淺談壩肩抗力巖體置換洞室接縫灌漿施工技術(shù)

黃 亮

(中國水利水電第十四工程局有限公司,云南 昆明 650041)

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淺談壩肩抗力巖體置換洞室接縫灌漿施工技術(shù)

黃 亮

(中國水利水電第十四工程局有限公司,云南 昆明 650041)

本文通過小灣水電站高拱壩壩肩抗力巖體置換洞室布置規(guī)模、地質(zhì)情況及接縫灌漿工程特點(diǎn)，介紹置換洞室接縫灌漿工程的施工難度和特點(diǎn)、施工工藝、方法、質(zhì)量控制、取芯檢測，以及施工成果等。高拱壩壩肩抗力巖體置換洞室接縫灌漿較為特殊，國內(nèi)外地下工程接縫灌漿類似工程不多見，積累的施工經(jīng)驗(yàn)不多，本工程施工技術(shù)、經(jīng)驗(yàn)為類似地下工程接縫灌漿設(shè)計(jì)、施工提供一定借鑒作用。

壩肩;置換洞室;接縫灌漿;施工技術(shù)

1 概 況

1.1 工程概況

小灣水電站是瀾滄江中下游河段的龍頭水庫，最大壩高294.5 m，總庫容149.14×108m3，裝機(jī)容量4200 MW。

壩肩左右岸布置14層交叉置換洞室，總長2623 m(左岸4層878 m、右岸10層1745 m)。置換洞室接縫灌漿施工從2008年7月5日開始，2009年1月5日結(jié)束，工程量為3663.8 m2。

1.2 地質(zhì)條件

壩肩抗力巖體置換洞室分部區(qū)域地質(zhì)條件復(fù)雜，結(jié)構(gòu)多變。

(1)右岸地質(zhì)條件

右岸主要分布有斷層F7、F11、F5、F10、F3、F9等。Ⅱ、Ⅲ級(jí)斷層產(chǎn)狀均為近EW走向，工程區(qū)分布規(guī)模較大的蝕變帶主要有E1、E4、E5、E2等4條，它們性狀不一，E5巖體強(qiáng)度最低，E1性狀相對(duì)較好。還分布有其他蝕變帶零星發(fā)育，延伸方向除E2為近EW向外，其余均為近南北向。

(2)左岸地質(zhì)條件

左岸主要分布有斷層F7、F11、F5、F20。F7、F5、F20斷層產(chǎn)狀為近EW走向，陡傾角，屬順層擠壓性質(zhì)。F11斷層產(chǎn)狀為近EW走向，陡傾角，具張扭性力學(xué)特征：在平面和剖面上均呈舒緩波狀延伸，破碎帶寬度變化大，同一斷層在黑云花崗片麻巖層中通過時(shí)，常由多個(gè)破裂面(帶)組成。

1.3 設(shè)計(jì)要求

右岸EL1030 m、EL1070 m置換洞室一期回填混凝土后，通過試驗(yàn)、監(jiān)測、檢查、施工成果、設(shè)計(jì)研究表明：斷面較大置換洞分段分層回填混凝土后，受混凝土溫度、地應(yīng)力和巖石溫度、洞室內(nèi)外溫差等多種因素影響，施工縫張開較大，對(duì)壩基抗力體整體質(zhì)量影響大，施工縫面必須進(jìn)行接縫灌漿，保證壩基抗力巖體置換后整體質(zhì)量。

設(shè)計(jì)要求：大于6 m×6 m洞徑的洞室一期回填混凝土后，混凝土內(nèi)部通水冷卻到19～20 ℃后進(jìn)行接縫灌漿，先對(duì)各灌區(qū)的一期混凝土內(nèi)悶溫、混凝土齡期(灌區(qū)封閉時(shí)間)、灌區(qū)預(yù)壓水成果的情況進(jìn)行檢查，無異常，方進(jìn)行接縫灌漿施工[1]。

2 接縫灌漿施工

壩肩抗力巖體置換洞室核心受力區(qū)域分布的斷層、蝕變帶、結(jié)構(gòu)面及開挖爆破松弛巖體區(qū)域大于6 m×6 m斷面的洞室重點(diǎn)進(jìn)行接縫灌漿，結(jié)構(gòu)特殊、質(zhì)量要求較高，工藝復(fù)雜。

2.1 灌漿孔布置

灌漿孔布置有以下三種形式。

(1)右岸EL1030 m、EL1070 m洞灌漿孔布置

右岸EL1030 m、EL1070 m置換洞室灌(出)漿孔以鉆孔布置為主，布置詳見圖1。

圖1 右岸接縫灌漿布置圖

(2)左岸EL1220 m、EL1200 m洞口灌漿孔布置

左岸EL1220 m LZA和EL1200 m LZB置換洞口段前期一期混凝土已回填，施工縫處與后填筑混凝土施工時(shí)預(yù)留灌漿槽、回漿槽的方式，布置詳見圖2。

圖2 左岸接縫灌漿布置圖

(3)其他洞室灌漿孔布置

左、右岸置換洞室一期混凝土回填時(shí)，施工縫處預(yù)埋灌漿管(槽)、回漿槽的方式，布置詳見圖3。

圖3 其他洞室灌漿孔布置

2.2 灌漿方式及壓力

灌漿方式為純壓式灌漿，灌漿壓力為1.0 MPa[1]。

2.3 灌漿設(shè)備

鉆孔采用KQJ-100A輕型風(fēng)動(dòng)沖擊潛孔鉆及手風(fēng)鉆；灌漿采用TTB180-10型高壓灌漿泵；記錄儀采用GJY-Ⅳ型電腦自動(dòng)記錄儀；質(zhì)量檢查孔使用地質(zhì)巖芯鉆機(jī)施工。

2.4 施工方法、工藝

2.4.1 灌漿孔施工

(1)右岸EL1030 m、EL1070 m洞灌漿孔施工

每道施工縫共鉆4個(gè)φ56 mm孔：底部鉆孔垂直于預(yù)留廊道底板至入巖30 cm，布置3個(gè)進(jìn)漿孔,并在頂部鉆設(shè)一個(gè)φ56 mm排氣回漿孔。底板孔安裝3根φ25×2.5 mm進(jìn)漿鋼管，管底設(shè)置充氣塞，用砂漿封閉孔、管之間空隙。

(2)左岸EL1220 m、EL1200 m洞口灌漿孔施工

左岸EL1220 m 、EL1200 m洞口段前期混凝土已回填，洞口段施工縫處與后填筑混凝土施工時(shí)預(yù)留灌漿槽、回漿槽方式：施工縫處原預(yù)留止水帶損壞的將其全部割除，距廊道壁30 cm處人工鑿出寬3 cm×深15 cm槽，槽內(nèi)埋設(shè)膨脹止?jié){條,用水泥鐵釘固定牢固。同時(shí)后澆混凝土接縫面用1 mm厚、0.5 m寬鍍鋅鐵皮制作成三角形與原混凝土緊貼預(yù)留形成灌漿槽、回漿槽，再用0.3 m長水泥鐵釘敲彎后固定牢固鍍鋅鐵皮,預(yù)留形成灌漿槽、回漿槽，四周縫隙用與混凝土同標(biāo)號(hào)的干漿封堵，防止混凝土澆筑時(shí)混凝土堵塞預(yù)留槽。灌漿槽兩端分別接φ42×2.5 mm進(jìn)漿管(進(jìn)漿管接不同的支管引到灌漿槽不同部位)和φ38×2.5 mm回漿管，回漿槽兩端也接有φ38×2.5 mm回漿管，并分別引至廊道，外露不少于0.3 m。

(3)左、右岸其他置換洞室灌漿孔施工

采取一期混凝土回填時(shí)預(yù)埋方式進(jìn)行。先澆筑塊時(shí)預(yù)留灌漿槽和回漿槽用∠8 cm×8 cm角鐵或8 cm×8 cm×11.3 cm三角形木條埋設(shè)在固定立好的模板后，混凝土澆筑時(shí)控制好預(yù)留槽位置,防止移位?；炷翝餐瓿跄?與模板一起及時(shí)拆除預(yù)埋件(角鐵或三角木條)，并保護(hù)好預(yù)留槽。后澆筑塊混凝土?xí)r在接縫面預(yù)留槽位置用1 mm厚、寬0.4 m鍍鋅鐵皮壓緊先澆混凝土接縫面,再用水泥鐵釘敲彎后壓緊鐵皮,四周縫隙用與混凝土同標(biāo)號(hào)的干漿封堵，防止混凝土澆筑時(shí)混凝土堵塞預(yù)留槽,最終形成預(yù)留灌漿槽、回漿槽。灌漿槽兩端分別接φ42×2.5 mm進(jìn)漿管(進(jìn)漿管接不同的支管引到灌漿槽不同部位)和φ38×2.5 mm回漿管，回漿槽兩端也接有φ38×2.5 mm回漿管，并分別引至廊道，外露不少于0.3 m。

2.4.2 灌漿孔(槽)、縫面沖洗

灌漿孔(槽)施工后，采用大流量清水對(duì)孔(槽)內(nèi)、縫面的殘留物進(jìn)行敞開沖洗，沖洗方法是用導(dǎo)管下到進(jìn)漿孔底通入大流量水流，出漿孔回清水為止[2]。

2.4.3 灌漿施工

(1)灌漿水灰比

超細(xì)水泥漿液灌注，水灰比為0.6∶1[3]。

(2)灌漿

進(jìn)漿管接壓力表和回漿管(孔)口接回漿閥控制灌漿壓力。EL1030 m、EL1070 m洞室灌漿用一臺(tái)注漿機(jī)對(duì)三個(gè)孔同時(shí)進(jìn)行灌注漿液。其他各層置換洞室每個(gè)灌區(qū)，灌漿用一臺(tái)注漿機(jī)對(duì)每一進(jìn)漿管從下往上逐一灌注漿液[1,3]。

(3)灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)

排氣回漿孔(管)排漿濃度達(dá)到或接近進(jìn)漿濃度，且管口壓力達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)定值，持續(xù)20 min即可結(jié)束本灌區(qū)灌漿，閉漿時(shí)間不少于8 h[1,3]。

2.4.4 封孔

灌漿達(dá)到結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)后，上仰管(孔)利用孔口封閉器進(jìn)行灌漿封孔，時(shí)間不少于60 min?？卓诜忾]器拆除后灌漿管(孔)空余部分，用同標(biāo)號(hào)的干硬水泥砂漿封堵密實(shí)，露出混凝土面的管子割除，將孔口壓抹平整[1,3]。

2.5 特殊情況處理

(1)灌漿孔、回漿孔保證相互暢通，若回漿管、排氣回漿管(孔)沒有漿液排出，與監(jiān)理、設(shè)計(jì)共同商定處理辦法。

(2)灌漿連續(xù)進(jìn)行，若因故中斷按下列原則處理：①盡可能縮短中斷時(shí)間，及早恢復(fù)灌漿。②應(yīng)立即設(shè)法沖洗管路和灌區(qū)，保持灌漿系統(tǒng)通暢。③恢復(fù)灌漿時(shí)，應(yīng)再做一次檢查，若發(fā)現(xiàn)灌漿管路不通暢，應(yīng)采取補(bǔ)救措施。

(3)進(jìn)漿管發(fā)生堵塞，打開所有管口放漿，在縫面張開度限值內(nèi)盡量提高進(jìn)漿壓力，疏通進(jìn)漿管路。若無效可再換用回漿管進(jìn)行灌注或采取其他措施。

(4)灌漿中，如出現(xiàn)冒漿、串漿等情況，當(dāng)縫面冒漿(漿液外漏)，從外部進(jìn)行堵漏；當(dāng)串漿灌區(qū)已具備灌漿條件時(shí)，同時(shí)灌漿，否則采用以下措施：開灌時(shí)間不長，應(yīng)使用清水沖洗灌區(qū)和串區(qū)，直到排氣回漿管出水潔凈時(shí)止，待串漿具備灌漿條件后再進(jìn)行灌漿；若灌漿時(shí)間已較長且串漿輕微，可在串區(qū)通低壓水循環(huán)，回水潔凈時(shí)止[4-5]。

3 接縫灌漿質(zhì)量

3.1 施工成果

置換洞室灌漿工程量統(tǒng)計(jì)如表1。

3.2 取芯結(jié)果

鉆孔取芯檢查，取芯現(xiàn)場照片見圖4。

表1 灌漿成果統(tǒng)計(jì)表

3.3 孔內(nèi)電視攝像檢查結(jié)果

第三方物探隊(duì)進(jìn)行了孔內(nèi)電視攝像檢查，從檢查情況看，接縫灌漿縫面水泥結(jié)石充填密實(shí)，結(jié)合緊密，無縫隙，灌漿質(zhì)量較好。

4 施工成果

接縫灌漿是抗力巖體地下置換洞室一項(xiàng)十分重要的分部工程，受地質(zhì)復(fù)雜、混凝土溫度、地應(yīng)力和巖石溫度、洞室內(nèi)外溫差等多種因素影響，技術(shù)工藝要求較高，施工難度較大。針對(duì)不同情況，采用不同施工方法，經(jīng)過灌漿成果統(tǒng)計(jì)、取芯、孔內(nèi)電視攝像檢查[4]，表明施工縫面水泥漿填充密實(shí)，灌漿效果良好。經(jīng)過對(duì)置換洞室復(fù)雜地質(zhì)條件、不同斷面的接縫灌漿施工工藝及效果分析，質(zhì)量、進(jìn)度達(dá)到接縫灌漿預(yù)期效果。

[1] 中國水電顧問集團(tuán)昆明勘測設(shè)計(jì)研究院.地下洞室接縫灌漿施工技術(shù)要求(A版)[R].昆明：中國水電顧問集團(tuán)昆明勘測設(shè)計(jì)研究院，2005.

[2] 中華人民共和國水利部.水利水電工程鉆孔壓水試驗(yàn)規(guī)程:SL 31-2003[S].北京：中國水利水電出版社，2003.

[3] 國家能源局.水工建筑物水泥灌漿施工技術(shù)要求:DL/T 5148-2012[S].北京：中國電力出版社，2012；

[4] 中華人民共和國水利部.水利水電工程巖石試驗(yàn)規(guī)程:SL 264-2001[S].北京：中國水利水電出版社，2001.

[5] 中華人民共和國國家發(fā)展和改革委員會(huì).水電水利工程巖體觀測規(guī)程:DL/T 5006-2007[S].北京：中國電力出版社，2007.

黃 亮(1980-)，男，工程師，主要從事項(xiàng)目管理工作。

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