錦屏一級(jí)水電站大壩右岸f14斷層置換區(qū)固結(jié)灌漿施工技術(shù)

曾 建 紅

(中國(guó)葛洲壩集團(tuán)第二工程有限公司，四川 成都 610091)

錦屏一級(jí)水電站大壩右岸f14斷層置換區(qū)固結(jié)灌漿施工技術(shù)

曾 建 紅

(中國(guó)葛洲壩集團(tuán)第二工程有限公司，四川 成都 610091)

介紹了錦屏一級(jí)水電站大壩右岸壩肩f14斷層置換區(qū)固結(jié)灌漿采用的加引管有蓋重加強(qiáng)固結(jié)灌漿技術(shù)。

固結(jié)灌漿；引管有蓋重；錦屏一級(jí)水電站；施工技術(shù)

1 概 述

錦屏一級(jí)水電站右岸壩肩f14斷層置換區(qū)采用斷層加密固結(jié)加引管有蓋重加強(qiáng)固結(jié)灌漿施工技術(shù)。壩體混凝土澆筑前，在上部f14斷層置換區(qū)回填混凝土蓋重高不少于4.6 m的情況下進(jìn)行了f14斷層置換區(qū)Ⅰ序孔、Ⅱ序孔、Ⅲ序孔的固結(jié)灌漿，并要求在壩體混凝土澆筑前，結(jié)合壩基接觸灌漿，在固結(jié)灌漿孔間重新鉆孔，入巖深度為0～5 m(不含預(yù)埋管長(zhǎng)度)，采取引管至壩后貼角(須待其上部壩體澆筑高度大于30 m且當(dāng)相應(yīng)壩段的橫縫接縫灌漿結(jié)束3 d后)，開(kāi)始對(duì)0～5 m段進(jìn)行引管有蓋重加強(qiáng)固結(jié)灌漿。

2 灌漿材料

固結(jié)灌漿采用P.O42.5普通硅酸鹽水泥。在其使用前需進(jìn)行材質(zhì)檢查，其應(yīng)滿足相關(guān)國(guó)家規(guī)范要求，拌漿水溫度不高于40 ℃。

3 鉆孔布置

3.1 鉆孔布置

f14斷層置換區(qū)固結(jié)灌漿孔按方格形布孔。引管有蓋重加強(qiáng)固結(jié)灌漿孔位布置在無(wú)蓋重固結(jié)灌漿孔之間，矩形布置，具體布置形式見(jiàn)圖1。

3.2 施工程序

f14斷層置換區(qū)固結(jié)灌漿施工程序?yàn)椋?/p>

抬動(dòng)觀測(cè)鉆孔→抬動(dòng)觀測(cè)裝置安裝→物探測(cè)試鉆孔及灌漿前測(cè)試→固結(jié)灌漿孔分序鉆灌。

3.3 灌漿孔鉆孔

(1)孔位放樣。施工部位控制點(diǎn)由專(zhuān)業(yè)測(cè)量人員放樣，實(shí)際偏差不大于10 cm。

(2)固結(jié)灌漿鉆孔允許孔斜不超過(guò)1%；在混凝土上鉆孔，順?biāo)鞣较驗(yàn)楸荛_(kāi)冷卻水管，孔底偏差不應(yīng)超過(guò)20 cm。

圖1 固結(jié)灌漿典型孔位布置圖

(3)灌漿孔鉆孔主要采用地質(zhì)鉆機(jī)和KSZ100型潛孔鉆，開(kāi)孔鉆進(jìn)時(shí)，鉆具方向與設(shè)計(jì)孔向必須一致。

(4)鉆孔結(jié)束后，直接采用風(fēng)水聯(lián)合沖洗鉆孔，要求返水清凈。鉆孔沖洗結(jié)束后、灌漿前采取孔口堵塞進(jìn)行鉆孔保護(hù)。

3.4 裂隙沖洗

(1)灌漿前，對(duì)固結(jié)灌漿孔采用大流量水再次進(jìn)行鉆孔沖洗，返水應(yīng)清凈。

(2)一般地質(zhì)條件下，采用壓力水進(jìn)行裂隙沖洗，沖洗水壓為80%灌漿壓力，壓力超過(guò)1 MPa時(shí)，采用1 MPa；采用風(fēng)沖洗時(shí)，沖洗風(fēng)壓為灌漿壓力的50%；壓力超過(guò)0.5 MPa時(shí)，采用0.5 MPa。

(3)裂隙沖洗應(yīng)沖洗至回水澄清后10 min結(jié)束，且總的沖洗時(shí)間要求為：?jiǎn)慰撞簧儆?0 min，串通孔不少于2 h，孔內(nèi)殘存的沉積物厚度不得超過(guò)20 cm。

(4)當(dāng)鄰近有正在灌漿的孔或鄰近灌漿孔結(jié)束不足24 h時(shí)，不得進(jìn)行裂隙沖洗。

(5)灌漿孔(段)裂隙沖洗后，立即連續(xù)進(jìn)行灌漿作業(yè)；因故中斷時(shí)間間隔超過(guò)24 h者，在灌漿前重新進(jìn)行裂隙沖洗。

3.5 壓水試驗(yàn)

(1)采用自下而上分段灌漿法時(shí)，各灌漿孔可在灌漿前對(duì)全孔進(jìn)行一次裂隙沖洗。各灌漿孔灌漿前，可在孔底段進(jìn)行一次簡(jiǎn)易壓水。

(2)采用孔口封閉法和自上而下分段灌漿法進(jìn)行灌漿時(shí)，各孔段均進(jìn)行簡(jiǎn)易壓水。簡(jiǎn)易壓水試驗(yàn)應(yīng)在裂隙沖洗后進(jìn)行。壓力為該段灌漿壓力的80%且不大于1 MPa，壓水時(shí)間為20 min，每5 min測(cè)讀一次壓入流量，取最后的流量值作為計(jì)算流量，其成果以透水率q表示。

3.6 灌漿方法和方式

3.6.1 灌漿分序

f14斷層置換區(qū)固結(jié)灌漿分Ⅲ序施工。引管有蓋重加強(qiáng)固結(jié)灌漿采用一次性灌漿，分兩序施工。

3.6.2 灌漿方式與方法

(1)固結(jié)灌漿分序。

由于f14斷層處于Ⅳ～Ⅴ級(jí)巖體中，鉆灌時(shí)，Ⅰ序孔采用自上而下分段灌漿法。

(2)引管有蓋重加強(qiáng)固結(jié)灌漿。

Ⅰ、Ⅱ序孔均采用循環(huán)式灌漿。

3.6.3 卡塞位置

(1)灌漿塞采用機(jī)械塞或水壓(或氣壓)膨脹塞，孔內(nèi)射漿管距灌漿段底不大于50 cm。

(2)采用自上而下分段灌漿時(shí)，將灌漿塞卡在距灌漿段頂以上0.5 m處；當(dāng)該部位卡不住時(shí)，可將灌漿塞向上移、但不能下移。當(dāng)在正常分段卡塞位置因地層破碎卡不住時(shí)，可適當(dāng)延長(zhǎng)灌漿長(zhǎng)度，但不能超過(guò)10 m，否則應(yīng)進(jìn)行掃孔復(fù)灌。

3.7 灌漿壓力

(1)灌漿過(guò)程中，應(yīng)根據(jù)抬動(dòng)監(jiān)測(cè)情況及時(shí)調(diào)整灌漿壓力，以不發(fā)生抬動(dòng)為原則，混凝土面抬動(dòng)允許值不大于100 μm，基巖抬動(dòng)變形允許值不大于200 μm。

(2)串通孔(組)或多孔并聯(lián)灌漿時(shí)，分別控制灌漿壓力，同時(shí)加強(qiáng)抬動(dòng)監(jiān)測(cè)，防止混凝土發(fā)生抬動(dòng)破壞。

3.8 漿液配比及變換

固結(jié)灌漿水灰比為2∶1、1∶1、0.7∶1和0.5∶1(重量比)四個(gè)比級(jí)，開(kāi)灌采用2∶1漿液。漿液變換為由稀到濃逐級(jí)變換并按以下原則進(jìn)行。

(1)當(dāng)灌漿壓力保持不變、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；

(2)當(dāng)某一比級(jí)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(wú)顯著改變時(shí)，應(yīng)改濃一級(jí)水灰比漿液灌注；

(3)當(dāng)注入率大于30 L/min時(shí)，根據(jù)施工時(shí)的具體情況，可越級(jí)變濃；

(4)灌漿過(guò)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，采取相應(yīng)的處理措施。

3.9 灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)

(1)采用自上而下分段灌漿時(shí)，灌漿段在最大設(shè)計(jì)壓力下注入率不大于1 L/min，繼續(xù)灌注60 min后結(jié)束灌漿。

(2)采用自下而上分段灌漿時(shí)，灌漿段在最大設(shè)計(jì)壓力下其注入率不大于1 L/min，繼續(xù)灌注30 min后結(jié)束灌漿。

3.10 封 孔

全孔灌漿封孔法：即全孔灌漿結(jié)束后，首先向灌漿孔內(nèi)下入導(dǎo)管，然后用灌漿泵向?qū)Ч軆?nèi)注入0.5∶1的水泥漿液，將孔內(nèi)的稀漿置換成濃漿，待孔口返出的漿液與進(jìn)漿濃度相同時(shí)，再取出孔內(nèi)導(dǎo)管并將鉆孔補(bǔ)滿，然后在孔口卡塞繼續(xù)用0.5∶1的水泥漿液純壓式灌漿封孔，時(shí)間為30 min，封孔灌漿壓力為孔口段灌漿壓力。

3.11 抬動(dòng)變形觀測(cè)

在進(jìn)行裂隙沖洗、壓水試驗(yàn)及灌漿施工過(guò)程中，均進(jìn)行抬動(dòng)變形觀測(cè)，基巖抬動(dòng)變形允許值為200 μm，混凝土抬動(dòng)變形允許值為100 μm。

(1)抬動(dòng)變形采用千分表觀測(cè)。觀測(cè)過(guò)程中，確保其靈敏性和準(zhǔn)確性。在觀測(cè)過(guò)程中，應(yīng)嚴(yán)格防止碰撞觀測(cè)設(shè)備，保證其能在正常的工作狀態(tài)下進(jìn)行觀測(cè)，確保測(cè)試精度。

(2)灌漿及壓水過(guò)程中，每隔10 min測(cè)記一次千分表讀數(shù)；變形值上升較快時(shí)，應(yīng)加密觀測(cè)，間隔時(shí)間不大于2～3 min。當(dāng)變形值接近變形允許值或變形值上升速度較快時(shí)，應(yīng)及時(shí)告知各工序操作人員采取降低壓力措施，防止發(fā)生抬動(dòng)破壞。

(3)對(duì)于有蓋重灌漿，其灌漿壓力與抬動(dòng)變形的協(xié)調(diào)關(guān)系為：基巖抬動(dòng)值<100 μm(混凝土抬動(dòng)值<50 μm)時(shí)，灌漿壓力的升壓過(guò)程按灌漿壓力與注入率的協(xié)調(diào)控制； 100 μm≤基巖抬動(dòng)值<200 μm(50 μm≤混凝土抬動(dòng)值<100 μm)時(shí)，灌漿升壓過(guò)程嚴(yán)格控制注入率小于10 L/min；如果抬動(dòng)值不再上升，則逐級(jí)升壓，否則停止升壓；基巖抬動(dòng)值≥200 μm(混凝土抬動(dòng)值≥100 μm)時(shí)，停止灌漿，待凝8 h后掃孔復(fù)灌。

3.12 針對(duì)鉆孔涌水采取的處理措施

根據(jù)揭露的地質(zhì)條件，河床壩段地層含水豐富，對(duì)固結(jié)灌漿將產(chǎn)生較大的影響。對(duì)于孔口有涌水的灌漿孔段，灌漿前應(yīng)測(cè)記涌水壓力和涌水量，根據(jù)涌水情況，選用以下措施進(jìn)行綜合處理：

(1)縮短段長(zhǎng)，提高灌漿壓力；

(2)孔口有涌水灌漿時(shí)，采用純壓式灌漿，直接灌注0.5∶1的水泥漿液。灌漿過(guò)程中，當(dāng)注入量較大時(shí)，可加入水玻璃速凝劑，摻入量為水泥量的2%～3%。

(3)涌水孔段灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)為：當(dāng)注入率不大于1 L/min，繼續(xù)灌注60 min。

3.13 斷層破碎帶的處理

鉆孔穿過(guò)斷層破碎帶發(fā)生塌孔、掉塊或集中滲漏時(shí)，立即停鉆，并根據(jù)情況采取縮短段長(zhǎng)的措施；對(duì)于地層破碎以及涌水量大的部位，造成卡塞困難，此時(shí)應(yīng)根據(jù)具體情況采取以下措施進(jìn)行處理：如果灌漿孔段以上部位的巖石完整，則灌漿塞位于上部巖石完整的部位；如果全孔段巖石均較破碎、難以卡塞，則采取孔口封閉灌漿法，采用孔內(nèi)循環(huán)法灌注。

3.14 特殊情況的處理

3.14.1 灌漿中斷的處理

(1)灌漿工作須保持連續(xù)進(jìn)行。若因故中斷應(yīng)盡快恢復(fù)灌漿。當(dāng)中斷時(shí)間大于30 min時(shí)應(yīng)進(jìn)行沖孔，沖孔無(wú)效則需掃孔。

(2)恢復(fù)灌漿時(shí)應(yīng)使用中斷前的開(kāi)灌水灰比漿液灌注，如注入率與中斷前相近，則改用中斷前水灰比的漿液灌注；如恢復(fù)灌漿后，注入率較中斷前減少較多，則用中斷前開(kāi)灌水灰比的漿液正常灌漿結(jié)束；如恢復(fù)灌漿后，注入率較中斷前減少很多，且在短時(shí)間內(nèi)停止吸漿時(shí)，應(yīng)采取其它的補(bǔ)救措施。

3.14.2 冒漿的處理

待漏、冒漿部位排出濃漿后，采取嵌縫、地表封堵的方式進(jìn)行處理，再采用降壓、加濃漿液、限流、限量、間歇灌注等措施進(jìn)行處理。當(dāng)采用上述措施處理后、在規(guī)定的壓力下不再漏冒漿時(shí)，則按規(guī)定要求正常灌漿結(jié)束；若在規(guī)定的壓力下仍漏、冒漿，則需進(jìn)行待凝，時(shí)間暫定為8 h。漏冒漿采取待凝后應(yīng)進(jìn)行掃孔復(fù)灌。

3.14.3 孔間串漿的處理

(1)串通孔具備灌漿條件時(shí)。

串通孔具備灌漿條件時(shí)，采用一泵灌一孔的方式同時(shí)灌注，嚴(yán)禁串聯(lián)灌漿。

(2)串通孔不具備灌漿條件時(shí)。

串通孔正在鉆進(jìn)時(shí)應(yīng)立即停鉆。將阻塞器阻塞于被串孔串漿部位上方1～2 m處，對(duì)灌漿孔繼續(xù)進(jìn)行灌漿。灌漿結(jié)束后，立即將串通孔內(nèi)的阻塞器取出，待凝掃孔后進(jìn)行灌漿。

3.14.4 回漿變濃的處理

灌漿過(guò)程中，若回漿變濃，即20～30 min內(nèi)回漿比重超過(guò)一個(gè)比級(jí)且注入率為1 ～2 L/min，此時(shí)應(yīng)更換原比級(jí)的新鮮漿液，若不發(fā)生回漿變濃或回漿變濃不明顯，則正常結(jié)束灌漿；若繼續(xù)發(fā)生回漿比重超過(guò)一個(gè)比級(jí)的現(xiàn)象，則判為吸水不吸漿，可換用相同水灰比的新漿灌注；若效果不明顯，則繼續(xù)灌注30 min，即可結(jié)束灌注，不再進(jìn)行復(fù)灌，但總灌注時(shí)間仍要求不小于60 min。

3.15 注入量大的處理措施

對(duì)灌漿影響范圍內(nèi)的地下洞井、岸坡等進(jìn)行徹底檢查，如有串通，應(yīng)采取堵漏措施。

應(yīng)從嚴(yán)格控制注入率和灌漿壓力著手，采用低壓、穩(wěn)定漿液、限流灌注的措施。如開(kāi)灌時(shí)不起壓宜采用自流灌注，不應(yīng)盲目升壓，待注入率減小后，再分多級(jí)升壓；如注入率過(guò)大，宜停灌、待凝、再掃孔、恢復(fù)灌漿。

4 結(jié) 語(yǔ)

f14斷層置換區(qū)通過(guò)方案優(yōu)化，采用加密固結(jié)灌漿加引管有蓋重加強(qiáng)固結(jié)灌漿技術(shù)，快速有效地完成了施工任務(wù)，未發(fā)生安全事故，同時(shí)又不影響大壩混凝土的澆筑，節(jié)省了工期，類(lèi)似工程可參考施工。

曾建紅(1987- )，男，甘肅武威人，助理工程師，從事水電工程施工技術(shù)與管理工作.

(責(zé)任編輯：李燕輝)

2017- 04- 10

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1001- 2184(2017)04- 0025- 03