溪洛渡大壩基礎固結灌漿工程混凝土抬動控制措施

摘要：為防止大壩基礎固結灌漿引起對混凝土有害的抬動變形，甚至開裂，在灌漿期間需要時刻觀測大壩的抬動變形情況。本文主要介紹抬動觀測的重要性和抬動控制措施。

關鍵詞：抬動變形 觀測 控制措施 大壩混凝土 固結灌漿

1 工程概況

溪洛渡水電站位于青藏高原、云貴高原向四川盆地的過渡帶，地處四川省雷波縣與云南永善縣接壤的溪洛渡峽谷段，是金沙江下游河段開發規劃中的第3個梯級，也是《長江流域綜合利用規劃要點報告》推薦的金沙江開發第一期工程之一。工程以發電為主，兼有防洪、攔沙和改善下游航運條件等綜合效益，并可為下游電站進行梯級補償，主要供電華東、華中地區，兼顧川、滇兩省用電需要，是金沙江“西電東送”距離最近的骨干電源之一。溪洛渡水電站是金沙江下游四個巨型水電站中最大的一個，總裝機容量為1260萬千瓦，是國內目前僅次于三峽電站的第二大水電站。

溪洛渡水電站大壩為混凝土雙曲拱壩，壩高278米，正常蓄水位600m，最大水頭230m，對壩基的物理、力學性能要求高。大壩建基面地層均為二疊系上統峨眉山玄武巖（P2β），建基面巖體類型主要為Ⅲ1和Ⅱ類巖體，巖體結構類型主要為次塊狀、塊狀、鑲嵌碎裂結構等。在玄武巖地層中廣泛分布著層間錯動帶、層內錯動帶、擠壓帶以及節理裂隙等，這些地質構造對壩基巖體的整體性、均質性帶來了不利的影響，同時根據目前勘探資料顯示，河床壩段建基面以下尚有部份物理力學性能較差的Ⅲ2巖體，因此需對拱壩壩基采取固結灌漿，以提高壩基巖體的均質性、整體性，增強壩基的承載能力、抗變形能力和防滲能力。

2 抬動觀測的重要性

溪洛渡大壩基礎固結灌漿具備以下特點：

2.1 施工進度的緊迫性 溪洛渡大壩400m高程以下拱壩壩基采用有混凝土蓋重灌漿，固結灌漿工程量巨大（特別是河床壩段），筆者參建的18#壩段壩體固結灌漿工程量為15041.0m，19#壩段為13596.7m，根據施工總進度安排，兩個壩段均采用“三進三出”的方式，即利用大壩混凝土澆筑的間歇期，各三次進場完成，第四次進行灌后檢查孔施工。因此固結灌漿工期緊，與大壩混凝土施工相互影響，要求短時間內組織大量的施工資源（鉆孔、灌漿及制漿設備等），同時作業面轉換頻繁，對工程總體進度影響大，必須統籌安排固結灌漿施工與大壩混凝土混凝土澆筑施工。

2.2 施工孔距的密集性 拱壩壩基固結灌漿分為常規灌漿和加密灌漿兩大類。常規灌漿主要用于對壩基各級巖體進行灌注；加密灌漿主要對于常規灌漿孔在灌前壓水試驗透水率大于5Lu而灌漿水泥單耗小于20Kg/m的Ⅳ序孔進行的補灌。河床壩段常規固結灌漿孔距也由投標階段的3.0×3.0m、2.5×2.5m 兩種加密為1.5×1.5m、1.5×3.0m兩種類型，18、19壩段中下游側地質缺陷區內補強孔孔距全部為1.5×1.5m。

2.3 基巖整體性差，灌漿注入率較大，灌漿壓力較大 大壩基礎固結灌漿的灌漿壓力在施工過程中多次根據實際情況和專家組意見進行調整，尤其是混凝土和基巖接觸段，Ⅰ、Ⅱ序孔灌漿壓力由原來的1.0MPa調整為1.0MPa、1.5 MPa，Ⅲ、Ⅳ序孔和加密孔更是調整為2.5MPa。同時基巖有較多的物理力學性能較差的Ⅲ2巖體，巖體結構類型主要為次塊狀、塊狀、鑲嵌碎裂結構，裂隙較發育，尤其是Ⅰ、Ⅱ序孔混凝土和基巖接觸段的注入率較大，平均注灰量多在在200Kg/m以上。

2.4 溪洛渡水電站大壩混凝土因自身體積變形較大，壩段長寬比也較大，壩體混凝土本身的抗裂能力較差，加之采用高風壓鉆孔，對剛澆筑的混凝土也容易造成損害。

鑒于以上特點，大壩基礎固結灌漿施工對大壩混凝土可能產生不利的影響，為防止大壩混凝土的抬動變形，甚至開裂，在灌漿期間需要時刻觀測大壩的抬動變形情況。

3 抬動裝置的安裝

進行有混凝土蓋重固結灌漿時，要求相應壩段混凝土蓋重厚度不小于7.5m，且當混凝土強度達到10MPa后方可開始進行鉆孔灌漿，同時靠近壩段左右邊緣6.0m范圍的灌漿孔灌漿時，其相鄰壩段混凝土澆筑厚度也應達到6.0m以上。

3.1 抬動觀測孔根據設計要求布置，18#、19#壩段均各設置3個抬動孔，右岸置換RE區設置1個抬動孔，孔向鉛直，孔深超過灌漿范圍2.0m，抬動觀測孔采用CM351全液壓鉆機造孔，鉆孔孔徑為91mm。

3.2 抬動孔鉆孔時間超前固結灌漿作業層1～2層混凝土，鉆孔完成并驗收合格后，引管至上層混凝土面以上，待上層混凝土澆筑完成后安裝抬動觀測裝置，抬動觀測裝置如圖1所示。對于采取分次進行的有蓋重固結灌漿，抬動觀測裝置隨混凝土上升而將埋管焊接上引，上引時，嚴格控制引管的垂直度。

3.3 灌漿工作結束后，抬動觀測孔應按監理人的要求將其進行封孔處理。

4 大壩混凝土抬動的觀測及控制措施

在進行裂隙沖洗、壓水試驗及灌漿施工的過程中，均進行抬動變形觀測，根據溪洛渡工程《大壩施工技術要求》（Ⅰ版）的要求，基巖抬動變形允許值為200μm，混凝土抬動變形允許值為100μm，本工程主要針對混凝土的抬動控制。

4.1 自動抬動觀測記錄儀的引入 在固結灌漿施工過程中，我們主要采用了自動抬動記錄儀，并輔以人工觀測的形式，對灌漿過程中的大壩混凝土抬動情況進行觀測。本工程引進了自動抬動記錄儀系統，其主要是采用電子位移傳感器將抬動位移信號通過信號線傳輸至自動抬動記錄儀主機的形式，每臺主機具有四個通道，可以同時觀測和記錄四個抬動孔的抬動情況，同時也可以繪制“抬動變形-時間”曲線，形象的描繪出大壩混凝土在一段連續的時間內（一天甚至一周）的抬動變形情況。主機可設定抬動報警值，當抬動數值超過報警值時，主機報警器將發出聲光電報警，抬動記錄員會立即根據要求，針對抬動情況采取相關措施。

施工過程中，為確保其靈敏性和準確性，防止水泥、污水對其損壞以及人為觸動，將抬動裝置用專用保護箱將其罩住。

4.2 出現抬動情況時采取的措施 觀測過程中，每個專職觀測員配備對講機，當自動抬動記錄儀出現報警時能迅速傳達給質檢員，質檢員根據當時的施工區域以及抬動情況，通知該部位的灌漿機組采取相應的措施。

灌漿壓力是灌漿能量的來源，注漿率的大小決定漿液在巖體中的擴散半徑及承壓面積，控制好灌漿壓力與注漿率的關系，避免在較大注入率時使用過高的壓力，是控制地表抬動變形的關鍵。

如果是因灌漿施工較密集引起的抬動，在灌漿施工安排時，在水平面上拉開距離，空間上錯開孔段，同序孔灌漿時采用跳排跳孔法施工，避免同一排2孔及以上同時施灌，對抬動出現較頻繁的區域，同高程同灌孔按每100m2范圍不大于1個控制，對于串通孔，按同灌孔不大于3個控制。

實際施工過程中按以下原則控制抬動：在抬動值＜50μm時，灌漿壓力的升壓過程嚴格按正常的灌漿壓力與注入率的協調關系控制；在50μm≤抬動值＜100μm時，灌漿升壓過程嚴格控制注入率小于10L/min，如果抬動值不再上升，逐級升壓，否則停止升壓；在抬動值≥100μm時，停止灌漿，待凝8h后掃孔復灌。當因變形值較大而待凝時，掃孔復灌以低壓小流量開始灌注，控制注入率不大于10L/min，并加密變形觀測。我們在實際施工過程中，將自動抬動記錄儀報警值設定為50μm，一旦出現報警，質檢員立即對相應部位的混凝土表面等進行檢查，若發現有冒漿、冒氣泡、裂縫等現象，立即暫停灌漿施工，并及時上報監理工程師；若未發現以上現象，則嚴格按照技術要求進行施工。

5 結束語

在施工過程中，經過采取有效的預防和應對大壩混凝土抬動的措施，各倉混凝土沒出現因固結灌漿施工引起的有害抬動，也沒有產生混凝土裂縫。本工程的抬動變形控制技術為今后類似工程提供了參考，值得借鑒和推廣。

參考文獻：

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