江埡水利樞紐工程岸坡接觸灌漿效果分析

2015-12-06 08:31:52袁國金劉志輝潘宣何

湖南水利水電 2015年5期

袁國金劉志輝潘宣何

（湖南澧水流域水利水電開發有限責任公司長沙市 410004）

1 問題的提出

江埡水利樞紐工程位于澧水支流溇水中游，距慈利縣城57 km。壩址控制流域面積3 711 km2，水庫總庫容17.41億m3，其中防洪庫容7.40億m3，多年平均年發電量7.56億kW·h。工程是一座以防洪為主，兼有發電、灌溉、航運、供水、旅游等綜合效益的水利樞紐。工程于1999年完工并投入運行。

大壩主要建筑物包括擋水壩、地下廠房、灌溉取水口及預留升船機組成。正常運行洪水標準為500年一遇，校核洪水標準為5 000年一遇。大壩為全斷面碾壓混凝土重力壩，屬Ι等工程，最大壩高131 m，壩頂高程245m，建基面高程114m。

工程自建基面至壩頂兩岸分13級臺階開挖，各臺階之間形成了混凝土與岸坡接觸面。根據監測結果，岸坡不同高程處的溫度和張開度均發生變化，其溫度變化介于（1.0~3.0）℃，張開度較2003年初均有所增加，說明儀器安裝部位結合面已經張開。為確定岸坡接觸面的張開情況，對大壩岸坡接觸面張開度進行鉆孔檢測，通過取芯、壓水試驗等，結果顯示：鉆孔中混凝土與基巖接觸面已張開28個，兩岸岸坡接觸張開率達75.7%；壓水試驗成果統計，46%的段次小于 10 Lu，49%的段次為（10～100）Lu，大于 100 Lu的段次為5%。兩岸岸坡接觸面大部分已張開，具有一定的連通性，達到岸坡接觸灌漿的條件。

2 接觸灌漿施工

因大壩建成有十多年，原有的岸坡接觸灌漿預埋管基本堵塞和損壞，接觸灌漿采用鉆孔灌漿法[1-3]。根據設計要求，灌漿施工在大壩160和200廊道內，通過不同的鉆孔角度，對江埡大壩左岸EL 147.0-208.0、右岸EL 135.0-206.0共11級岸坡接觸面布置328個接觸灌漿孔進行灌漿處理。為防止灌漿對大壩的抬動影響，分別在左右岸共布置了8個抬動觀測孔，對灌漿過程進行監測，確保灌漿抬動控制在安全范圍之內。接觸灌漿上游邊緣孔設在帷幕中心線以下5m，孔距采用3m×3m梅花形布置。

接觸灌漿孔共11個施工區域，施工時按分區分序進行，水泥采用普通水泥。區內施工時，先施工所有I序孔，待I序孔施工完畢后，再進行II序施工，灌漿結束21 d后進行檢查孔施工。接觸灌漿施工于2014年1月6日開工，5月2日完工。

3 試灌孔灌漿效果分析

為提高各工況條件下的灌漿效果，并確定灌漿對大壩抬動是否有影響，分別在大壩左右岸選取5個孔作為先導試灌孔，孔號為右岸160廊道K2、K3、K13、K22、K23 和左岸 200 廊道 K120、K121、K125、K130、K131。每孔灌漿段長為 1m，灌漿成果如表1所示。

表1 試灌孔成果統計表

由表1可知，右岸160廊道5個試灌孔中，每個孔的灌漿壓力都超過了1.2MPa，最大灌漿壓力為1.25MPa，最大注入量為177.3 kg/m，灌漿過程中無抬動產生，灌漿過程平順正常。灌后檢查孔壓水透水率為3.44 Lu，滿足設計要求（小于5 Lu）。

左岸200廊道試灌孔共有3孔出現抬動，最大為90μm，最小為4μm，最大灌漿壓力1.13MPa，最小為0.85MPa，平均灌入量134.42 kg/m。其中，K120孔在壓力達到0.72MPa時，抬動觀測孔觀測到有抬動，抬動值為34μm，壓力升至0.93MPa后，最大抬動值為90μm，后控制灌漿壓力在0.7MPa，直至灌漿結束，共灌入漿液242.48 L，水泥單耗103.92 kg/m；K130在灌漿過程中，壓力達到0.85MPa時，抬動觀測孔觀測到有抬動，抬動值為20μm，后控制灌漿壓力在0.7MPa，共灌入漿液253.5L，水泥單耗108.64 kg/m；K125壓水時出現了4μm抬動量，后在灌漿時，出現壓力減少，流量增大的反常情況，在灌入300 L水泥漿液后，流量未見減少，后將漿液水灰比從2∶1改為1∶1，壓力無變化，流量反而有增大趨勢，該孔實際灌入量遠超過了理論灌入量。經巡查無漏漿及異常情況，暫停施工，停灌待凝，次日掃孔復灌，最大灌漿壓力1.04MPa，未發現抬動影響。左岸200廊道灌后檢查孔壓水透水率為3.0Lu，滿足設計要求。

經分析發生抬動破壞的原因是岸坡接觸面張開后，連通性好，初始灌漿時，漿液沿岸坡面貫通較遠，灌漿漿液在灌漿壓力作用下，形成的面力超過蓋層的重力所致。后期灌漿過程中，由于灌入漿液的逐步凝固，接觸面連通度降低，灌入漿液的擴散面積逐步受到限制，灌漿漿液在壓力作用下形成的動力不足以克服蓋層的重力，抬動也就不會發生。

結合試灌孔的灌漿抬動、灌后岸坡接觸面透水率的改變和工程量等情況，考慮到灌漿對壩體抬動的影響，確定160廊道灌漿壓力采用1.2MPa，200廊道采用1.0MPa，并加強對200廊道灌漿抬動觀測，根據情況實時調整。

4 接觸灌漿效果分析

4.1 透水率對比分析

岸坡接觸灌漿孔和檢查孔均深入基巖1m后，按照壓水試驗技術要求進行洗孔，將栓塞置于接觸面以上1m，確認栓塞止水良好后按簡易壓水法或5點法進行壓水試驗，試驗成果詳見表2。

由表2可知，各單元灌前I序孔透水率普遍在（19.76～30.28）Lu之間，灌前 II序孔透水率普遍在（12.39~20.99）Lu之間，而灌后檢查孔透水率普遍在（1.61~4.00）Lu之間，整體呈遞減趨勢，符合灌漿基本規律，檢查孔透水率全部滿足設計要求（小于5 Lu），灌漿效果較好。

4.2 各序次單位注入率分析

本次接觸灌漿共完成接觸灌漿孔318個，鉆孔長度6921m，完成灌漿長度328m，灌入水泥40367.4 kg，各孔序單位注入率見表3。

由表3可知，160廊道處，左岸I序孔灌漿總長度56.0m，注入灰量9 615.1 kg，單位耗灰量171.7 kg/m，II序孔灌漿總長度57.0m，注入灰量6 530.1 kg，單位耗灰量114.6 kg/m，II序孔較I序孔減少了33.2%；右岸I序孔灌漿總長度65.0m注入灰量10 560.1 kg，單位耗灰量162.5 kg/m，II序孔灌漿總長度65.0 m，注入灰量 6 285.5 kg，單位耗灰量 96.7 kg/m，II序孔較I序孔減少了40.5%。

表2 各單元灌漿孔(灌前)與檢查孔（灌后）透水率對比 Lu

表3 各孔序接觸灌漿單位耗灰量成果表

200廊道處，左岸I序孔灌漿總長度20.0m注入灰量2 248.5 kg，單位耗灰量112.4 kg/m，II序孔灌漿總長度20.0m，注入灰量1 352.8 kg，單位耗灰量67.6 kg/m，II序孔較I序孔減少了39.9%；右岸I序孔灌漿總長度23.0m注入灰量2 429.8 kg，單位耗灰量105.6 kg/m，II序孔灌漿總長度22.0m，注入灰量1 345.5 kg，單位耗灰61.2 kg/m，II序孔較I序孔減少了42.0%。

由此可見，在所有灌漿孔中，II序孔比I序孔單位耗灰量普遍減少了40%左右，遞減規律明顯，灌漿效果顯著。

4.3 檢查孔壓水試驗分析

本次接觸灌漿檢查孔14個，進行了14段壓水試驗，其中左岸檢查孔6孔，右岸檢查孔8孔，每孔段長1m，壓水試驗成果如表4所示。

表4 檢查孔壓水試驗成果表

由表4可知，左岸檢查孔壓水試驗透水率介于（1.61~4.00）Lu，右岸檢查孔壓水試驗透水率介于（1.61~3.44）L，壓水試驗最大透水率為4.00 Lu，最小透水率為1.61 Lu，透水率均小于5 Lu，滿足設計要求。

4.4 檢查孔芯樣完整性分析

接觸灌漿完成后，對檢查孔的芯樣進行取樣，芯樣照片如附圖所示。圖中a為左岸160廊道GK4檢查孔芯樣，混凝土與基巖接觸面可見水泥結石，且充分填充裂隙，混凝土與基巖接觸面咬合完整；圖中 b為右岸200廊道GK8檢查孔芯樣，混凝土與基巖接觸面的裂隙明顯，接觸面有水泥結石，混凝土與基巖接觸面部位取芯完整，段痕為機械破碎。由此可知，大壩與岸坡接觸灌漿效果較好。