浅谈柬埔寨甘再水电站大坝坝基固结灌浆实践与探索 5页

董!塑垒：埔甘再水电站大坝坝基固结灌浆实践与探索文章编号：1006-2610(2011)04—0026—O5柬埔寨甘再水电站大坝坝基固结灌浆实践与探索黄烨，胡克功(中国水利水电建设工程咨询西北公司，西安710065)摘要：由于柬埔寨甘再水电站大坝坝基地质条件复杂，为提高大坝坝基承载力，探究合理的固结灌浆方法和灌浆参数，分别进行了GIN灌浆法和常规灌浆法2种固结灌浆试验，通过试验，探索出了适合于甘再水电站大坝基础固结灌浆的方法及合理的灌浆参数。关键词：GIN灌浆法；常规灌浆；灌浆参数；合格标准中图分类号：TV543．5文献标识码：APracticeandprobeonconsolidationgroutingofdamfoundationofKamchayhydropowerstationinCambodiaHUANGYe，HUKe—gong(NorthwestWaterandHydropowerEngineeringConsulting＆SupervisionCompany，CHECC，Xihn710065，China)Abstract：ThegeologicalconditionsofKamchaydamfoundationarecomplicated．Inordertoincreasethebearingcapacityofdamfounda—tionandseekforrationalconsolidationgroutingmethodandgroutingparameters，twotypesofconsolidationgroutingtests(GINgroutingmethodandconventionalgroutingmethod)arecarriedoutrespectively，whichprovidesuitableconsolidationgroutingmethodandrationalgroutingparametersforKamchaydamfoundation．Keywords：GINgrouting；conventionalgrouting；groutingparameters；eligibilitycriteria程41Ill，最大坝高112In，坝顶宽度6m，大坝共分1概述10个坝段，首部枢纽水库为不完全年调节水库，建1．1工程概况筑物洪水标准按500年一遇洪水设计。甘再水电站位于柬埔寨Kamchay河干流上，在1．2地质概况柬埔寨西南贡布省境内，多年平均流量56．1ITI／s，根据前期勘探资料，工程区域内基岩为侏罗系年径流量17．7亿13q。该工程的主要任务是发电，中统(J2)～白垩系下统(k1)地层，主要岩性为石英总装机容量为193．2MW，年平均发电量为砂岩、细砂岩、粉砂质泥岩、泥岩等，以石英砂岩、细4．98亿kWh。砂岩为主，约占70％～80％，少量粉砂质泥岩、泥岩本工程总体布置主要包括三大部分：首部混凝等，局部有薄层状石英砂岩与泥岩、泥岩与含砾细粗土重力坝枢纽、PH1引水发电系统、下游反调节堰枢岩互层，岩层近于水平，总体走向NW290。～300。，纽。其中碾压混凝土重力坝属于二等大(2)工程，倾向NE，倾角3。～9。(平均5。)，倾向左岸略偏上设计洪水位为150m，大坝坝顶高程15313，坝底高游。岩体中主要发育层问缓倾角软弱夹层，石英砂岩、细砂岩中陡倾角裂隙发育。粉砂质泥岩、泥质夹层厚度不均，一般厚度0．1～0．5in，最小为0．01～收稿日期：20114)3．180．08in，最大可达l2．7in，在坝址区钻孔揭示的泥作者简介：黄烨(1984一)，男，湖北省恩师区人，助理工程师，从岩夹层数有13层之多。据前期勘探资料显示：河床事水利水电工程监理工作．致谢：感谢咨询西北公司副总经理王碧、副总工王成等人对本坝段坝基岩体为Ⅲ类岩体，岩体声波纵波速一般为文进行了指导．2721～4598m／s，平均值为3715—3719in／s。n西北水电·2010年·第4期273．2．2浆液水灰比2固结灌浆试验目的和要求灌浆水灰比全部采用0．8：1。2．1固结灌浆试验目的3．2．3灌浆压力(1)为提高坝基岩体的整体强度和抗变形能起始灌浆压力为0．2MPa，压力分级为0．2，力，改善坝基的受力条件，设计要求对坝基进行全面0．4．0．6，0．8，1．0和1．2MPa。固结灌浆边排强度固结灌浆；值为50MPa·(L／m)，中间7～8排强度值为8O(2)为寻求适合于该区域地质条件的施工参MPa·(L／m)，9～10排强度值为100MPa。(L／m)，数，如灌浆方式、灌浆压力(或灌浆强度值)、灌浆水1112排强度值为120MPa·(L／m)，固结灌浆强灰比、布孔方式等⋯。度值和限制包络线见表1及图1。2．2固结灌浆试验要求表1GIN灌浆法固结灌浆强度值表根据前期的勘探资料，固结灌浆设计技术要项目强度值限制压力／MPa限制浆量求E2]，生产I生试验采用GIN灌浆法]。质量检查以／[慨·(L·m一)]孔口段第2段第3段／(L·m)边排灌前、灌后物探测试为主，以钻孔压水试验为辅，检中间7～8排查标准如下：中间9～10排(1)物探测试检查合格标准。灌后物探检测平中间11～12排均纵波波速为4200～4500m／s，85％的测点波速3．2．4灌浆结束标准不小于4200m／s；(1)当灌浆过程曲线接近设计的GIN曲线时，(2)压水检查的合格标准。灌后透水率q≤3应适当降低灌浆压力，控制吸浆率减少到小于1Lu，试段的合格率应达85％以上，不合格试段透水L／rain时，持续灌注30min，即可结束灌浆J。率不超过4．5Lu，且不集中。(2)当灌浆压力达到上限且吸浆率小于1∞∞3GIN灌浆法生产性试验L／rain，持续灌注30rain，结束灌浆。(3)当灌浆量达上限，而吸浆量较大，可降压限O00O3．1GIN灌浆法试验区的选择和地质情况6789流灌注，或间歇灌浆，直至吸浆率小于1L／min时，GIN灌浆法试验区域选择在5号坝段导流底孔OOll持续灌注30min结束。大坝占压区，具体位置为坝下0+003．9m690+24(4)灌浆全过程在要求的压力下，灌注时问不027．9m、坝右0+046．0m一0+060．0m，共布O置1灌l18O35少于120min，且最终注入率不大于5L／min的时间浆孔40个(排数为5号坝段中的第6排到第13排，不小于30rain，也可结束灌浆。每排5个孔)，基岩灌浆总长600．0m。此试验区岩性以石英砂岩、细砂岩为主，少量粉砂质泥岩、泥岩啪3O等，局部有薄层状石英砂岩与泥岩、泥岩与含砾粗砂岩互层，岩层近于水平。岩体声波纵波速一般为3025—4194m／s，平均值为3764～4025nl／s；岩体内陡倾角裂隙、层间裂隙发育，岩体透水性强，粉砂质泥岩、泥岩的强度较低。总体上看，该地质条件较为复杂，岩体的完整性较差]。3．2GIN灌浆法试验区试验参数3．2．1灌浆孔间排距及分段孔间间距为3m×3m，梅花形布置。每孔分3段，各段灌浆基岩段长均为5．0m。射浆管底部距离孔底不大于0．5m，第1段灌浆堵塞位置位于混50100120150180L’Hr凝土与基岩接触面以上0．5m，第2段及第3段阻塞位置位于基岩面以下已灌段底0．5m以上处。图1GIN灌浆法固结灌浆强度值限制包络线图n黄烨，胡克功．束埔寨甘再水电站大坝坝基固结灌浆实践与探索一3．3GIN灌浆法试验区质量检查此，甘再水电站业主请有关专家和参建有关人员召3．3．1压水质量检查开专题会议，形成专家咨询意见。根据专家和设计GIN法灌浆试验区共布置3个检查孔，编号分意见，拟进行第2次固结灌浆生产性试验，灌浆方法别为GSS—J1，GSS—J2，GSS～J3；检查孔压水试验采用中国的常规灌浆法。成果见表2。4常规灌浆法生产性试验GSS—J1和GSS—J2孔因含夹泥层及微细裂隙发育、采用单管钻具取芯等原因，取芯效果较差，为4．1常规灌浆法试验区的选择和地质情况此，其它检查孔取芯时都采用了双管取芯钻具。从常规灌浆法试验区域选择在6号坝段，具体位取芯结果来看，在3个检查孔中都取出了水泥结石，置为坝下0+O11．0m～0+047．0m、坝右0+060．0且都是充填于近水平向的泥质岩层和砂岩交界面的m～0+090．0m，共布置灌浆孔120个，基岩灌浆总层面中，厚度1toni一2cm不等。说明岩体的可灌长1800．01TI。此试验区岩性以石英砂岩、细砂岩为性还是较好的，灌浆效果明显。但泥质岩层中由于主，少量粉砂质泥岩、泥岩等，局部有薄层状石英砂性状不一，裂隙冲洗的效果不很理想。同时发现，对岩与泥岩、泥岩与含砾粗砂岩互层，岩层近于水平。竺石英砂岩中的陡倾角裂隙，由于连通性不是很好，未岩体声波纵波速一般为2634～4062nr／s，平均值直一值均一见有水泥结石。为3333～3444m／s；岩体中近垂直向裂隙和近水平表2GIN灌浆法试验区检查子L压水试验成果表向软弱夹层发育，透水性强，粉砂质泥岩、泥岩的强度较低。从基础开挖时揭示的地层看到，有l条规模较大的断层自20排固结灌浆孔进入试验区，至16排固结灌浆孔附近进入5号坝段。总体上看，该试验区地质条件也是较为复杂，岩体的完整性较差。4．2常规灌浆法试验区试验参数4．2．1灌浆孔间排距及分段孔间间距为31TI×3ITI，梅花形布置。每孔分3段，各段灌浆基岩段长分别为3．0，6．0，6．0n3。射3．3．2物探测试检查浆管底部距离孔底不大于0．51TI，第1段灌浆堵塞灌前物探测试在固结灌浆开始前进行，灌后物位置位于混凝土与基岩接触面以上0．51TI，第2段探测试检查在灌浆完成14d后进行，灌浆前后物探及第3段阻塞位置位于基岩面以下已灌段底0．5m测试检查情况对比，见表3。以上处。一般作单孔灌浆，射浆管底部距离孔底不表3坝基固结灌浆试验物探测试情况表大于0．51TI。施工孔前声4．2．2灌浆压力区域号灌浆孑L分I，Ⅱ序孔进行，每个序孔的灌浆压力W1308541573764GINW2302541543805见表4。灌浆W3331041213895表4常规固结灌浆法各段灌浆压力表试验W4369941944025区W5346541463921W6335341793986从表3中可以看出，14d后单孔声波最小值达到了3700m／s以上，单孔声波平均值达到了3900m／s以上。与设计标准差距较大。经分析，由于甘再4．2．3浆液水灰比水电站坝基岩层为水平岩层，采用一发一收跨孔测灌浆水灰比采用2：1，1：1，0．8：1，0．6：1四试测出的声波值不能反映出岩层的真正特性。为级，开灌水灰比均为2：l。n西北水电·2010年·第4期294．2．4灌浆结束标准的是单孔一发双收声波测试法。从表6我们可以看在规定的压力下，当注入率不大于1．0L／min出，采用常规灌浆法灌浆14d后单孔声波最小值达时，继续灌注30min，灌浆可以结束。到了3200m／s以上，单孔声波平均值也达到了4．3常规灌浆法试验区质量检查3500m／s以上，但与设计标准仍有一定的差距。4．3．1压水质量检查5灌浆试验成果分析常规法灌浆试验区共布置6个检查孑L，其中1～3号孔布置于自下而上分段灌浆试验区，4～6号5．1灌浆资料分析布置于自上而下分段灌浆试验区，孔号分别为GS62个试验区各序孔单位注灰量统计见表7。表7试验区各序孔单位注灰量统计表一J1～GS6—36。检查孔压水试验成果见表5。从取芯情况来看，在6个检查孔中都取出了水泥结石，近水平向的泥质岩层和砂岩交界面的层面中，以及砂岩中的陡倾角裂隙中部分见有水泥结石充填，厚度1mm～2cm不等。说明岩体的可灌性较好，灌浆效果明显。表5坝基固结灌浆试验物探测试情况表从表7我们可以看出，2个试验区灌浆单耗分别为165．6kg／m和125．3kg／m，说明岩体裂隙发施工区域孔号段次备注育，可灌性好，且平均单耗的大小与5号坝段和6号0．401．17O．820．96坝段平均单耗大小、与基础开挖和钻孔揭露的地层、0．992．48以及5号坝段所穿过的断层特殊地层(5号坝段为O．561．670．95O．9895．2kg／m，6号坝段为51．0kg／m)是一致的，说明1．O21．395号坝段比6号坝段岩体裂隙发育地层复杂，且有0．401．67一条较大的断层与大坝呈45。角从该区通过，受此O．820．65常规固结1．OIO．83断层影响，岩石破碎可灌性强，因此5号坝段的单耗灌浆0．401．97试验区是6号坝段的1．8倍，符合地层特性和正常的灌浆O．801．401．041．32规律；从灌浆孔序和单耗可以看出，随着灌浆次序的0．402．0o增加，灌浆的水泥单耗依次递减，说明在现行的灌浆O．8l1．O8压力下，布置的孔排距(3m×3m，梅花形布置)是1．011．840．570．42合适的。同时说明岩体的裂隙发育、可灌性强、均匀0．961．33性差，符合灌浆的正常规律J。1．0l1．585．2压水资料分析4．3．2物探测试检查从表2，5可以看出，灌浆后透水率的效果常规灌前物探测试在固结灌浆开始前进行，灌后物固结灌浆要好于GIN固结灌浆法。经分析认为，应探测试检查在灌浆完成14d后进行，灌浆前后物探该与灌注的水泥浆液过浓有关，由于GIN灌浆法采测试检查情况对比见表6。用单一的水灰比(0．8：1)，水泥浆液浓度较大，对表6坝基固结灌浆试验物探测试情况表微细裂隙的可灌性较差，从而导致了部分微细裂隙灌浆时无法灌入水泥浆液，而压水时又有较大透水的现象。而常规固结灌浆采用2：1，I：1，0．8：1，0．6：1四级，开灌水灰比均为2：1，灌浆过程中可根据孔内吸浆量调整水灰比的大小，对微细裂隙的灌注效果优于GIN灌浆法。根据专家意见，除了在5号坝段GIN灌浆试验5．3物探测试资料分析区内声波测试采用一发一收跨孔测试，其余都采用由于甘再水电站坝基岩层为水平岩层，采用一发n———————————————————_————————————————_—董———————-—：——胡———-—克————功————．——柬—————埔————寨—甘再水电站大坝坝基⋯固结一灌●浆●实／'践。与v探f●一索J、一收跨孔测试测出的声波值不能反映出岩层的真正固结灌浆质量检查以灌前、灌后物探测试为主，特性，根据专家意见，除了在5号坝段GIN灌浆试验以钻孔压水为辅。检查合格标准为：区内声波测试采用一发一收跨孔测试，其他部位物探(1)物探测试检查合格标准为灌后坝基所有检测试孑L都采用了单孔一发双收声波测试法。2个试测孔的波速最小值平均值不应小于3200瑚l／s，所有验区域灌后物探测试声波值提高情况见表8，9。检测孔的波速平均值的均值不应小于3500m／s：表8GIN灌浆试验区灌后14d物探测试声波值提高情况表(2)压水检查的合格标准为灌后透水率q≤3Lu，试段的合格率应达85％以上，不合格试段透水率不超过4．5Lu，且不集中。6结语(1)由于GIN灌浆法使用的是中等稠度的稳定浆液，浆液黏度大，影响水泥浆液在裂隙中的扩散范围，特别是在有些细微裂隙中不易灌进，从而影响表9常规灌浆试验区灌后14d物探测试声波值提高情况表灌浆质量。为此，在采用GIN灌浆法灌浆时，可根据实际情况在开始使用水灰比为2：1或1：1的水泥浆若干升，视灌浆情况，适时再改为灌注规定的稳定浆液。(2)甘再水电站坝基基础处理所用的“GIN灌浆法”既不同于原创的GIN法，也不同于中国常用从表8，9我们可以看出，5号坝段GIN灌浆法的灌浆法，而是把二者的复杂部分叠加在一起，没有试验区和6号坝段常规灌浆法试验区灌浆后各孔的了原创GIN法的简便高效，甚至比中国的常用灌浆声波最小值、平均值、均有不同程度的提高。说明通法更为复杂，平均灌浆时间更长，生产效率低，灌浆过灌浆处理，提高了岩体的强度，同时改善了岩体的效果不理想。均一性，对结构受力条件有较大的改善。虽然2种(3)GIN灌浆法实质上只是一种灌浆的控制方声波测试在数值上不能进行对比，但从提高量和提法和结束条件。与中国常用的灌浆方法比较起来，高率来比较，常规灌浆试验区灌后14d物探测试声GIN灌浆法简便高效，灌浆时间和灌浆材料节省，但波值比GIN灌浆试验区灌后14d物探测试声波值是在甘再水电站这种地质条件下，其灌浆效果不如略高。中国的常规灌浆法。从以上可以看出，无论是压水检查还是物探测参考文献：试检查结果，常规固结灌浆法的灌浆效果要优于[1]黄烨．膏浆灌浆在柬埔寨甘再水电站围堰防渗中的应用[J]．GIN灌浆法的灌浆效果。西北水电，2010(02)：31—34．5．3小结[2]张小芳．少盖重固结灌浆在积石峡水电站工程的运用[J]．电常规固结灌浆法完成后，业主再次召开了专家网与清洁能源，2009，25(10)：81—83，[3]吴洪波，徐力生．GIN灌浆法与常规灌浆法的对比[J]．山西建会议，根据专家和设计意见，最终确定甘再水电站大筑，2010，(13)：354—355．坝基础处理采用中国的常规灌浆法，为防止水平岩[4]李祖发．GIN灌浆法在街面水电站面板坝趾基灌浆中的应用『J]．水利科技，2006，(4)：21—22．层抬动，对原设计灌浆压力进行了调整，调整后的灌[5]李保平．GIN灌浆理论的意义及主要灌浆参数的确定[J]．西浆压力见表10。部探矿工程，2002，(3)：10—11．表lO大坝坝基固结灌浆压力表[6]彭环云．GIN灌浆过程控制与结束标准初探[J]．探矿技术，1998，(1)：12—14．[7]卢元海，方伟．小湾水电站坝基固结灌浆特点和施工质量控制[J]．西北水电，2008，(1)：38—40．[8]袁景花，肖海云．天生桥二级水电站灌浆质量物探评价方法及效果分析[J]．物探与化探，2004，(6)：561—564．