皂市工程固結灌漿抬動處理

彭 維

（湖南澧水流域水利水電開發有限責任公司 長沙市 410014）

1 工程概況

皂市水利樞紐工程位于澧水支流渫水下游，壩址下距石門縣皂市鎮2 km。擋水壩為碾壓混凝土重力壩，最大壩高88m，設計水頭80.0m，最大庫容14.39億m3。該工程是一個具有防洪、發電、航運等綜合效益的大(Ⅰ)型水利水電工程。

壩基巖體為泥盆系中統云臺觀組，由上游至下游依次為 D2y2-2、D2y2-1、D2y1-2、D2y1-1等巖層，以石英砂巖為主，夾少量薄層粉砂巖、頁巖。巖層傾向上游偏左岸，傾角 55°～65°，巖石強度高，透水性中等，局部區域強透水。壩基部分地段存在斷層破碎帶、軟弱夾層、風化深槽、裂隙密集帶等地質缺陷，局部區域強度較低、透水性大。因此，壩基須采取固結灌漿措施提高基礎承載能力。

在總結2011年基礎現場灌漿試驗成果的基礎上，確定了大壩基礎固結灌漿的施工技術方案和技術參數，即在1.5m墊層混凝土蓋重下鉆孔固灌，孔排距為2m×2m，灌漿壓力第一段為0.3MPa，第二段為（0.5～0.7）MPa，開灌水灰比為 3∶1。 每一壩段都布置了抬動觀測檢查孔，試圖通過嚴密監視基礎抬動情況來保證固結灌漿施工質量。同時設計單位出具了詳細的灌漿施工技術要求，施工單位制定了較詳細的施工技術方案，并在開工前還進行了生產性試驗，一切工作準備就緒后，才正式開始固結灌漿施工。

2 固結灌漿時發生超值抬動

灌前生產性試驗成果認為，固結灌漿所采用的孔排距、灌漿壓力、開灌水灰比等灌漿參數基本上適合于壩基巖體結構特征。但必須密切關注抬動變形情況，防止在串漿、冒漿及大面積施工時發生混凝土抬動。正是基于這一點，在實施時，嚴格要求按技術要求施工，嚴密監視抬動變形情況，避免多孔同時灌漿或并聯灌漿。按照這一要求，承包人順利完成了第13號壩塊的施工，施工中雖發生抬動變形的頻率較大，但因進行了嚴密監視，將抬動值控制在了允許變形范圍內，通過待凝的手段達到了灌漿效果。

在進行第12#壩段第13排Ⅱ序孔第6號孔灌漿時，情況出現了異常。該孔在進行簡易壓水時（壓力為0.1MPa），吸水率達到了266 L u，隨后按3∶1水灰比開灌，依據逐步升壓，漿液逐級變濃的原則，初始灌漿壓力為0.17MPa，以后一直不能升壓，停灌待凝時的漿液濃度為0.5∶1，共維持低壓濃漿灌注了近7 h，灌入水泥6 896 kg。因上、下游兩個抬動觀測孔距該孔較遠，沒能在數據上反映該孔的抬動變形情況，但承包人在次日凌晨清理作業面時，從11#壩段與12#壩段錯臺的情況發現了12壩段發生了超值抬動，初步判斷抬動值達到了近20mm。

3 固結灌漿抬動檢查

事件發生后，建設各方非常重視，迅即成立了抬動調查小組。抬動調查小組制定了調查方案，擬通過聲波測試、壓水試驗、孔內彩電、鉆孔取芯等手段全面了解抬動的范圍、幅度、抬動面位置以及抬動原因，詳見附圖。在獲得綜合檢查成果（附表）的基礎上，再行提出處理辦法。

附圖 抬動檢查平面布置圖

附表 抬動檢查綜合成果匯總表

3.1 聲波測試

聲波檢測共布置7組，其中 11＃、12＃壩段各布置1組，其余5組在12＃壩段。聲波觀測儀器系統由RS－ST01C型智能聲波測試儀、HX－GMM-S60C型超磁致大功率發射源和35KHZ增壓式柱狀換能器組成，最小采樣間隔為0.14 us。聲波檢測按照《皂市水利樞紐基礎巖石彈性波檢測技術要求》進行了3孔對穿跨孔和單孔測試。聲波測試點步距為10 cm，各個測區平均波速在3 500m/s左右，最低為2 800m/s，反映基礎整體性狀較好,基巖經固灌后，聲波值普遍得到了提高。X6孔的單孔聲波值在混凝土面以下1.4m和1.8m處分別突降至2 400 m/s和2 550m/s左右，X7孔的單孔聲波值在混凝土面以下2.2m處突降至2 550m/s，X11孔的單孔聲波值在混凝土面以下1.4m處突降至2 450m/s，反映這3個孔在這些部位可能存在地質缺陷或抬動影響。

3.2 鉆孔取芯

在 11#、12#、13#壩塊共布置了 25 個取芯孔，其中11#和13#分別布置了4孔和3孔，12號布置了6個孔，另有兩個騎縫孔。取芯孔分為直徑168mm和直徑75mm的兩種孔徑。直徑168mm的鉆孔共8個，累計進尺19.7m，其中混凝土進尺15.79m，基巖進尺3.91m。直徑75mm的鉆孔共17個，累計進尺62.99m，其中混凝土進尺34.49m，基巖進尺28.5m。從取出的芯樣可以看出常態混凝土整體質量較好，巖芯表面光滑，骨料分布均勻，結構密實?；鶐r芯樣為紫紅色石英細砂巖，巖芯較破碎，但基巖與混凝土膠結情況良好。芯樣混凝土與基巖結合段或基巖段存在的水泥結石體和漿脈反映了固結灌漿吸漿情況，證實了基巖承載能力和防滲能力的有效提高。

3.3 壓水檢查

壓水檢查孔共布置了15個，其中11#和13#壩段各布置2個，12#壩段布置11個。檢查孔直徑為75mm，壓水采用單點法，自上而下分段進行，壓力為0.1MPa。壓水檢查第一段深入基巖0.5m，第二段為基巖段（只有X6和X7兩孔，段長1.9m）。從檢查成果來看，在0.1M Pa壓力下，檢查孔透水率在（0～3.55）L u。 透水率最大的兩段是 X8 和 X9（該部位沒有進行固灌），透水率分別為2.88 L u和3.55 L u，基巖段（X6和X7兩孔第二段）的透水率都是1.6 L u。從數據方面分析，各段透水率是比較低的，反映了基巖總體的灌漿效果較好，滲透性差，也證實了抬動面水泥漿填充飽滿，不存在不良結構面和滲漏缺陷。

3.4 孔內電視

孔內電視共檢查16孔（未入巖除外），其中168mm的孔4個，Φ75mm的孔12個。孔內電視能較清晰地反映混凝土的密實度和均一性，反映混凝土與基巖的膠結情況和基巖裂縫的填充情況。從總體情況來看，混凝土澆筑質量較好，混凝土與基巖的膠結良好，絕大部分孔可見結合部位或基巖淺表層裂隙有水泥漿（亦或水泥砂漿）填充，固結灌漿的吸漿情況和串漿情況由此可以得到印證。鑒于混凝土澆筑時，基巖面鋪設了水泥砂漿，而且澆筑過程中存在漿液集中現象，所以水泥漿（亦或水泥砂漿）填充情況也不足以反映墊層混凝土抬動情況。但結合聲波測試和芯樣分析，可以肯定發生了抬動的檢查孔有 D6、X6、X7、X11，很有可能發生了抬動的檢查孔有 D4、D5、X4、X8、X9、X10、X12、X15、X17。 從水泥漿填充的密集程度和填充厚度分析，可以宏觀地判斷抬動范圍基本在12#壩塊的0+22.7～0+39.7之間，而且偏向11#壩塊，集中在F2斷層部位，抬動幅度不超過2 cm。

4 抬動分析與處理

通過采用以上四種手段普查，以及結合固結灌漿施工情況，地形地質情況和裂縫分布情況，從外表所見到的錯臺情況綜合分析認為，孔內電視作為最直觀的手段，能有效地觀察到鉆孔內的裂隙填充情況、層面膠結情況，是檢查抬動情況的最有效手段。鉆孔取芯是孔內電視的有效佐證，可以使裂隙填充和層面膠結情況得到印證，也是行之有效的主要手段。聲波測試和壓水檢查可以間接分析抬動情況，從數據上判斷固結灌漿效果和基巖抬動后的危害程度，從而酌情處理。通過以上四種手段檢查，經綜合分析認為：

（1）抬動范圍基本在擬定范圍內，而且偏向11#壩塊，集中在F2斷層部位，占12壩段基礎總面積的38%，抬動幅度在20mm以內。

（2）抬動面多位于基巖與混凝土結合部位或基礎淺層部位。

（3）抬動原因主要是混凝土基礎面裂隙比較發育，滲漏通道暢通，而且連片滲透，造成抬動變形。

（4）抬動面水泥漿充填飽滿，沒有不良結構縫，可以認為對基礎影響不大。

（5）控制抬動變形的主要辦法是增加混凝土蓋重，嚴格分序施工，單孔灌注。

鑒于抬動范圍所占混凝土塊的比例不大，抬動幅度較小，且抬動面為水泥漿所填充密實，因此認為抬動對壩基的承載能力影響甚微，但對抗滑穩定會有一定影響?？紤]到12壩段下游與廠壩導墻相接，廠壩導墻在12壩段建基面處的寬度至少有12m（至95m高程時縮窄為3m），12壩段寬度只有15.5m，因此，可以說12壩段的下游部位（60m高程以上）被斷面積為262m2的廠壩導墻頂著，對抗滑穩定極為有利（原設計沒有考慮）?；谏鲜鰧μ佑绊懙呐袛嗪?2壩段穩定的有利條件，決定對抬動只進行簡單處理。首先，對壩體所有裂縫進行化學灌漿;其次對12壩段通倉布置兩層鋼筋，每層鋼筋網順流向為Φ28，垂直流向為Φ22；然后在抬動區域增設Φ36＠200×200錨桿，錨桿入巖3m；最后對抬動區域進行補充固結灌漿，固結灌漿孔入巖（6～8）m，灌漿參數在原來基礎上稍有調整。