劉家溝水電站面板壩趾板灌漿試驗(yàn)設(shè)計(jì)與實(shí)踐

蒲榮松，萬(wàn)學(xué)淵（重慶市水利電力建筑勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，重慶市 40020）

劉家溝水電站面板壩趾板灌漿試驗(yàn)設(shè)計(jì)與實(shí)踐

蒲榮松，萬(wàn)學(xué)淵
（重慶市水利電力建筑勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，重慶市 40020）

劉家溝水電站水庫(kù)壩高70 m，趾板厚0.4～0.45 m、寬5.5～7 m，趾板區(qū)地基溶蝕相對(duì)較發(fā)育，且充填粘土，設(shè)計(jì)采用在趾板上進(jìn)行高壓灌漿，以提高地基防滲性能。通過(guò)灌漿試驗(yàn)設(shè)計(jì)和實(shí)踐，實(shí)現(xiàn)了在蓋重小的情況下，對(duì)地基進(jìn)行灌漿壓力逐步提升，達(dá)到對(duì)地基高壓灌漿，特別是淺層地基高壓灌漿的目的，提高了溶蝕較發(fā)育地基的防滲性能 ，取得了較好的試驗(yàn)成果。表3個(gè)。

面板堆石壩；灌漿試驗(yàn)，設(shè)計(jì)

1　工程概況

劉家溝水電站水庫(kù)總庫(kù)容1 924萬(wàn)m3，為Ⅲ等中型工程。大壩為鋼筋混凝土面板堆石壩 ，壩頂寬6 m，最大壩高70 m，上、下游壩坡均為1∶1.4。

2　地質(zhì)條件

趾板區(qū)建基面主要為三疊系下統(tǒng)嘉陵江組第三段第四段 （T1j3-4～T1j4-2）地層 ，巖性主要為微晶灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r、泥質(zhì)白云巖、角礫巖。建基面巖體風(fēng)化程度為弱風(fēng)化上部 ，河床及右岸趾板區(qū)溶槽溶腔較發(fā)育，裂隙發(fā)育，建基面條件較差；而左岸岸坡主要為嘉陵江組第三段第四層、第四段第一層，巖溶發(fā)育較弱，裂隙亦不發(fā)育，左岸坡腳段趾板建基面發(fā)育卸荷裂隙，裂隙帶內(nèi)巖體破碎；開(kāi)挖達(dá)到設(shè)計(jì)建基面后 ，揭露趾板區(qū)大小溶腔共計(jì)20處，溶腔充填黃褐色粘土 ，局部夾塊碎石，溶腔直徑0.2～3 m不等，局部溶腔較深，部分溶腔發(fā)育較淺。針對(duì)溶腔發(fā)育情況，提出趾板區(qū)溶腔處理總體思路為：在不進(jìn)行大范圍基礎(chǔ)開(kāi)挖前提下 ，盡可能清除溶腔內(nèi)粘土、塊碎石等充填物及周邊風(fēng)化巖石，回填C20混凝土結(jié)合加強(qiáng)固結(jié)灌漿和帷幕灌漿的處理措施，其中固結(jié)灌漿和帷幕灌漿要求進(jìn)行生產(chǎn)性灌漿試驗(yàn)，盡量提高淺層灌漿壓力。

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3　灌漿試驗(yàn)設(shè)計(jì)

3.1 試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)

（1）確定安全經(jīng)濟(jì)的施工程序、施工方法和灌漿漿材配合比。

（2）固結(jié)灌漿Ⅱ序孔接觸段的最大壓力達(dá)到0.5 MPa。

（3）帷幕灌漿接觸段的最大壓力達(dá)到0.9 MPa。3.2 試驗(yàn)段選擇

現(xiàn)場(chǎng)灌漿試驗(yàn)段選擇原則為：

（1）具有較強(qiáng)的代表性，分別代表溶蝕相對(duì)發(fā)育段、裂隙較發(fā)育段。

（2）選擇趾板厚度較薄段。

根據(jù)選擇原則，以左岸Z18趾板 （A區(qū)）代表裂隙相對(duì)發(fā)育段；以右岸Z7、Z8趾板 （B區(qū)）代表基礎(chǔ)溶蝕相對(duì)發(fā)育段；以河床Z14～Z17趾板段（C區(qū)）代表裂隙、巖溶相對(duì)發(fā)育結(jié)合段。然后將固結(jié)和帷幕灌漿放在同一組試驗(yàn)內(nèi)，按先固結(jié)后帷幕的灌漿施工順序，逐排逐序逐段逐級(jí)進(jìn)行升壓試驗(yàn)。3.3 抬動(dòng)變形控制

由于趾板厚度相對(duì)較薄 ，作為灌漿蓋重顯然不夠，故必須安設(shè)抬動(dòng)監(jiān)測(cè)裝置。在灌漿過(guò)程中應(yīng)連續(xù)進(jìn)行觀測(cè)記錄，嚴(yán)禁抬動(dòng)值超過(guò)設(shè)計(jì)規(guī)定 ，抬動(dòng)觀測(cè)允許變形值如下所示 （見(jiàn)表1）。

表1　抬動(dòng)觀測(cè)允許變形值

3.4灌漿孔布置方案

本工程根據(jù)施工過(guò)程中揭露地質(zhì)情況的不同共設(shè)計(jì)了2種布置方案：

（1）均布固結(jié)+單排帷幕的布孔型式

本布置方案針對(duì)巖溶不發(fā)育但裂隙相對(duì)發(fā)育的左岸趾板 （A區(qū)），共設(shè)置3排固結(jié)灌漿孔，排距2.0 m，孔距2 m，呈梅花形布置；帷幕灌漿孔布置于趾板中部，與中排固結(jié)灌漿孔相結(jié)合。

（2）均布固結(jié)+主副帷幕的布孔型式

本布置方案針對(duì)基礎(chǔ)巖溶相對(duì)發(fā)育的河床及右岸趾板段 （B區(qū)和C區(qū)），共設(shè)置4排固結(jié)灌漿孔，排距1.5 m，孔距2 m；帷幕灌漿布置主副帷幕2排，上排主帷幕軸線布置于趾板中部 ，下排副帷幕距主帷幕1.5 m，帷幕孔孔距2 m，副帷幕孔深為主帷幕的1/2。

3.5灌漿壓力提升試驗(yàn)

（1）鑒于本工程地質(zhì)條件較差，溶蝕較發(fā)育，部分溶腔底部充填物未完全清除干凈，必須提高趾板淺層地基灌漿壓力，增強(qiáng)帷幕厚度及密實(shí)度 ，以加強(qiáng)淺層地基防滲性。同時(shí)，對(duì)淺層以下地基也應(yīng)提高灌漿壓力，使?jié){液充分充填進(jìn)巖石溶蝕帶和裂隙中，并對(duì)局部溶腔中無(wú)法清除的充填粘土進(jìn)行高壓擠密，共同起到防滲作用，防止沖蝕破壞。考慮到趾板厚度較薄，提高淺層灌漿壓力難度較大 ，故提出壓力提升試驗(yàn)，重點(diǎn)對(duì)固結(jié)灌漿的Ⅱ序孔和帷幕灌漿的淺層孔進(jìn)行壓力提升。

（2）固結(jié)灌漿試驗(yàn)壓力值如下所示 （見(jiàn)表2）。

表2　固結(jié)灌漿試驗(yàn)壓力試驗(yàn)值

（3）帷幕灌漿升壓試驗(yàn)分塊、分排、分序進(jìn)行，各排、序、孔段的起始?jí)毫湍繕?biāo)最大壓力值如下所示 （見(jiàn)表3）。

表3　帷幕灌漿升壓試驗(yàn)壓力試驗(yàn)值

續(xù)表3　帷幕灌漿升壓試驗(yàn)壓力試驗(yàn)值

4　試驗(yàn)結(jié)果

在施工過(guò)程中根據(jù)逐步升壓，固結(jié)灌漿Ⅱ序孔接觸段最大壓力達(dá)到0.7 MPa，帷幕灌漿接觸段最大壓力能達(dá)到0.9 MPa，達(dá)到了設(shè)計(jì)期望值。

根據(jù)灌后聲波測(cè)試，固結(jié)灌漿灌后檢查孔波速大于3 600 m/s的達(dá)到100%，滿足設(shè)計(jì)要求。

通過(guò)灌前后電磁波CT比較，帷幕灌漿灌前異常區(qū)總面積約在45.5～64.1 m2之間，灌后異常區(qū)總面積約在1.5～5.5 m2之間，異常區(qū)范圍明顯減?。徽f(shuō)明灌漿對(duì)該區(qū)域有明顯效果 ，地基質(zhì)量得到改善。

5　結(jié) 語(yǔ)

本工程大壩最大水頭壓力近0.7 MPa，灌漿試驗(yàn)趾板接觸段帷幕灌漿壓力最大值能達(dá)到0.9 MPa，灌漿壓力達(dá)到最大水頭的1.3倍。劉家溝水庫(kù)大壩趾板按照灌漿試驗(yàn)成果對(duì)整個(gè)趾板進(jìn)行了灌漿生產(chǎn)。至今，水庫(kù)已蓄水2年多，大壩量水堰滲漏量穩(wěn)定在10～25 L/s，各項(xiàng)監(jiān)測(cè)指標(biāo)均屬正常。

通過(guò)灌漿試驗(yàn)及灌漿生產(chǎn) ，在厚0.4～0.45 m的趾板結(jié)構(gòu)下可通過(guò)逐步升壓灌漿，使接觸段灌漿壓力大大提高，并使?jié){液充分充填進(jìn)巖石溶蝕帶和裂隙中，然后對(duì)溶腔中充填粘土進(jìn)行高壓擠密 ，達(dá)到巖溶地區(qū)灌漿防滲的要求和目的。

責(zé)任編輯 吳 昊

2016-05-19

蒲榮松 （1978-），男，高級(jí)工程師，主要從事水利水電工程設(shè)計(jì)工作。