝土的澆筑情況和固結灌漿孔分布情況可分子單元施工。第一步:首先布空，預埋灌漿管:然后進行洗空及壓水試驗，等待被灌孔(段);第二步:檢查控制閥、壓力表、自動記錄儀以及被灌地安百分表是否符合工程技術標準;第三步:將水、水泥以及其他材料混合攪拌并過濾，然后進行送漿，按照需求進行稀釋，之后灌漿進被灌孔(段)，同時檢查耗量是否設計標準，是否符合壓力要求;第四步:當所有工序都能達到設計灌漿標準之后，此孔(段)灌漿宣告結束，可以進行下一孔(段)灌漿。

施工總程序為:首先在灌漿區(qū)域范圍內(nèi)安裝結構變形觀測設備;然后物探孔鉆孔;單孔聲波測試;一序環(huán)內(nèi)正規(guī)單點法壓水試驗孔分段鉆孔;分段壓水;分段灌漿;封孔;一序環(huán)內(nèi)Ⅰ序孔鉆孔灌漿;封孔;一序環(huán)內(nèi)Ⅱ序孔鉆孔灌漿;封孔;二序環(huán)內(nèi)Ⅰ序孔鉆孔灌漿;封孔;二序環(huán)內(nèi)Ⅱ序孔鉆孔灌漿;封孔;4 d后檢查孔分段壓水試驗;鉆取巖芯;14 d后物探孔掃孔;單孔及跨孔聲波測試;28 d后部分彈模測試(視需要);(不合格補灌)全部合格;封孔;最后灌漿。

3 固結灌漿開工必須具備的條件

由于拱座固結灌漿有兼顧置換洞混凝土與巖石之間接觸灌漿的作用，故襯砌混凝土內(nèi)埋有冷卻水管部位的固結灌漿應在混凝土冷卻到設計溫度19℃ ～20℃后進行施工縫分段處接縫灌漿，接縫灌漿結束后方可進行固結灌漿施工。對于襯砌混凝土內(nèi)沒有埋冷卻水管的部位，固結灌漿的鉆孔和灌漿均需在相應部位回填灌漿結束15 d后進行。

檢查預埋固結灌漿管外露情況，部分孔被堵塞，找不到孔位，孔位需作重新開孔，為保證固灌造孔時避免打斷冷卻水管和損壞埋設的監(jiān)測儀器，現(xiàn)場辦理澆筑單位、監(jiān)測單位與灌漿單位之間的冷卻水管暢通性和監(jiān)測儀器檢查并簽證，確定位置后方可開孔。根據(jù)孔位布置藍圖，固結灌漿應按環(huán)間分序、環(huán)內(nèi)加密的原則施工。奇數(shù)環(huán)孔為一序環(huán)，偶數(shù)環(huán)孔為二序環(huán)。值班技術員根據(jù)環(huán)間分序進行編號及放點，孔位偏差不得超過15 cm。

做好人員組織和機械設備配備、材料準備等工作，做到管理人員、各工種施工人員分工明確，職責分明，人員穩(wěn)定，保證施工順利有序進行，并在施工部位懸掛“施工責任”牌，各孔位懸掛孔位編號牌。單元工程施工前，將工作面清理干凈，達到安全文明施工驗收標準。排水及排污系統(tǒng)形成、施工輔助設施完成，以上經(jīng)三檢、監(jiān)理驗收合格并簽發(fā)準灌證。

4 固結灌漿試驗在小灣電站的應用

小灣電站右岸拱座地下置換洞固結灌漿灌區(qū)均為施工重點部位，其灌漿目的在于處理原生構造，加強抗力體整體性并處理開挖基巖松動圈裂隙。右岸高壓固結灌漿壓力調(diào)整后各序環(huán)各序孔灌漿方法均采用孔口阻塞，自上而下分段灌漿法。其它檢查孔、物探孔等孔灌漿方法如下:

1)物探孔:灌前物探孔，采用一鉆到底，物探測試完成后用砂及C25水泥砂漿封孔，不進行灌漿;灌后物探孔，一鉆到底，物探檢測完成后自孔底向孔口分段灌漿。

2)檢查孔:采用自孔口向孔底分段鉆孔、分段壓水法，鉆到孔底后進行物探檢測，物探檢測完成后，再自孔底向孔口分段灌漿。

3)原位孔:鉆到設計深度且聲波測試完成后，按0.5∶1水灰比回填灌漿封孔，然后再按設計要求自上而下分段鉆孔、分段灌漿，灌漿結束后再重新掃孔到孔底，進行灌漿后的聲波測試。

4)高壓劈裂灌漿孔:按照固結灌漿孔的施工程序正常進行，灌漿過程中按照0.5～1.0 MPa壓力階段逐級加壓，仔細觀察灌漿過程中壓力與注入率的關系，判斷是否產(chǎn)生漿力劈裂現(xiàn)象。

5 固結灌漿試驗孔位布置

在開挖的5 m×5 m城門洞型置換洞斷面內(nèi)襯砌混凝土，預留3.5 m×3.5 m灌漿廊道，從廊道中心點按照每18°一孔向四周輻射，每排共布置20個灌漿孔，每排孔間距為3 m，試驗段樁號為45.0～0+57.0，試驗段內(nèi)設計固結灌漿孔5排。

物探孔布置:根據(jù)設計通知單《拱座總第47號(第2006-035號)》進行物探孔布置，在Rf10F置換洞0+55樁號布置一組物探孔，分別布置在兩邊墻距底板1.5m處和底板距下游邊墻0.6m處。

原位孔布置:根據(jù)灌漿試驗大綱進行原位孔的布置，在0+48樁號L、T、P號三孔作為原位孔。

高壓劈裂試驗孔布置:根據(jù)灌漿試驗大綱進行高壓劈裂試驗孔的布置，分別為0+57樁號m孔、0+51樁號i孔、0+45樁號a孔。

圖1 固結灌漿壓力調(diào)整試驗段孔位布置平面圖及斷面圖

圖2 斷面示意圖

6 高壓灌區(qū)壓力調(diào)整試驗段工程量

右岸Rf10F洞高壓固結灌漿試驗段試驗時，應對試驗段進行壓力調(diào)整后的鉆孔、灌前壓水試驗、灌漿，物探測試、灌漿過程中灌漿劈裂試驗、變形觀測、及灌后檢查孔取芯、壓水試驗、聲波測試等的成果記錄、分析和評述。高壓灌區(qū)壓力調(diào)整試驗段固結灌漿質量檢查，主要采用壓水試驗、物探孔及原位聲波測試孔測量巖體波速和靜彈性模量，并結合對灌漿孔鉆孔、檢查孔取芯(即檢查孔巖芯的采取率、裂隙情況，漿液結石密實度、強度)和灌漿資料進行對比分析等進行綜合評定。

7 結束語

小灣水電站是國內(nèi)、甚至是世界上少有的巨型工程之一，其建設規(guī)模大、技術要求高、地形地質條件復雜及施工難度大等特點決定了該工程質量管理和控制的高標準、高難度。在工程建設中，科研人員通過不斷創(chuàng)新，攻克數(shù)千個技術難關，提高了技術水平和管理水平，確保了小灣電站的順利投產(chǎn)，同時也為我國水電建設積累了寶貴的經(jīng)驗。

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