烏東德水電站右岸導(dǎo)流洞深孔全孔不分段固結(jié)灌漿生產(chǎn)試驗(yàn)

張東東

(中國水利水電建設(shè)工程咨詢西北有限公司，西安 710075)

文章編號：1006—2610(2015)04—0095—04

烏東德水電站右岸導(dǎo)流洞深孔全孔不分段固結(jié)灌漿生產(chǎn)試驗(yàn)

張東東

(中國水利水電建設(shè)工程咨詢西北有限公司，西安 710075)

烏東德水電站右岸導(dǎo)流洞屬大型導(dǎo)流洞群，通過對深孔全孔不分段固結(jié)灌漿生產(chǎn)試驗(yàn)，確定了適合烏東德水電站右岸導(dǎo)流洞工程特點(diǎn)的施工工藝,試驗(yàn)區(qū)施工質(zhì)量滿足設(shè)計(jì)要求。

導(dǎo)流洞；固結(jié)灌漿；深孔

1 工程概述

烏東德水電站位于云南省祿勸縣和四川省會東縣交界的金沙江干流上，右岸隸屬云南省昆明市祿勸縣，左岸隸屬四川省涼山州會東縣，是金沙江下游河段4座水電站(烏東德、白鶴灘、溪洛渡、向家壩)中最上游的梯級電站，烏東德水電站裝機(jī)容量10 200 MW，多年平均發(fā)電量401.1億kWh，正常蓄水位975 m，相應(yīng)庫容58.63億m3。樞紐建筑物由擋水建筑物、泄洪建筑物、引水發(fā)電系統(tǒng)等組成。擋水建筑物為混凝土雙曲拱壩，壩頂高程988.0 m，最大壩高265 m；泄洪建筑物主要由5個(gè)表孔、6個(gè)中孔及3條泄洪洞組成；引水發(fā)電系統(tǒng)采用地下廠房，由左、右兩岸各布置6臺單機(jī)容量850 MW的水輪發(fā)電機(jī)組組成。

烏東德水電站施工導(dǎo)流采用河床一次攔斷全年圍堰、隧洞導(dǎo)流的方式，共布置5條導(dǎo)流隧洞，其中左岸布置2條，右岸布置3條，5條導(dǎo)流隧洞總長8 091.5 m。其中，左岸靠地下電站山里側(cè)布置2條導(dǎo)流隧洞，尾段與左岸廠房尾水隧洞結(jié)合；右岸靠地下電站山里側(cè)布置3條導(dǎo)流隧洞，其中2條尾段與右岸尾水隧洞結(jié)合。

烏東德右岸導(dǎo)流洞為城門洞形，為中國已建水電站中斷面和規(guī)模最大的導(dǎo)流洞群，其中3、4號導(dǎo)流洞斷面為16.5 m×24 m(寬×高)，5號導(dǎo)流洞斷面為12 m×16 m(寬×高)。

2 施工部位

導(dǎo)流洞上游段大部分洞段為Ⅳ-2類圍巖，為使本次試驗(yàn)具有代表性，結(jié)合現(xiàn)場施工條件，確定在4、5號導(dǎo)流洞Ⅳ-2類圍巖區(qū)邊墻及底板部位布置3個(gè)試驗(yàn)區(qū)，其中4號導(dǎo)流洞導(dǎo)0+218 m～0+227 m邊墻試驗(yàn)區(qū)灌漿孔數(shù)為15個(gè)，5號導(dǎo)流洞導(dǎo)0+217 m～0+229 m底板灌漿試驗(yàn)區(qū)灌漿孔數(shù)為14個(gè)，5號導(dǎo)流洞導(dǎo)0+217 m～0+229 m邊墻灌漿試驗(yàn)區(qū)灌漿孔數(shù)為16個(gè)。各試驗(yàn)區(qū)灌漿孔、抬動監(jiān)測孔、聲波檢測孔、檢查孔孔位布置見圖1。

圖1 烏東德水電站右岸導(dǎo)流洞全孔不分段固結(jié)灌漿試驗(yàn)孔位布置圖

3 施工工藝

3.1 固結(jié)灌漿工藝流程

抬動觀測孔造孔及安裝→固結(jié)灌漿孔(Ⅰ、Ⅱ序)造孔→沖洗→壓水試驗(yàn)→灌漿→抬動觀測→質(zhì)量檢查。

3.2 固結(jié)灌漿鉆孔施工

(1) 在混凝土澆筑前，根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙按間排距3 m×3 m梅花形布設(shè)預(yù)埋管，預(yù)埋管為外直徑89 mm、壁厚3 mm的鋼管，長度為襯砌混凝土厚度。

(2) 固結(jié)灌漿采用100B潛孔鉆進(jìn)行造孔，鉆孔孔徑為76 mm。

(3) 鉆孔結(jié)束后進(jìn)行孔深、孔向、孔位的測試，確定已鉆孔是否合格，并對已鉆孔進(jìn)行加塞保護(hù)。

(4) 對整個(gè)鉆孔施工過程進(jìn)行詳細(xì)記錄。

3.3 洗 孔

(1) 所有灌漿孔均進(jìn)行裂隙沖洗，用導(dǎo)管通入大流量水流，從孔底向孔外的方法沖洗。

(2) 沖洗水壓力采用80%的灌漿壓力，并不大于1 MPa。

(3) 正在灌漿的孔，以及鄰近灌漿結(jié)束的灌漿孔附近，間隔時(shí)間不到24 h時(shí)，不得進(jìn)行裂隙沖洗。

(4) 灌漿孔裂隙沖洗后立即進(jìn)行灌漿作業(yè)，因故中斷時(shí)間間隔超過24 h，在灌漿前重新進(jìn)行沖洗。

3.4 固結(jié)灌漿施工方法

(1) 規(guī)范要求: 灌漿孔圍巖段不大于6 m時(shí)，可全孔一次灌漿。根據(jù)本工程的施工特點(diǎn)，本次試驗(yàn)采用深孔全孔不分段灌漿方式，具體為：4號導(dǎo)流洞試驗(yàn)區(qū)灌漿入巖深度10 m，5號導(dǎo)流洞試驗(yàn)區(qū)灌漿入巖深度8 m。

(2) 灌漿壓力為0.5～0.8 MPa。

(3) 抬動觀測：灌漿試驗(yàn)時(shí)每個(gè)試驗(yàn)部位設(shè)置1個(gè)抬動監(jiān)測孔，孔深同固結(jié)灌漿孔孔深，孔徑91 mm，灌漿時(shí)派專人連續(xù)進(jìn)行觀測，若發(fā)現(xiàn)千分表數(shù)據(jù)發(fā)生變化，不論大小均應(yīng)立即降壓，灌漿原則上要求在無抬動情況下進(jìn)行，嚴(yán)格控制灌漿及壓水抬動變形累計(jì)值不超過200 μm。

(4) 分級升壓原則：灌漿初始壓力采用0.1 MPa控制，10 min內(nèi)單位吸漿量均小于10 L/min時(shí)可提升0.1 MPa壓力繼續(xù)灌注，以此類推，達(dá)到最高限壓后不再繼續(xù)升壓。

(5) 固結(jié)灌漿水灰比初擬為2∶1、1∶1、0.8∶1、0.5∶1(重量比)4個(gè)比級，開罐水灰比一般為2∶1，灌漿漿液由稀到濃逐級變換，當(dāng)變漿壓力保持不變，注入率持續(xù)減少時(shí)，或當(dāng)注入率保持不變而灌漿壓力持續(xù)升高時(shí)，不得改變水灰比。

(6) 當(dāng)某一級漿液注入量已達(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顯著改變時(shí)，換濃一級水灰比漿液灌注，當(dāng)注入率大于30 L/min時(shí)，根據(jù)施工具體情況，可越級變濃。

(7) 固結(jié)灌漿在最大設(shè)計(jì)壓力下，當(dāng)注入率不大于1 L/min時(shí)，繼續(xù)灌注30 min，灌漿即結(jié)束，當(dāng)長時(shí)間達(dá)不到結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，由各方技術(shù)人員共同研究處理措施。

(8) 固結(jié)灌漿封孔采用“導(dǎo)管注漿封孔法”或“全孔灌漿封孔法”。

4 常見問題處理

灌漿過程中，發(fā)生冒漿、漏漿等情況時(shí)，采用表面封堵、降低壓力、濃漿灌注等方式處理；當(dāng)發(fā)生孔間串漿情況時(shí)，如串漿孔具備灌漿條件，可采取并聯(lián)、一泵一孔的方式進(jìn)行灌注；若串漿孔不具備灌漿條件，可將被串漿孔用栓塞塞住，待灌漿孔灌漿結(jié)束后，再對串漿孔進(jìn)行掃孔、清洗、灌漿；灌漿因故中斷時(shí)，必須盡可能將中段時(shí)間控制在30 min之內(nèi)，若超過30 min，則立即沖洗灌漿孔重新進(jìn)行灌漿，若重新灌漿時(shí)吸漿量減少或基本不吸漿，則要進(jìn)行補(bǔ)孔灌漿；當(dāng)灌漿孔有涌水現(xiàn)象時(shí)，應(yīng)適當(dāng)增大灌漿壓力，且灌漿結(jié)束時(shí)屏漿時(shí)間不少于 1 h。

5 施工資源配置

(1) 灌漿所使用的各項(xiàng)配套設(shè)備，包括攪拌機(jī)、灌漿泵、灌漿管路及壓力表等應(yīng)相互匹配，各自性能均能滿足工作要求。

(2) 灌漿主要采用ZJ400型高速攪拌機(jī)制漿，采用SGB6-10型三缸往復(fù)式灌漿泵進(jìn)行灌漿，灌漿管路要求可以承受1.5倍最大灌漿壓力。為確保壓力讀數(shù)的準(zhǔn)確性，壓力計(jì)宜安裝在孔口位置；灌漿需使用的計(jì)量器具，如測斜儀、壓力表、流量計(jì)、密度計(jì)、壓力計(jì)等應(yīng)定期進(jìn)行校驗(yàn)或率定，保證量值準(zhǔn)確。

6 灌 漿

由于試驗(yàn)區(qū)為Ⅳ-2類圍巖，個(gè)別地段巖石破碎、卸荷裂隙發(fā)育，致使個(gè)別灌漿孔塌孔未能全孔一次灌漿，對此，試驗(yàn)采用自上而下分段鉆孔、分段灌漿的方法進(jìn)行固結(jié)灌漿施工。比如：4號導(dǎo)邊墻試驗(yàn)區(qū)的4G07YB-11-19孔、5號導(dǎo)邊墻試驗(yàn)區(qū)的5G07YB-9-13孔、5G07YB-12-13孔等，采用的就是這種施工方法。本次固結(jié)灌漿試驗(yàn)工程量見表1。

表1 固結(jié)灌漿試驗(yàn)完成工程量情況表

各試驗(yàn)區(qū)的灌漿孔耗灰量及主要技術(shù)參數(shù)見表2。

表2 固結(jié)灌漿試驗(yàn)區(qū)單耗統(tǒng)計(jì)表

7 檢測及試驗(yàn)

7.1 聲波檢測評定

聲波檢測一般在灌注結(jié)束后14 d進(jìn)行，工期較緊時(shí)可適當(dāng)提前，此次試驗(yàn)區(qū)固結(jié)灌漿聲波檢測在該部位灌漿結(jié)束7 d后進(jìn)行。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，Ⅳ-2類圍巖灌后檢查孔平均波速不低于3 500 m/s，或灌漿后檢查孔所有測點(diǎn)波速提高率大于5%～15%(灌前波速Vp前≤2 800 m/s時(shí)，取15%；灌前波速2 8003 900 m/s時(shí)，對提高率不做要求)。

每個(gè)試驗(yàn)區(qū)各布置1個(gè)聲波檢測孔，聲波檢測數(shù)據(jù)見表3。

根據(jù)聲波檢測數(shù)據(jù)分析，全孔固結(jié)灌漿3個(gè)試驗(yàn)區(qū)灌后聲波值均大于3 500 m/s，檢測結(jié)果滿足設(shè)計(jì)要求。

表3 聲波檢測成果表

7.2 壓水試驗(yàn)檢查

固結(jié)灌漿壓水試驗(yàn)質(zhì)量檢查在相應(yīng)部位灌漿結(jié)束7 d后進(jìn)行，檢查孔位置由監(jiān)理工程師根據(jù)灌漿成果及鉆孔灌漿綜合平、剖面圖確定，根據(jù)規(guī)范及設(shè)計(jì)要求檢查孔的數(shù)量不宜少于灌漿孔總數(shù)的5%，本試驗(yàn)要求3個(gè)試驗(yàn)區(qū)各布置1個(gè)檢查孔，灌漿質(zhì)量壓水試驗(yàn)檢查采用單點(diǎn)法，壓力一般按80%的灌漿壓力且不大于1 MPa。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，灌漿結(jié)束后，檢查孔各孔段透水率不大于5 Lu為合格。單元灌區(qū)內(nèi)壓水試驗(yàn)檢查的合格率應(yīng)達(dá)到85%以上，其余試驗(yàn)段透水率最大值不超過7.5 Lu，且分布不集中。檢查孔壓水結(jié)果見表4。

表4 全孔不分段固結(jié)灌漿壓水試驗(yàn)檢查孔透水率統(tǒng)計(jì)表

根據(jù)表4可以看出，本次全孔不分段固結(jié)灌漿實(shí)驗(yàn)中，3個(gè)試驗(yàn)區(qū)壓水均滿足設(shè)計(jì)要求，灌漿質(zhì)量合格率100%。

8 結(jié) 語

通過3個(gè)不同部位試驗(yàn)區(qū)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分析，全孔不分段固結(jié)灌漿試驗(yàn)區(qū)施工質(zhì)量滿足設(shè)計(jì)要求，得出試驗(yàn)結(jié)論如下：

(1) 3個(gè)試驗(yàn)區(qū)采用全孔不分段的灌漿方式進(jìn)行固結(jié)灌漿試驗(yàn)，灌漿最大壓力0.87 MPa。

(2) 3個(gè)試驗(yàn)區(qū)施工完成后，各布置了1個(gè)檢查孔，其中壓水檢查最大透水率3.68 Lu(5號導(dǎo)邊墻試驗(yàn)區(qū))，最小透水率1.64 Lu，試驗(yàn)區(qū)透水率均滿足設(shè)計(jì)要求。

(3) 通過聲波檢測，3個(gè)試驗(yàn)區(qū)灌后聲波均大于3 500 m/s，滿足設(shè)計(jì)要求。

(4) 每個(gè)試驗(yàn)區(qū)各設(shè)置1個(gè)抬動觀測孔，試驗(yàn)過程中未檢測到抬動現(xiàn)象。

[1] DL/T 5148-2012,水工建筑物水泥灌漿施工技術(shù)規(guī)范[S].北京：中國水利水電出版社,2012.

[2] 中國水利水電第十四工程局.金沙江烏東德水電站右岸導(dǎo)流洞上游段固結(jié)灌漿試驗(yàn)大綱[R].昆明：中國水利水電第十四工程局.

[3] 金永才,鄭嵐.納子峽水電站大壩固結(jié)灌漿生產(chǎn)性試驗(yàn)及成果分析[J].西北水電,2013,(3)：91-94.

Tests on Consolidation Grouting without Sectioning of Deep Holes of Diversion Tunnel

ZHANG Dong-dong

(China Hydro Consulting Engineering Corporation, Northwest Branch, Xi'an 710065,China)

The diversion tunnel on right bank of Wudongde Hydropower Project is of the large-scaled cavern group. Through the tests on consolidation grouting without sectioning of the deep holes, the construction techniques which satisfy the construction features of the right bank diversion tunnel are determined. The construction quality in the test area satisfied the design requirements. Key words:diversion tunnel; consolidation grouting; deep hole

2015-02-12

張東東(1987- )，男，河南省信陽市人，助理工程師，從事水利水電施工與監(jiān)理工作.

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10.3969/j.issn.1006-2610.2015.04.024