JLT二級樞紐工程基礎(chǔ)帷幕灌漿試驗(yàn)與分析

苑淑潁

（新疆伊犁河流域開發(fā)建設(shè)管理局，新疆 烏魯木齊 830000）

1 工程概述

JLT二級樞紐工程正常蓄水位1 282 m，死水位1 276 m，總庫容0.32億m3，調(diào)節(jié)庫容1 035萬m3，裝機(jī)容量為50 MW，最大壩高68.0 m，壩頂長429 m。為常態(tài)混凝土重力壩+瀝青混凝土心墻壩混合壩型，壩頂長429 m。

2 試驗(yàn)施工

2.1 施工程序

施工工藝流程：測量布孔→鉆灌設(shè)備就位→I序孔→Ⅱ序孔→Ⅲ序孔→檢查孔。

2.2 抬動觀測孔

抬動觀測孔深為入巖15 m，在灌漿孔段裂隙沖洗、壓水試驗(yàn)及灌漿過程中均進(jìn)行觀測，一般情況下每10 min測一次讀數(shù)，抬動上升過快時(shí)應(yīng)加密測讀，并密切注意動態(tài)。

2.3 鉆孔

采用XY-2PC型地質(zhì)回轉(zhuǎn)鉆機(jī)金剛石或合金鉆頭，鉆機(jī)固定在地錨上。灌漿孔開孔孔徑φ91 mm，終孔孔徑φ56mm，I序孔開孔孔徑φ91mm，終孔孔徑φ75mm，檢查孔孔徑φ75mm，鉆孔開孔孔位與設(shè)計(jì)孔位的偏差±10 cm。

2.4 孔口管安裝

第一段灌漿結(jié)束后安裝孔口管：將注漿管下到孔底注入0.5∶1的水泥漿置換孔內(nèi)稀漿，使孔內(nèi)充滿0.5∶1的水泥漿，再將φ89 mm孔口管下入孔底，校正孔口管方位和傾角固定，待凝24 h后進(jìn)行第二段鉆灌作業(yè)。

2.5 鉆孔沖洗和裂隙沖洗

鉆孔沖洗：用大水流沖洗鉆孔，清除巖粉、渣屑，孔底殘留物厚度應(yīng)小于20 cm。

裂隙沖洗：灌漿前用壓力水進(jìn)行裂隙沖洗，沖洗壓力為灌漿壓力的80%，沖洗時(shí)間為20 min或回水清凈時(shí)止。

2.6 壓水試驗(yàn)

灌前壓水試驗(yàn)結(jié)合裂隙沖洗進(jìn)行，采用單點(diǎn)法壓水試驗(yàn)或進(jìn)行簡易壓水試驗(yàn)，其中I序孔、檢查孔壓水采用單點(diǎn)法，其它孔采用簡易壓水。

單點(diǎn)法壓水試驗(yàn)：在穩(wěn)定壓力下，每5 min測讀一次壓入流量，連續(xù)4次讀數(shù)中最大值與最小值之差小于最終值的10%，或最大值與最小值之差小于1 L/min時(shí)，作為計(jì)算巖體透水率q值的計(jì)算值。

簡易壓水試驗(yàn)：在穩(wěn)定壓力下，壓水20 min，每5 min測讀一次壓入流量，取最終值作為計(jì)算巖體透水率q值的計(jì)算值。

壓水試驗(yàn)壓力為灌漿壓力的80%，當(dāng)超過1 MPa時(shí)，采用1 MPa。

2.7 灌漿

2.7.1 材料及機(jī)具

采用42.5級普通硅酸鹽水泥，水泥細(xì)度要求通過80 μm方孔篩篩余量不得大于5%；灌漿用水抽取河水，水質(zhì)符合JGJ63-2006的規(guī)定。

采用ZJ-400L高速制漿機(jī)進(jìn)行拌制。JQJ-200-2型攪拌桶儲漿配漿，黑旋風(fēng)3SNS型注漿泵灌漿。

2.7.2 灌漿方法

第一段鉆孔孔徑為φ91 mm，采用橡膠塞阻塞，膠塞卡在結(jié)合面以上0.2～0.5 m的混凝土內(nèi)，孔內(nèi)循環(huán)式灌漿，灌漿結(jié)束鑲鑄孔口管，待凝24 h，第二段以下各段采用孔口封閉法自上而下分段灌漿，灌漿時(shí)射漿管距段底不大于50 cm。

第一段深入基巖2.0 m，壓力0.4 MPa，第二段段長3.0 m，壓力0.8 MPa，第三段段長4.0 m，壓力1.0 MPa，第四段段長5.0 m，壓力1.2 MPa；第5段以下段均為5 m，壓力1.5 MPa；終孔段不大于7 m。

2.7.3 漿液水灰比及變換原則

采用純水泥漿液灌注，水灰比為5∶1，3∶：1，2∶1，1∶1，0.7∶1，0.5∶1六個(gè)比級。開灌水灰比選用5∶1。漿液變換原則如下：

1）當(dāng)壓力保持不變，注入率持續(xù)減少時(shí)，或注入率不變而壓力持續(xù)升高時(shí)，不改變水灰比。

2）當(dāng)某級漿液注入量已達(dá)300 L以上或灌注時(shí)間已達(dá)30 min，而灌漿壓力和注入率均無改變或改變不顯著時(shí)，應(yīng)改濃一級水灰比。

3）當(dāng)注入率大于30 L/min時(shí)，可根據(jù)具體情況越級變濃。

4）灌漿過程中，灌漿壓力或注入率突然改變較大時(shí)，應(yīng)立即查明原因，及時(shí)向監(jiān)理匯報(bào)批準(zhǔn)后，采取相應(yīng)的處理措施。

2.7.4 灌漿結(jié)束條件和封孔

當(dāng)灌漿段在最大設(shè)計(jì)壓力下，注入率不大于1 L/min后，繼續(xù)灌注30 min，可結(jié)束灌漿。

結(jié)束灌漿后，采用全孔灌漿封孔法封孔，封孔壓力為全孔段平均灌漿壓力，水灰比采用0.5∶1濃漿?？變?nèi)水泥漿液凝固后，灌漿孔上部空余部分水泥砂漿人工封填搗實(shí)至孔口。

2.8 質(zhì)量檢查

在試驗(yàn)區(qū)灌漿結(jié)束14 d后，以分析檢查孔壓水試驗(yàn)成果為主，結(jié)合鉆孔、取巖芯資料、灌漿記錄和測試成果等評定其質(zhì)量，檢查孔數(shù)量不少于灌漿孔總數(shù)的10%。帷幕灌漿質(zhì)量檢查孔采用單點(diǎn)法進(jìn)行壓水試驗(yàn)，設(shè)計(jì)合格標(biāo)準(zhǔn)為透水率q不在于0.05 L/(min·m·m)，該試驗(yàn)區(qū)共布置了1個(gè)檢查孔，壓水11段，經(jīng)統(tǒng)計(jì)最大值為0.045 L/（min·m·m），滿足設(shè)計(jì)要求。

3 試驗(yàn)成果分析

3.1 透水率對比分析

根據(jù)透水率對比分析，隨孔序遞增而總體減少。同時(shí)，Ⅰ、Ⅱ序透水率變化不顯著，說明Ⅱ序孔灌漿受Ⅰ序孔灌漿影響因素很少，隨著Ⅲ序孔的灌漿，灌漿效果突顯。透水率符合隨孔序遞增，平均透水率遞減的灌漿規(guī)律。說明通過灌漿降低了巖石透水率，提高了防滲能力，表明灌漿效果顯著。

3.2 單位注入量對比分析

根據(jù)灌漿成果資料統(tǒng)計(jì),單位水泥注入量小于20 kg/m的段次有19段，灌漿長度61.70 m，水泥注入量791.0 kg，分別占總量的15.7%、11.6%和2.5%，根據(jù)《大壩基礎(chǔ)灌漿》“單位水泥注入量小于20 kg/m者，灌漿效果不顯著”的觀點(diǎn)，故試驗(yàn)區(qū)84.3%的灌漿段起到了顯著的作用，灌入水泥97.5%起到了改善巖石結(jié)構(gòu)、提高巖石防滲能力的作用，達(dá)到了灌漿的目的。

單位水泥注入量遞減情況符合一般灌漿規(guī)律，符合隨孔序遞增，單位水泥注入量遞減的灌漿規(guī)律，表明前序孔灌漿較好的充填了巖石裂隙，后序孔灌漿進(jìn)行了補(bǔ)充加強(qiáng)，灌入的水泥起到了改善巖石結(jié)構(gòu)、提高巖石防滲能力的作用，達(dá)到了灌漿的目的。

3.3 抬動變形觀測分析

這次帷幕灌漿試驗(yàn)施工中最大抬動值為160 μm，小于施工規(guī)范中抬動變形觀測允許值200 μm，說明這次帷幕灌漿試驗(yàn)壓力能適合該工程。

3.4 灌漿水灰比分析

這次帷幕試驗(yàn)5∶1，3∶1，2∶1漿液注入漿量較大，占94.6%，1∶1，0.7∶1漿液注入量較小，占5.4%，說明這些孔段主要由5∶1，3∶1，2∶1三個(gè)比級漿液灌注的，主要是微細(xì)裂隙為主吸漿。

3.5 灌漿壓力分析

灌漿壓力小于0.5 MPa時(shí)巖石吸漿量不大，灌漿壓力在1～1.5 MPa之間，巖石裂隙大量吸漿，水泥注入量占總注入量的59.9%，反映出巖石隨灌漿壓力增大，漿液注入量隨之增大。

3.6 鉆孔測斜成果分析

采用KXP-1型測斜儀進(jìn)行了鉆孔測斜工作，每個(gè)灌漿試驗(yàn)孔孔深20 m以上每鉆進(jìn)5 m測斜一次，20 m以下每10 m測斜一次，根據(jù)測斜資料計(jì)算出每個(gè)灌漿孔的偏距、偏斜角和方位角。經(jīng)計(jì)算11個(gè)試驗(yàn)孔孔底偏距，最小的為0.165 m，最大的為0.454 m。灌漿孔孔底偏距均滿足設(shè)計(jì)和規(guī)范要求，這表明帷幕是連續(xù)的。

檢查孔經(jīng)計(jì)算孔底偏距為0.376 m，滿足設(shè)計(jì)要求。

4 結(jié)論及建議

通過試驗(yàn)成果分析及質(zhì)量檢查可知，本次試驗(yàn)采取的施工方法、灌漿工藝、施工參數(shù)等符合本工程巖石特性，鉆孔灌漿方法、段長、洗孔、壓水試驗(yàn)方法、灌漿壓力、水灰比等指標(biāo)符合設(shè)計(jì)要求,通過灌漿水泥漿液充分堵塞了基巖中的滲水通道，灌入的水泥起到了改善基巖物理性能、提高巖石防滲能力的作用，達(dá)到了帷幕灌漿的目的。