錦屏一級水電站壩基無蓋重固結(jié)灌漿施工工藝探討

楊世偉,李德勇

(四川準(zhǔn)達(dá)巖土工程有限責(zé)任公司,四川成都 610072)

錦屏一級水電站壩基無蓋重固結(jié)灌漿施工工藝探討

楊世偉,李德勇

(四川準(zhǔn)達(dá)巖土工程有限責(zé)任公司,四川成都 610072)

錦屏一級水電站大壩由于基礎(chǔ)層混凝土倉面面積大,溫控要求嚴(yán)格、間歇期短,固結(jié)灌漿施工與壩體混凝土溫控存在較大矛盾,主要采取無蓋重固結(jié)灌漿加有蓋重補(bǔ)強(qiáng)固結(jié)灌漿及引管的方式進(jìn)行。主要就無蓋重固結(jié)灌漿主要存在問題進(jìn)行了分析和探討。

水電站壩基;無蓋重固結(jié)灌漿;錦屏一級水電站

1 概述

錦屏一級水電站位于四川涼山州鹽源縣、木里縣交界的雅礱江上,是雅礱江水能資源最富集的中、下游河段五級水電開發(fā)中的第一級水電站。大壩為混凝土雙曲拱壩,壩頂高程1885 m,最大壩高305 m,水庫總庫容7716億m3,調(diào)節(jié)庫容4911億m3,具有年調(diào)節(jié)性能,裝機(jī)容量3600 MW,年發(fā)電量16612億kW·h。該水電站以發(fā)電為主,兼有蓄能、蓄洪和攔砂作用。

根據(jù)前期的固結(jié)灌漿試驗(yàn)成果,降低大壩混凝土開裂風(fēng)險(xiǎn),錦屏一級水電站固結(jié)灌漿主要采取如下灌漿方案。

(1)在河床及邊坡較緩的11～17號壩段采用無蓋重固結(jié)灌漿+有蓋重補(bǔ)強(qiáng)固結(jié)灌漿。壩體混凝土澆筑前,進(jìn)行壩基Ⅰ序孔、Ⅱ序孔、Ⅲ序孔的無蓋重固結(jié)灌漿,待澆筑混凝土厚度達(dá)6 m后,并在其強(qiáng)度達(dá)到50%設(shè)計(jì)強(qiáng)度后再對淺表0～5 m的巖體在無蓋重固結(jié)灌漿孔間重新鉆孔灌漿。

(2)其它壩段采用無蓋重固結(jié)灌漿+引管有蓋重固結(jié)灌漿,具體為:壩體混凝土澆筑前,進(jìn)行壩基Ⅰ序孔、Ⅱ序孔、Ⅲ序孔的無蓋重固結(jié)灌漿,并要求在壩體混凝土澆筑前,結(jié)合壩基接觸灌漿,對淺表0～5 m的巖體在無蓋重固結(jié)灌漿孔間重新鉆孔,采取引管至壩后貼角或監(jiān)理人指示其它部位,須待其上部壩體澆筑高度>3010 m,且當(dāng)相應(yīng)壩段的橫縫接縫灌漿結(jié)束3天后,開始對0～5 m段進(jìn)行引管有蓋重加強(qiáng)固結(jié)灌漿。

2 固結(jié)灌漿施工難點(diǎn)

2.1 工程量大、工期緊,與混凝土施工形成干擾

錦屏一級水電站大壩基礎(chǔ)固結(jié)灌漿工程量達(dá)2512萬m3,工期緊,與混凝土施工干擾較大。為利于溫控及混凝土防裂,壩體混凝土層間間歇期控制在7～15天,固結(jié)灌漿安排在混凝土層間間歇期內(nèi)施工,一般分兩期施工。分兩期施工造成施工不連續(xù),增加了鉆灌設(shè)備的投入、二次倒運(yùn)費(fèi)和人員設(shè)備的窩工,同時(shí)也延長了單個(gè)壩段固結(jié)灌漿的凈施工工期。

2.2 壩基地質(zhì)條件比較復(fù)雜

壩基巖體受開挖爆破影響,卸荷松弛嚴(yán)重,其間分布了F2、F13、F14、F18等多條斷層和溶蝕裂隙,壩基主要以大理巖為主,其間分布著少量砂巖、綠片巖。大透水率、大耗漿量孔段較多,在壓水、灌漿過程出現(xiàn)串、冒、漏情況給施工帶來一定難度。同時(shí)大透水率、大耗量孔段,施工過程中易造成壩體抬動變形,存在一定的風(fēng)險(xiǎn)性。

3 無蓋重固結(jié)灌漿設(shè)計(jì)

3.1 無蓋重固結(jié)灌漿的布置及分區(qū)

為提高壩基巖體的整體性和承載能力,以適應(yīng)305 m高拱壩基礎(chǔ)應(yīng)力需要,大壩壩基基礎(chǔ)巖面全部布置有固結(jié)灌漿,共分26個(gè)壩段進(jìn)行。根據(jù)地質(zhì)條件每個(gè)壩段分B、C、D區(qū)。

固結(jié)灌漿孔布置原則為:B區(qū)間排距為210 m×210 m,孔深入基巖25 m。C、D區(qū)間排距為310 m×310 m,孔深分別為20 m和15 m。固結(jié)灌漿孔矩形布置,分三序進(jìn)行施工。

3.2 無蓋重固結(jié)灌漿總體施工工藝流程

施工順序如下:抬動孔→物探孔(物探測試)→Ⅰ序孔→Ⅱ序孔→Ⅲ序孔→檢查孔(物探測試)。

3.3 無蓋重固結(jié)灌漿施工工藝

根據(jù)試驗(yàn)成果,結(jié)合壩基地質(zhì)情況,壩基固結(jié)灌漿主要采用的施工工藝如下:無蓋重固結(jié)灌漿在Ⅱ級、Ⅲ1級巖體中鉆灌時(shí)采用自下而上分段灌漿法,在Ⅲ2級巖體中鉆灌時(shí),Ⅰ序孔采用自上而下分段灌漿法,其后序孔根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況,按監(jiān)理人指示可選用自上而下分段灌漿法、自下而上分段灌漿法或綜合灌漿法。

(1)鉆孔。鉆孔要求分序、分段進(jìn)行,鉆孔孔底偏差控制不大于1/40孔深,孔位偏差≯10 cm。

(2)洗孔、壓水。鉆孔沖洗分孔壁沖洗和裂隙沖洗,裂隙沖洗采用高低壓脈動沖洗,沖洗壓力一般采用80%的灌漿壓力,壓力>110 MPa時(shí),采用 110 MPa。

物探孔、灌后檢查孔進(jìn)行“單點(diǎn)法”壓水試驗(yàn),一般灌漿孔段采用簡易壓水試驗(yàn),“單點(diǎn)法”壓水試驗(yàn)和簡易壓水的壓力為灌漿壓力的80%,若大于1 MPa時(shí) ,采用 110 MPa。

采用自下而上分段灌漿法時(shí),各灌漿孔可在灌漿前全孔進(jìn)行一次裂隙沖洗,孔底段進(jìn)行一次簡易壓水。

采用孔口封閉法和自上而下分段灌漿法進(jìn)行灌漿時(shí),各孔段均進(jìn)行簡易壓水。

(3)灌漿分段及壓力。灌漿過程中應(yīng)根據(jù)抬動監(jiān)測情況及時(shí)調(diào)整灌漿壓力,以不發(fā)生抬動為原則,基巖抬動變形允許值≯200μm。設(shè)計(jì)灌漿壓力參數(shù)見表1。

(4)漿液比級和變漿標(biāo)準(zhǔn)。固結(jié)灌漿水灰比為2 、1、017和015(質(zhì)量比)四個(gè)比級 ,開灌采用2。漿液變換遵照由稀到濃逐級變換。

表1 固結(jié)灌漿壓力參考表

(5)灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)。采用自上而下分段灌漿法時(shí),灌漿段在最大設(shè)計(jì)壓力下,注入率≯1 L/min,繼續(xù)灌注60 min,可結(jié)束灌漿;采用自下而上分段灌漿法時(shí),灌漿段在最大設(shè)計(jì)壓力下,注入率≯1 L/min,繼續(xù)灌注30 min,可結(jié)束灌漿。

(6)封孔。灌漿結(jié)束后采用全孔一次封孔。全孔灌完后,采用水灰比015的濃漿全孔置換稀漿,封孔壓力采用該孔所在序的第1段灌漿壓力,屏漿30 min后結(jié)束。

3.4 固結(jié)灌漿的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

固結(jié)灌漿質(zhì)量檢查采用檢查巖體波速、鉆孔變形模量和鉆孔全景圖像測試,并結(jié)合鉆孔壓水試驗(yàn)、灌漿前后物探成果、有關(guān)灌漿施工資料以及結(jié)合鉆孔取心資料等綜合評定。

3.4.1 灌后透水率標(biāo)準(zhǔn)

固結(jié)灌漿檢查孔壓水試驗(yàn)采用“單點(diǎn)法”,孔數(shù)按灌漿孔總數(shù)的5%控制。

壓水試驗(yàn)孔段合格率在85%以上,不合格孔段的透水率不超過設(shè)計(jì)規(guī)定的150%,且不集中。

防滲帷幕中心線上、下游各3 m范圍透水率≯1 Lu;其它范圍透水率≯3 Lu。

3.4.2 灌后巖體聲波標(biāo)準(zhǔn)

無蓋重固結(jié)灌漿巖體聲波標(biāo)準(zhǔn)見表2。

表2 灌漿處理后巖體物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)設(shè)計(jì)要求

4 固結(jié)灌漿成果分析

4.1 灌漿成果分析

已施工壩段灌漿成果統(tǒng)計(jì)見表3。從表3可以看出:總體灌漿成果符合遞減規(guī)律。

表3 無蓋重固結(jié)灌漿單位注入率統(tǒng)計(jì)表

4.2 檢查孔壓水成果分析

根據(jù)灌后檢查孔壓水成果統(tǒng)計(jì),14～19壩段共完成灌后檢查孔114個(gè),壓水604段次,合格597段次,合格率9818%。具體見表4。

4.3 灌后聲波成果分析

固結(jié)灌漿灌后采用物探的手段進(jìn)行檢測,包括聲波波速、變模,檢測結(jié)果見表5、6。

根據(jù)灌后聲波檢測結(jié)果可以看出:在Ⅲ1級巖體中灌后聲波值較灌前提高4198%～2610%,Ⅱ級巖體灌后聲波值較灌前提高2176%～2114%。同時(shí)結(jié)合表6,各級巖體灌后變模得到極大提高,巖體整體性和抗變形能力得到充分改善,并滿足了設(shè)計(jì)要求。

表4 壩基固結(jié)灌漿檢查孔壓水情況匯總表

表5 壩基固結(jié)灌漿各壩段聲波檢測情況統(tǒng)計(jì)表

表6 壩基固結(jié)灌漿各壩段變模檢測情況統(tǒng)計(jì)表

5 存在的問題

5.1 灌后壓水透水率偏大

14～19號壩段檢查孔壓水部分孔段透水率超標(biāo),主要集中在孔口段0～5 m范圍。由于無蓋重固結(jié)灌漿0～5 m段灌漿壓力降低,普遍存在冒漿現(xiàn)象,并且對注入量較大孔段采取限流、限量、待凝等措施,對灌漿質(zhì)量造成了一定的負(fù)面影響。

5.2 灌后聲波合格率偏低問題

從已施工部分壩段的灌后聲波成果可以看出,聲波波速未達(dá)到設(shè)計(jì)要求的主要集中在孔口段5 m范圍和存在地質(zhì)缺陷部位。

6 工藝措施探討和建議

無蓋重固結(jié)灌漿有效地降低了混凝土開裂的風(fēng)險(xiǎn),減少對混凝土澆筑的工期占壓,能夠做到快速均勻上升,有效防止地應(yīng)力回彈,避免倉面裂縫產(chǎn)生。孔口段0～5 m范圍采用有蓋重加強(qiáng)及引管到下游貼腳,能夠保證灌漿質(zhì)量。同時(shí)避免固結(jié)灌漿施工與冷卻水管干擾問題。

對于檢查孔未達(dá)到要求(主要是聲波檢測)的部位,采取局部加強(qiáng)的措施,特別是15號壩段和16號壩段,采取整體加強(qiáng)的方式進(jìn)行,補(bǔ)強(qiáng)后經(jīng)檢查,均可以達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

無蓋重固結(jié)灌漿采用了“自上而下分段鉆孔、分段灌漿”和“一次性成孔,自下而上分段灌漿”兩種施工工藝,均能滿足灌漿質(zhì)量要求,工藝方法及操作都是成功的。

[1] 孫釗.大壩基巖灌漿[M].北京:中國水利水電出版社,2004.

[2] 王自清.水利水電工程地層注漿堵水與施工新技術(shù)及標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范[M].北京:中國知識出版社,2006.

[3] 曹雪然.鉆灌一體化灌漿工藝的研究與應(yīng)用[J].黃河規(guī)范設(shè)計(jì),2010,(1):18-19.

[4] 王勝,黃潤秋,祝華平,等.錦屏一級水電站煌斑巖脈化學(xué)復(fù)合灌漿試驗(yàn)研究[J].探礦工程(巖土鉆掘工程),2009,36(11):60-64.

Discussion on Construction T echnology of Consolidation G routing without Concrete Covering for Dam Foundation in Jinping 1 Hydropow er Station

YANG Shi-wei,LI De-yong(Sichuan Zhunda G eotechnical Engineering Co.,Ltd.,Chengdu Sichuan 610072,Chi-na)

InJinping 1 hydropower station,because of large concrete surface of dam foundation,strict temperature control,short construction interval and the contradiction between consolidation grouting and concrete temperature control,both consolidation grouting without concrete covering and reinforced consolidation grouting with concrete covering were adopted.The paper analyzed and discussed the main problems of consolidation grouting without concrete covering.

damfoundation;consolidation grouting without concrete covering;Jinping 1 hydropower station

TV543

A

1672-7428(2011)08-0056-03

2010-12-15

楊世偉(1977-),男(漢族),河南人,四川準(zhǔn)達(dá)巖土工程有限責(zé)任公司工程師,水工專業(yè),從事巖土施工管理工作,四川省成都市青羊區(qū)浣花北路1號,zdrecysw@163.com。