新疆柳樹溝水電站大壩趾板帷幕灌漿施工

王　薇

(中國水電建設(shè)集團(tuán)十五工程局有限公司第二工程公司，陜西 西安710016)

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新疆柳樹溝水電站大壩趾板帷幕灌漿施工

王薇

(中國水電建設(shè)集團(tuán)十五工程局有限公司第二工程公司，陜西 西安710016)

[摘要]新疆開都河柳樹溝水電站趾板建基面為弱風(fēng)化的凝灰?guī)r、裂隙較發(fā)育，為解決壩基滲漏問題，采取帷幕灌漿進(jìn)行防滲處理，通過嚴(yán)格按設(shè)計(jì)、規(guī)范的要求組織施工，原型觀測顯示壩后滲水量較小，完全符合設(shè)計(jì)要求，取得了好的效果。

[關(guān)鍵詞]帷幕灌漿；施工；防滲效果

柳樹溝水電站位于新疆巴音郭楞蒙古自治州和靜縣境內(nèi)的開都河上，是開都河中游河段水電規(guī)劃中的第八座梯級電站。其攔河大壩為鋼筋混凝土面板堆石壩，屬2級建筑物。壩頂高程1 499 m、最大壩高100.0 m、壩頂長183.5 m、壩頂寬10.0 m，上游壩坡1：1.4，下游壩坡1：1.3～1.4、設(shè)有寬10 m的“之”字形上壩路(坡比9.9～10.9%)。為對壩基進(jìn)行防滲處理，在大壩趾板上設(shè)有帷幕灌漿，帷幕設(shè)計(jì)為雙排，主帷幕深入3Lu線以下5 m，副帷幕深度為主帷幕的2/3。主副帷幕排距1.3 m，灌漿孔孔距2.0 m。趾板主帷幕設(shè)計(jì)孔深29.46～85.25 m，副帷幕設(shè)計(jì)孔深28.93～56.51 m。趾板帷幕灌漿施工共完成帷幕灌漿19 251.48 m，完成帷幕灌漿孔375個(gè)(其中先導(dǎo)孔23個(gè))、檢查孔38個(gè)、抬動觀測孔19個(gè)，耗用水泥量2 663.04 t(其中注入水泥量2 621.14 t)。

1帷幕灌漿施工

1.1帷幕灌漿試驗(yàn)

在大壩左岸中線路上(壩上0-068.5～0-082.5，高程1 463 m)按照《柳樹溝水電站混凝土面板堆石壩工程基巖灌漿試驗(yàn)策劃書》進(jìn)行了帷幕灌漿試驗(yàn)，并編制上報(bào)了試驗(yàn)報(bào)告，監(jiān)理批復(fù)按該試驗(yàn)確定的施工參數(shù)進(jìn)行施工。

1.2施工次序

先從河床段水平趾板開始施工，隨后進(jìn)行左、右岸趾板的灌漿，左、右岸趾板從下部向上部施工。

1.3施工工藝及技術(shù)要求

帷幕灌漿必須在該部位固結(jié)灌漿檢查合格后進(jìn)行，帷幕灌漿施工工藝流程：測量放點(diǎn)布孔→抬動觀測鉆安→下游排灌漿→上游排灌漿→檢查孔；同排內(nèi)按I序孔→Ⅱ序孔→Ⅲ序孔施工。

本工程帷幕灌漿采用孔口封閉，自上而下循環(huán)式灌漿。其單孔工藝流程：鉆機(jī)就位固定→鉆進(jìn)第一段(洗孔、壓水試驗(yàn)、灌漿)→下入φ89套管待凝48小時(shí)→鉆進(jìn)第二段(洗孔、壓水試驗(yàn)、灌漿)→鉆進(jìn)第三段(洗孔、壓水試驗(yàn)、灌漿)……依次循環(huán)直至全孔灌漿結(jié)束→封孔。

1.3.1鉆孔布置

由測量人員布放控制點(diǎn)，由技術(shù)員按施工圖布孔。

1.3.2鉆孔

1)鉆孔施工

帷幕灌漿采用XY-2型地質(zhì)回轉(zhuǎn)鉆機(jī)，每臺鉆機(jī)就位前必須安裝地錨，將鉆機(jī)固定在地錨上，金剛石鉆頭鉆進(jìn)。抬動觀測孔孔徑φ75 mm，灌漿孔開孔孔徑φ91 mm，終孔孔徑φ61 mm，帷幕檢查孔孔徑φ75 mm。鉆孔孔位、方位、傾角，嚴(yán)格按設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行施工。鉆孔開孔孔位與設(shè)計(jì)孔位的偏差±10 cm，孔底高程偏差±20 cm。帷幕灌漿同一次序孔可同時(shí)施工，下一次序孔待上一次序孔灌漿結(jié)束后開始鉆孔。地質(zhì)條件較好時(shí)，不產(chǎn)生抬動和串漿時(shí)，下一次序也可待上一次序孔灌漿深度大于15m后開始鉆灌。

水平趾板帷幕灌漿鉆機(jī)直接在混凝土面上進(jìn)行施工，斜坡趾板帷幕鉆孔則需搭設(shè)移動式施工臺車。

鉆孔過程中對混凝土厚度、回水等情況及其位置做詳細(xì)記錄，作為灌漿施工和驗(yàn)收分析質(zhì)量的依據(jù)。

2)孔斜控制

為保證將孔斜控制在允許范圍內(nèi)，除用地錨將鉆機(jī)固定牢固以外，還必須在鉆進(jìn)過程嚴(yán)格控制鉆機(jī)壓力。在施工過程中，逐段用KXP-1型測斜儀測量孔斜。帷幕灌漿孔允許孔斜偏差不大于表1中所列數(shù)值，允許偏差值包括因頂角和方位角偏移而發(fā)生的偏差值，鉆孔時(shí)應(yīng)特別控制方位角，其偏差值不大于5度。發(fā)現(xiàn)孔斜超出允許范圍，立即糾偏。

表1　帷幕灌漿孔孔斜偏差控制表

3)帷幕孔終孔條件

設(shè)計(jì)圖紙要求：主帷幕灌漿孔達(dá)到設(shè)計(jì)終孔段，如灌前壓水大于10 Lu，應(yīng)向下加深5 m，如還不滿足上述規(guī)定再加深5 m，當(dāng)加深20 m還不滿足上述要求時(shí)，由業(yè)主、設(shè)計(jì)、監(jiān)理、施工四方現(xiàn)場研究決定是否終孔。施工中未出現(xiàn)加深情況，均按設(shè)計(jì)孔深終孔。

副帷幕灌漿孔孔深按設(shè)計(jì)孔深控制。

1.3.3鉆孔沖洗

各孔段灌漿前進(jìn)行孔壁沖洗和裂隙沖洗?？妆跊_洗采用大流量沖洗，沖洗直至回水澄清延續(xù)10 min即可結(jié)束，裂隙沖洗采用壓力水沖洗，沖洗至回水澄清后10 min為止，但總沖洗時(shí)間必須大于30 min。 裂隙沖洗壓力為灌漿壓力的80%，壓力超過1 Mpa時(shí)，采用1 Mpa。當(dāng)鄰近有正在灌漿的孔或鄰近灌漿孔結(jié)束不足24 h，不得進(jìn)行裂隙沖洗。

1.3.4壓水試驗(yàn)

帷幕灌漿灌前壓水試驗(yàn)在裂隙沖洗后進(jìn)行，采用簡易壓水；檢查孔壓水采用單點(diǎn)法。試驗(yàn)壓力為相應(yīng)灌漿段灌漿壓力的80%，當(dāng)超過1.0 Mpa時(shí)，采用1.0 Mpa。

1.3.5鑲嵌孔口管

第一段鉆灌結(jié)束后，將注漿管下到孔底注入0.5:1 的水泥漿將孔內(nèi)稀漿擠出，使孔內(nèi)全部為0.5：1的水泥漿，再將孔口管下入孔底，并校正孔口管方位和頂角后固定。所有帷幕灌漿孔均鑲嵌孔口管，孔口管深入到混凝土與基巖結(jié)合面以下2.0 m，露出混凝土面5 cm以上?？卓诠苤睆綖棣?9 mm。

1.3.6灌漿

灌漿泵采用3SNS灌漿泵，灌漿及壓水過程由業(yè)主提供的成都西易灌漿自動記錄儀實(shí)時(shí)監(jiān)控記錄，能自動檢測灌漿壓力、流量和漿液密度等。灌漿材料、制漿方法同固結(jié)灌漿。

1)灌漿孔第一段(接觸段)采用橡膠塞阻塞，孔內(nèi)循環(huán)式灌漿。第二段及以下各段采用孔口封閉孔內(nèi)循環(huán)、自上而下分段灌漿方法。帷幕灌漿第一段鉆孔孔徑為φ91 mm，膠塞卡在結(jié)合面以上0.5 m的混凝土內(nèi),其余各段采用孔口封閉法，注漿管距段底不大于50 cm進(jìn)行灌漿。

2)灌漿段長及壓力

各灌漿段次段長及其灌漿壓力見表2。

表2　灌漿段長及壓力表

3)漿液濃度及其變換

帷幕灌漿漿液水灰比采用： 3:1、2:1、1:1、0.8:1和0.5:1(重量比)五個(gè)比級。

漿液變換原則如下:

(1)當(dāng)灌漿壓力保持不變，注入率持續(xù)減少時(shí)，或注入率不變而壓力持續(xù)升高時(shí)，不得改變水灰比；

(2)灌漿過程中當(dāng)某一比級漿液注入量已達(dá)300 L以上或灌漿時(shí)間已達(dá)30 min，而灌漿壓力和注入率均無改變,或改變不顯著，應(yīng)加濃一級水灰比灌注。

(3)當(dāng)注入率大于30 L/min時(shí)，可根據(jù)具體情況越級變濃。

灌漿過程中，當(dāng)出現(xiàn)灌漿壓力突降或注入率突增等異?，F(xiàn)象時(shí)，應(yīng)立即查明原因，報(bào)告監(jiān)理工程師，采取相應(yīng)的措施處理。

開灌后，灌漿過程中每隔30 min和變漿后、以及灌漿結(jié)束時(shí)，均應(yīng)測定回漿管漿液比重，并做好記錄。

4)灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)

帷幕灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)為：在設(shè)計(jì)壓力下，各灌漿段結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)為：當(dāng)注入率小于1 L/min后，持續(xù)灌注1h即可結(jié)束。

5)封孔

帷幕灌漿封孔：灌漿結(jié)束后采用0.5:1水泥漿進(jìn)行置換，同時(shí)補(bǔ)充孔內(nèi)下降水泥漿，始終保持注漿管位于水泥漿液面50 cm以下，保證全孔為0.5:1水泥漿，爾后采用純壓式封孔，封孔壓力為該孔最大灌漿壓力，持續(xù)時(shí)間不小于1 h。待凝固后對孔口空余段人工采用干硬性水泥砂漿封孔，保證孔內(nèi)密實(shí)。

1.3.7抬動觀測

每灌漿單元布置一個(gè)抬動觀測孔，抬動觀測孔為垂直孔，深入基巖15 m， 并在灌漿作業(yè)前完成安裝、調(diào)試工作。在帷幕灌漿孔沖洗、壓水試驗(yàn)及灌漿過程中均進(jìn)行抬動觀測，作好觀測記錄。抬動觀測允許變形200 μm，在施工過程中，事先以變形0.15 mm為預(yù)警值，并采取降壓措施。抬動觀測安排專人進(jìn)行觀測、記錄，一般情況下每隔10 min測記一次，變形值上升較快時(shí)加密測記，當(dāng)變形值接近允許值時(shí)及時(shí)報(bào)告各工序操作人員采取降壓措施或停止施工，作好詳細(xì)記錄，及時(shí)報(bào)告監(jiān)理、設(shè)計(jì)等有關(guān)單位研究處理。抬動觀測裝置見圖1。

圖1　抬動觀測裝置示意圖

1.4特殊情況處理

在灌漿施工過程中，出現(xiàn)了鉆孔無回水、吸漿量大等情況，采用限流、間歇、越級變漿、濃漿灌注等方式進(jìn)行了處理，效果較好。

2質(zhì)量檢測分析

2.1透水率對比分析

大壩趾板共完成帷幕灌漿孔375個(gè)，進(jìn)行灌前壓水試驗(yàn)3 755段次，各次序孔段灌前壓水平均透水率統(tǒng)計(jì)情況見表3。從表中可看出，無論是左、右岸趾板還是河床段趾板，無論是上游排還是下游排，其灌前壓水試驗(yàn)的單位透水率隨孔序遞增而遞減，上游排各孔序單位透水率明顯低于下游排各孔序單位透水率，符合灌漿規(guī)律。

表3　趾板帷幕灌漿灌前壓水試驗(yàn)

2.2水泥耗量分析

大壩趾板共完成帷幕灌漿17 199.98 m。各次序孔段注入水泥量統(tǒng)計(jì)情況見表4。從表中可看出，無論是左、右岸趾板還是河床段趾板，無論是上游排還是下游排，均符合隨孔序遞增，單位水泥注入量遞減的灌漿規(guī)律，表明前序孔灌漿較好的充填了巖石裂隙，后序孔灌漿進(jìn)行了補(bǔ)充加強(qiáng)，灌漿效果比較明顯。

2.3檢查孔壓水試驗(yàn)檢測成果統(tǒng)計(jì)分析

趾板帷幕灌漿共布設(shè)質(zhì)量檢查孔38個(gè)，進(jìn)行“單點(diǎn)法”壓水試驗(yàn)440段次，壓水情況統(tǒng)計(jì)見表5。從表中可看出，檢查孔所有的孔段巖石透水率均在3.0 Lu以內(nèi)(透水率最大2.98 Lu，最小0 Lu)，均滿足設(shè)計(jì)q≤3 Lu的要求，透水率合格率達(dá)100%。

2.4巖石固結(jié)檢查分析

所有帷幕檢查孔均按照規(guī)范及設(shè)計(jì)要求進(jìn)行了孔內(nèi)巖石芯樣的采集工作，并及時(shí)進(jìn)行了芯樣填牌、描述及照片保留，檢查孔巖石芯樣采取率達(dá)85.0～87.0%，從提取芯樣中我們發(fā)現(xiàn)巖石裂隙內(nèi)有較多的水泥結(jié)石充填物，說明本次帷幕灌漿作業(yè)對大壩基礎(chǔ)巖石起到了相當(dāng)不錯(cuò)的固結(jié)效果，有效改善了大壩基礎(chǔ)巖石的整體抗?jié)B、抗剪及抗壓性能。

表4　趾板帷幕灌漿孔

表5　趾板帷幕灌漿檢查孔

2.5原型觀測情況

大壩自2012年12月蓄水以來，量水堰測定的滲水量約為29L/s，比設(shè)計(jì)要求的不大于56L/s，小近二分之一，說明帷幕灌漿取得了好的效果。

3結(jié)語

柳樹溝水電站大壩基礎(chǔ)為凝灰?guī)r，趾板建基于弱風(fēng)化巖石上，裂隙較發(fā)育，透水性較強(qiáng)，通過采用帷幕灌漿的工程措施，并嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)、規(guī)范的要求進(jìn)行施工，取得好的防滲效果，可供類似工程參考。

參考文獻(xiàn)

[1]水工建筑物水泥灌漿施工技術(shù)規(guī)范.DL/T5148-2001.

[收稿日期]2015-09-06

[作者簡介]王薇(1973-)，女，陜西綏德人，工程師，主要從事水利水電工程設(shè)備物資管理工作。

[中圖分類號]TV543.+5

[文獻(xiàn)標(biāo)識碼]B

[文章編號]1004-1184(2016)01-0121-03