朱繼剛
(核工業(yè)南昌高級(jí)技工學(xué)校)
重慶玉灘水庫(kù)大壩樞紐工程是在拆除原大壩后,在原壩上游約40m處修建新的主壩。項(xiàng)目由樞紐工程和灌區(qū)工程兩部分構(gòu)成。玉灘水庫(kù)擴(kuò)建工程樞紐由主壩、左岸溢洪道、左岸灌溉引水發(fā)電隧洞、右岸灌溉引水洞、水泵站及7座副壩組成,主壩壩體類型為瀝青混凝土心墻石渣壩,最大壩高42.70m,水庫(kù)總庫(kù)容1.496億m3。
1.2.1 水文地質(zhì)條件
從含水介質(zhì)類型看,地下水分為基巖孔隙裂隙水和第四系松散堆積物孔隙水兩類;從賦存狀態(tài)看,可將地下水分為基巖孔隙裂隙潛水、基巖孔隙裂隙承壓水、孔隙潛水。
1.2.2 工程地質(zhì)條件
主壩范圍內(nèi)有中生界侏羅系中統(tǒng)紅色碎屑巖出露,為上沙溪廟組上段基巖地層。通過巖石特性組合將其劃分為七層。防滲帷幕線內(nèi)揭露的地層主要是第一至第三層,由老到新:第一層(J2s2-1)為夾雜泥質(zhì)粉砂巖的紫紅色、淺紫色粉砂質(zhì)泥巖,層中普遍夾綠色條帶及團(tuán)塊,局部含鈣質(zhì)結(jié)核,上部有石膏細(xì)脈分布;第二層(J2s2-2)淺灰~紫灰色厚層砂巖,底部普遍含石膏細(xì)脈;第三層(J2s2-3)紫紅色、酒紅色泥巖和紫紅、淺紫紅色粉砂巖,夾灰紫色砂巖,砂巖一般呈透鏡狀產(chǎn)出。
軟弱夾層大部分為原生構(gòu)造,在J2s2-3、J2s2-1泥巖層中較發(fā)育,其次為J2s2-2砂巖層中。
根據(jù)設(shè)計(jì)要求,主壩帷幕灌漿孔按單排布設(shè),孔距為2m。鉆孔按鉛直孔布置,全部壩段均按III序組織施工。帷幕灌漿完成后,要求檢查孔壓水試驗(yàn)各試段透水率不超過5Lu。
帷幕灌漿試驗(yàn)區(qū)選在16#壩段,試驗(yàn)孔在下游排固結(jié)灌漿中心線上,分為三序(2個(gè)Ⅰ序1個(gè)Ⅱ序2個(gè)Ⅲ序),共計(jì)5個(gè)孔。
灌漿試驗(yàn)孔位見以下孔位布置圖。
圖1
變形觀察孔->先導(dǎo)孔、Ⅰ序孔->Ⅱ序孔->Ⅲ序孔->質(zhì)量檢查孔。
單個(gè)鉆灌孔施工步驟可分為:
鉆孔放點(diǎn)→機(jī)臺(tái)就位→定位開孔→鉆成第1段→沖洗鉆孔、單點(diǎn)法壓水→灌注第1段→鑲注孔口管→待凝72h→掃孔至鉆成第2段→沖洗鉆孔、單點(diǎn)法壓水→灌注第2段→鉆成第3段→沖洗鉆孔、單點(diǎn)法壓水→灌注第3段……鉆至終孔孔深段→驗(yàn)收(測(cè)斜、測(cè)深)→沖洗鉆孔、單點(diǎn)法壓水→灌漿→濃漿封孔。
鉆孔采用清水鉆進(jìn),φ91mm的金剛石鉆頭開孔,鉆完第一段并且完成灌漿后,立即鑲注φ89mm的孔口管,待凝3d以后,用φ76mm或φ56mm的鉆頭開始進(jìn)行以下各段的鉆孔施工,先導(dǎo)孔、質(zhì)量檢查孔采用孔徑φ76mm鉆頭施工,其他鉆孔使用φ56mm鉆頭施工。各灌漿段鉆成后,用清水通過鉆具沖洗鉆孔,直到孔口返水澄清停止。
3.4.1 灌漿方法
采用孔口封閉、孔內(nèi)循環(huán)的工藝進(jìn)行施工。
3.4.2 灌漿分段及灌漿壓力
灌漿壓力的選用直接關(guān)系到防滲帷幕能否達(dá)到設(shè)計(jì)的要求,鉆孔灌漿及灌漿試驗(yàn)都是在有混凝土蓋重的情況下進(jìn)行的,各試驗(yàn)孔段長(zhǎng)按2m、3m、5m劃分,終孔段段長(zhǎng)一般不超過8m。各試驗(yàn)孔段灌漿目標(biāo)壓力按Ⅰ序孔 0.6、0.8、0.8~1.2MPa,Ⅱ序孔 0.6、1.0、0.8~1.2MPa,Ⅲ序孔 0.7、1.2、0.8~1.2MPa逐漸升高。
3.4.3 沖孔、裂隙洗孔與壓水試驗(yàn)
沖洗鉆孔在每試段鉆成后開始,用大量清水沖洗鉆孔,直到孔口回返水澄清,各試段灌漿之前都要求對(duì)裂隙進(jìn)行沖洗,裂隙沖洗壓力大小為該試段灌漿壓力的80%,沖洗工作在孔口返水澄清后即可停止。
先導(dǎo)孔各試段都要求按單點(diǎn)法進(jìn)行壓水試驗(yàn),壓水壓力為灌漿壓力的80%,待壓力、流量都穩(wěn)定后,間隔5min記錄一個(gè)讀數(shù),連續(xù)測(cè)讀20min,如果讀數(shù)能達(dá)到穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn),壓水試驗(yàn)即可結(jié)束。其他各試驗(yàn)孔都宜在各試段灌前進(jìn)行簡(jiǎn)易壓水試驗(yàn)。
對(duì)于鉆進(jìn)中孔口無(wú)返水的試段,不宜進(jìn)行鉆孔沖洗和壓水試驗(yàn),應(yīng)該對(duì)鉆進(jìn)過程中孔內(nèi)出現(xiàn)的異常情況進(jìn)行詳細(xì)描述。
3.4.4 灌漿材料
采用普通硅酸鹽水泥,要求強(qiáng)度等級(jí)為42.5,水泥細(xì)度符合水工建筑物水泥灌漿規(guī)范要求。
3.4.5 灌漿漿液水灰比及變換原則
水泥漿液的濃度一般由稀到濃,逐級(jí)進(jìn)行變換。帷幕灌漿采用水泥漿液水灰比為 5:1、3:1、2:1、1:1、0.8:1、0.5:1 等 6 個(gè)比級(jí)。
漿液變換原則如下:
(1)當(dāng)灌漿壓力保持不變,注入率逐漸減小時(shí),或當(dāng)注入率保持不變而灌漿壓力逐漸升高時(shí),不得變換水灰比。
(2)當(dāng)某一水灰比漿液的注入量達(dá)到300L時(shí)或灌注時(shí)間達(dá)到30min,而灌漿壓力或注入率都無(wú)變化或變化不明顯,宜加濃一個(gè)比級(jí)。
(3)當(dāng)注入率大于30L/min時(shí),宜視實(shí)際情況越一、二級(jí)加濃。
帷幕試驗(yàn)共做了45段灌前簡(jiǎn)易壓水試驗(yàn),其成果圖2所示。
從試驗(yàn)區(qū)灌前透水率統(tǒng)計(jì)分析,各序孔灌前平均透水率隨著孔序的增大存在逐漸減小的現(xiàn)象,平均透水率Ⅰ序孔130.6lu、Ⅱ序孔21.9Lu、Ⅲ序孔5.2Lu,表明隨著灌漿孔序的增大,巖石平均透水率逐漸減小,符合灌漿規(guī)律。
圖2 透水率(Lu)值區(qū)間
從試驗(yàn)區(qū)注入量統(tǒng)計(jì)分析,隨著試驗(yàn)孔孔序的增大,注入量比較大的試段顯著減少。從總體來看各次序的單位注入量隨試驗(yàn)孔孔序的增大,其注入量也顯著減小,符合灌漿規(guī)律。
從總體上來看,單位注入量大于100kg/m的孔段頻率數(shù)在Ⅰ、Ⅱ序孔中出現(xiàn)的較多,這表明施工地段內(nèi)的部分巖層層內(nèi)裂隙較發(fā)育可灌性非常強(qiáng),是防滲的重點(diǎn)部位。
4.4.1 壓水試驗(yàn)成果分析
檢查孔壓水9段,平均Lu值為1.19,最大3.72,最小為0,都小于5Lu,滿足帷幕灌漿設(shè)計(jì)防滲標(biāo)準(zhǔn)。這說明帷幕灌漿試驗(yàn)的目的已達(dá)到,表明帷幕灌漿試驗(yàn)所采用的施工工藝和參數(shù),完全可以應(yīng)用于下步帷幕灌漿生產(chǎn)施工。
4.4.2 檢查孔取芯情況分析
帷幕試驗(yàn)只布置了1個(gè)檢查孔,巖芯平均采取率為89%,從鉆孔取出的巖芯樣品可以直接看到,混凝土與巖石面結(jié)合緊密,在孔深32.5m處可見看到有水泥結(jié)石充填在巖石裂隙內(nèi)。
通過以上分析可認(rèn)為,帷幕灌漿試驗(yàn)達(dá)到了預(yù)期目的,試驗(yàn)成果滿足一般灌漿工程科學(xué)規(guī)律,灌漿試驗(yàn)效果明顯,使試驗(yàn)試段巖石原始的防滲性能獲得顯著提升,也完全滿足了帷幕灌漿防滲設(shè)計(jì)的要求。為下一步帷幕灌漿施工的全面展開,提供了實(shí)踐依據(jù)和指導(dǎo)。