云南瀾滄江里底水電站一期枯水圍堰防滲灌漿生產(chǎn)性試驗(yàn)大綱

【摘要】結(jié)合工程實(shí)例，介紹了云南瀾滄江里底水電站一期枯水圍堰防滲灌漿生產(chǎn)性試驗(yàn)方案，為進(jìn)一步推廣此項(xiàng)技術(shù)提供了范例。并對試驗(yàn)結(jié)出了砂卵礫石層可控性帷幕灌漿是最根本的使灌入漿液在一定壓力的作用下使?jié){液有一定的擴(kuò)散范圍，并充填鉆孔周圍砂卵礫石層裂隙，封閉滲流通道，形成連續(xù)的、有一定厚度的幕體，以達(dá)到較好的防滲效果。

【關(guān)鍵詞】防滲灌漿生產(chǎn)性試驗(yàn)任務(wù)；方案及實(shí)驗(yàn)?zāi)康?；質(zhì)量檢查及驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)

1、概述

瀾滄江里底水電站壩址區(qū)位于里底溝溝口至鄧迪溝之間河段，全長約1.4km。河谷為縱向谷，河流順直，江水流向SE176°，河道平均坡降約1‰，枯水期江面寬96m～140m，河水位高程約1777.65m，水深為2m～8.5m；當(dāng)正常蓄水位1818m時(shí)，河谷寬為220m～322m。壩址區(qū)河谷呈“V”字型，兩岸地形不對稱，山坡地形較完整。一期枯水縱向圍堰為4級建筑物，為土石圍堰，最大堰高約10m，縱向圍堰上游段頂高程為1783.50m，堰頂寬度10.0m，迎水面均為1：1.5，背水面坡度EL.1775m以上為1：1.5、以下為1：1.0。

2、主要試驗(yàn)任務(wù)

本次生產(chǎn)性試驗(yàn)需完成的主要任務(wù)如下：（1）選擇地質(zhì)條件具有代表性、試驗(yàn)施工簡單的試驗(yàn)區(qū)域；（2）進(jìn)行試驗(yàn)區(qū)域先導(dǎo)孔地質(zhì)勘探調(diào)查，為初擬試驗(yàn)參數(shù)提供依據(jù)；（3）完成試驗(yàn)區(qū)域可控灌漿生產(chǎn)性試驗(yàn)；（4）完成灌漿生產(chǎn)性試驗(yàn)資料的整理，并對試驗(yàn)成果進(jìn)行評價(jià)；（5）提交灌漿生產(chǎn)性試驗(yàn)成果及試驗(yàn)報(bào)告。

3、有關(guān)試驗(yàn)準(zhǔn)備

3.1試驗(yàn)段選擇。根據(jù)一期縱向圍堰帷幕軸線部位地質(zhì)情況，為使試驗(yàn)區(qū)域具有針對性和代表性，試驗(yàn)段選擇在一期枯水圍堰W0+361.5～W0+414.75段范圍，試驗(yàn)段長度為53.25m，孔號為X232～X267（36個(gè)）、S232～S267（36個(gè)），其中W0+394.7～ W0+414.7m段20m、孔號為X255～X267（13個(gè)）、S254～S267（14個(gè)）進(jìn)行帷幕灌漿試驗(yàn)。

3.2地質(zhì)情況調(diào)查。灌漿試驗(yàn)前應(yīng)對試驗(yàn)段地質(zhì)情況進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查、地質(zhì)編錄描述，特別是對圍堰覆蓋層厚度、地層性狀、透水率等情況進(jìn)行深入的調(diào)查。采用以下方法進(jìn)行地質(zhì)調(diào)查：試驗(yàn)段形成后，通過先導(dǎo)孔（Ⅰ序孔）進(jìn)行鉆孔取芯樣分析，獲取覆蓋層厚度、地層性狀等資料，然后，進(jìn)行壓水試驗(yàn)，掌握試驗(yàn)區(qū)透水率情況。通過詳細(xì)調(diào)查，為灌漿試驗(yàn)工藝和參數(shù)調(diào)整提供可靠的依據(jù)。

4、灌漿材料及漿液配比

4.1灌漿材料。對鉆孔和灌漿所需的全部材料，每批運(yùn)到現(xiàn)場的水泥、外加劑、摻和料等均符合有關(guān)的材料質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，并附有生產(chǎn)廠家的質(zhì)量證明書。每批材料入庫前均按規(guī)定進(jìn)行檢驗(yàn)驗(yàn)收，并及時(shí)將檢驗(yàn)成果報(bào)送監(jiān)理工程師。

4.2灌漿配比。灌漿材料為普通硅酸鹽水泥和粘土為主，遇大漏漿及大通道時(shí)使用砂子和水玻璃。一般情況下，采用1：1、0.8：1、0.5：1三個(gè)比級的水泥漿，采用水泥粘土漿時(shí)，采用水泥：粘土1：0.6、1：1兩種水泥粘土漿，水固（水泥+粘土）比采用3、2、1三個(gè)比級，即灌漿漿液重量比水泥：粘土：水為1：1：2，1：1：4，1：1：6或1：0.6：1.6，1：0.6：3.2，1：0.6：4.8三個(gè)比級；摻砂量采用0.5：1和1：1（砂灰比）；水玻璃摻量一般為水泥量的2～4%，其最優(yōu)摻加量通過室內(nèi)試驗(yàn)和現(xiàn)場灌漿試驗(yàn)確定。

5、帷幕灌漿生產(chǎn)性試驗(yàn)方案

5.1試驗(yàn)孔的布置。試驗(yàn)孔的布置采用雙排孔的布置型式，排距100cm，第1排距圍堰軸線外側(cè)（迎水面）為50cm；第2排距圍堰軸線內(nèi)側(cè)（背水面）為50cm；試驗(yàn)孔間距1.5m、2.0m，同排孔分為2序，同次序孔間距相同，Ⅰ、Ⅱ序孔間距為3.0m或4.0m，試驗(yàn)孔孔深入巖1.0m，鉆孔頂角為0°。試驗(yàn)孔總數(shù)72個(gè)，總孔深約2100m，試驗(yàn)孔布置詳見孔位布置圖。第1排為特殊試驗(yàn)孔，主要作用封閉地層中較大空隙，形成一個(gè)相對幕墻，灌漿分段、灌漿壓力、漿比可根據(jù)現(xiàn)場情況調(diào)整；第2排孔為加強(qiáng)帷幕灌漿孔，按常規(guī)工藝和方法進(jìn)行生產(chǎn)性試驗(yàn)。

5.2主要施工工藝

本帷幕灌漿擬采用跟管鉆進(jìn)孔內(nèi)止?jié){純壓式灌漿工藝施工。其工藝流程見圖6-1。

（1）鉆孔。鉆孔在蓋重混凝土板強(qiáng)度達(dá)到50%以上開始施工。由于本工程工期較緊，采用傳統(tǒng)的地質(zhì)鉆機(jī)鉆孔，根本無法滿足工期要求，即本工程采用YXZ-70A鉆機(jī)偏心鉆頭跟管鉆機(jī)造孔為主，并以地質(zhì)鉆機(jī)鉆孔為輔，一次成孔至孔底，自下而上拔管灌漿。鉆孔孔徑為φ127。各個(gè)深度的鉆孔偏距不得超過孔深的2.5%。鉆孔結(jié)束后應(yīng)立即清孔，除盡殘留巖芯、巖屑。造孔時(shí)若遇到大的空洞時(shí)，可先起鉆（套管也需提起），再在鉆孔中填入砂礫石（粒徑為10～50mm）進(jìn)行空洞充填，以利于后序的灌漿工作。（2）灌漿試驗(yàn)方法。試驗(yàn)孔布置為雙排孔，生產(chǎn)性試驗(yàn)施工順序?yàn)椋合冗M(jìn)行第1排（迎水面排），然后再進(jìn)行第2排（背水面排），單排孔先Ⅰ序施工、后Ⅱ序施工，所有Ⅰ序孔逐段作壓水試驗(yàn)，Ⅱ序孔各選取部分孔的部分試驗(yàn)段作壓水試驗(yàn)，灌漿前進(jìn)行壓水試驗(yàn)，鉆孔至設(shè)計(jì)孔深，驗(yàn)孔后自下而上純壓式灌漿。灌漿采用自下而上分段、孔內(nèi)栓塞、拔管灌漿和間歇灌漿相結(jié)合純壓式灌漿方法，先稀后濃逐級灌注水泥漿或灌注水泥沙漿的方法進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)灌漿方法如下：

①灌漿段長及灌漿壓力。灌漿段長及灌漿壓力擬定見表6.1。

②洗孔時(shí)無回水時(shí)，采用1：1水泥漿開灌，灌入量大于300升或灌漿時(shí)間已達(dá)30min而灌漿壓力和注入率均無變化時(shí)可直接采用0.5：1的水泥漿灌注，灌入量大于300L時(shí)壓力無變化時(shí)采用0.5：1的水泥漿加入適量的粉砂或粘土灌注。壓力為0～0.6MPa，采用間歇灌漿法灌注，每次灌注量為400L，每次灌注間歇10～20min。結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)：在設(shè)計(jì)壓力下，每min流量不大于1L，持續(xù)灌注30min結(jié)束灌漿，拔管進(jìn)行下一段的灌漿。如總灌漿量大于3000 L待凝8小時(shí)后進(jìn)行下一段的鉆孔灌漿。③灌前壓水試驗(yàn)透水率≤100Lu時(shí)，采用常規(guī)灌漿法濃度為1：1水泥漿液，灌入量大于300升時(shí)壓力無變化時(shí)，或者每min流量大于30升時(shí)可變濃一級漿液或者越級灌注。結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)：在設(shè)計(jì)壓力下，每min流量不大于1升，持續(xù)灌注30min時(shí)結(jié)束灌漿，拔管進(jìn)行下一段的灌漿。④若采用水泥粘土漿，則變換標(biāo)準(zhǔn)為：每段灌漿前用灌漿漿液置換孔內(nèi)鉆孔泥漿，記錄儀打出的第一介讀數(shù)不作為變漿依據(jù)。當(dāng)水固比為3：1的漿液注入量達(dá)500L，而灌漿壓力和漿液注入率無明顯變化時(shí)變濃一級。當(dāng)水固比為2：1的漿液注入量達(dá)800L，而灌漿壓力和漿液注入率無明顯變化時(shí)變濃一級。當(dāng)漿液注入率大于40L/min，灌注量達(dá) 800L后壓力和注入率無明顯變化時(shí)越一級變濃。鉆孔時(shí)，孔口一直不返漿的灌漿段，可直接灌注最濃一級漿液。（3）封孔。自下而上分段灌漿結(jié)束后，采用0.5：1濃度的水泥漿封孔。（4）抬動觀測。每個(gè)單元均設(shè)有抬動觀測孔（樁），在灌漿過程中及時(shí)進(jìn)行抬動觀測，并做好記錄。發(fā)生抬動現(xiàn)象時(shí)，通過降低灌漿壓力或注漿速率等措施，使抬動值在允許范圍內(nèi)，抬動觀測孔（樁）布置位置現(xiàn)場確定，采用千分表或全站儀進(jìn)行觀測。

5.3、特殊情況處理措施。（1）施工過程中，如遇大塊石和孤石，做好詳細(xì)記錄，灌漿時(shí)，兼顧空隙大小，及時(shí)調(diào)整漿液配比，灌漿過程中可采用間歇灌漿、添加速凝劑等，以控制漿液擴(kuò)散范圍。（2）在漂石、塊石集中層，由于漏漿嚴(yán)重，可調(diào)整可控性漿液的流動性能指標(biāo)，采用較濃膏漿或速凝膏漿進(jìn)行快速封堵，確保架空部位封堵密實(shí)。對于吃漿量特別大的孔段（孔段總注入量大于3000升，仍不起壓），可采用提高漿液的速凝性能、摻加纖維材料等方法灌注或間歇灌漿技術(shù)進(jìn)行灌注。（3）灌注速凝膏漿時(shí)，灌漿管路的長度一般不得超過6m，如果因孔位布置，需要超過6m的，在使用較濃的速凝膏漿時(shí)，可以灌一槽較濃的速凝膏漿，再灌一槽普通膏漿，確保管路的順暢，如果超過8m，盡可能進(jìn)行接力灌注。（4）灌漿過程中，遇細(xì)砂和級配好的地層，吸漿量過小，根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整漿液配比，采用純水泥漿液灌注。

6、質(zhì)量檢查及驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)

灌漿質(zhì)量檢查以檢查孔注水試驗(yàn)成果為主，鉆檢芯取樣，并結(jié)合對施工記錄、成果資料的分析，進(jìn)行綜合評價(jià)。試驗(yàn)段灌漿試驗(yàn)結(jié)束14天后進(jìn)行檢查孔施工，檢查孔數(shù)4個(gè)，其中2個(gè)孔全孔取芯，巖芯應(yīng)裝箱保存，孔徑76～90mm，孔深30.0m（根據(jù)相鄰灌漿孔確定），并進(jìn)行全孔壓（注）試驗(yàn)。檢查孔注水試驗(yàn)按照《水利水電工程注水試驗(yàn)規(guī)程》。

7、結(jié)論

綜上所述，通過本次生產(chǎn)性工藝試驗(yàn)，以達(dá)到如下主要試驗(yàn)?zāi)康模海?）研究深厚覆蓋層（以砂卵礫石層為主）地質(zhì)條件下圍堰堰體的可灌性及灌后帷幕防滲的可靠性，提出合理的灌漿方法和灌漿施工工藝，選擇合適的灌漿設(shè)備和灌漿參數(shù)，為圍堰防滲大規(guī)模施工提供技術(shù)指導(dǎo)；（2）確定適合本工程的可控性灌漿參數(shù)：如布孔參數(shù)、漿液配比、灌漿壓力等；（3）確定不同地質(zhì)層內(nèi)造孔、護(hù)壁和孔斜控制等技術(shù)措施。（4）針對細(xì)砂層較厚的特殊地質(zhì)段，為確定適合工程實(shí)際地層的施工參數(shù)的可行性、合理性。