甘再水电站大坝基础固结灌浆施工 4页

基础处理工程甘再水电站大坝基础固结灌浆施工高鹏／(中国水利水电建设工程咨询西北公司)【摘要】固结灌浆已广泛应用于工程建设领域，灌浆方法的选择成为灌浆效果的重要制约因素，本文以甘再水电站大坝基础固结灌浆为例，对GIN灌浆法与常规灌浆法进行了试验分析与比较。【关键词】甘再水电站固结灌浆GIN灌浆法常规灌浆法甘再水电站由于设计优化减少了坝基开挖的工程量，导1引言致坝基岩体声波值较低，所以要求固结灌浆后较大幅度地提高声波的波速。灌浆前声波平均值局部地段只有柬埔寨甘再水电站工程位于Kamchay河干流上，流3200m／s左右，要求灌浆后声波平均值至少提高到域总面积822km~，河长77km，河流平均比降约2，坝3500m／s以上，提高幅度接近1O。但由于甘再水电站址以上流域面积709kin2，河长68．6km，坝址位于贡布省坝基岩层为近水平向，灌浆压力又不能过高，以避免抬(Kampot)境内，距首都金边西南部约150kin，距省会城动过大导致混凝土产生裂缝。因此，需对固结灌浆的施市贡布约15krn，该工程的主要任务是发电，水电站总装工方法、工艺进行研究，以满足设计提出的有关要求。机容量为194．1MW，年平均发电量为4．98亿kW·h。大为此，分别进行了GIN灌浆法、周内常规同结灌浆法生坝为碾压混凝土重力坝，最大坝高112．0m，坝顶长产性试验，并根据试验结果优化施工工艺流程和施工参度568．0m。数，最终达到了设计要求。工程区域内基岩为侏罗系中统(J2)～白垩系下统(k1)地层，主要岩性为石英砂岩、细砂岩、粉砂质泥2GIN灌浆法生产性试验及结果岩、泥岩等，以石英砂岩、细砂岩为主，约占7O～80，少量粉砂质泥岩、泥岩等，局部有薄层状石英砂岩2．1主要施工工艺流程及施工参数与泥岩、泥岩与含砾细砂岩互层，岩层近于水平，总体走2．1．1造孔向NW290。～300。，倾向NE，倾角3。～9。(平均5。)，倾固结灌浆孔钻孔采用XY一2pc地质钻机配~8Omm冲向左岸略偏上游。岩体中主要发育层问缓倾角软弱夹层，击器造孑L，所有固结灌浆钻孑L均为垂直孑L，钻孔深度均石英砂岩、细砂岩中发育陡倾角裂隙。粉砂质泥岩、泥为人岩15．0m。质夹层厚度不均，一般厚度0．1～O．5m，最小为0．01～21．2钻孔冲洗及裂隙冲洗、压水试验0．08m，最大可达12．7m，在坝址区钻孑L揭示的泥岩夹层所有固结灌浆孔在灌浆前均进行钻孑L冲洗，钻孔冲数有13层之多。为提高坝基岩体的物理力学性能，满足洗方法及结束标准为：每段钻孑L结束后，应立即用大流混凝土大坝基础承载能力的需要，设计对大坝坝基岩体量水流对钻孑L内的残留岩粉等进行敞开冲洗，至回水澄全面进行固结灌浆处理。清为止。国内水电站坝基多选择在岩浆岩或高倾角的沉积岩所有固结灌浆孔在灌浆前均进行裂隙冲洗。裂隙冲地区，而且岩体的完整性较好。对固结灌浆的要求不是洗采用压力水进行冲洗，直至回水清净为止。裂隙冲洗很高，主要是处理卸荷裂隙等，灌浆后对岩体的声波平压力为灌浆限制压力的8O％，并不大于1MPa；裂隙冲洗均值的提高度一般达到3～8之间即可满足设计要求。可与灌前简易压水试验相结合进行，压水时间20min，每·59·n囊水利水电施工2o11’第4期总第127期5min测读一次压人流量，取最后的流量值作为计算流量，当灌浆压力达到上限且吸浆率小于1L／min时，持续其成果以透水率表示。灌注30min，结束灌浆。2．1．3灌浆当灌浆量达上限，而吸浆量较大，可降压限流灌注，灌浆材料采用柬埔寨KTC牌水泥，纯水泥浆液灌或间歇灌浆，直至吸浆率小于1L／rain时，持续灌注注，该水泥细度为通过80／~m的方孔筛余量小于5．oN，30min结束。强度大于42．5MPa。PfMPa)固结灌浆采用等强度灌浆法(GIN)施工，灌浆采用自上而下、孔内循环灌浆法。每孔分三段，各段灌浆基181．6岩段长均为5．0m。第一段灌浆塞阻塞位置位于混凝土与1_4基岩接触面以上0．5m，第二段及第三段阻塞位置位于基121岩面以下已灌段段底0．5m以上处。O．8O2灌浆水灰比采用0．6：1～0．8：1，不进行水灰比O．6变换。O．4O．2起始灌浆压力为0．2MPa，压力分级为0．2、0．4、0．6、0．8、1．0、1．2MPa。一般注入率只要不大于30L／min，灌浆压力能达到设计分级压力，就尽早在设计分级压力下图1固结灌浆限制包络线图灌浆。若注入率大于30L／rain，应以限流为主，使注入1强度为5OMPa·L／m的固结灌浆限制包络线}率保持在15~20L／rain的条件下灌浆，保持压力稳定，2一强度为80MPa·L／m的固结灌浆限制包络线；当注入率为5~10L／min时，则每3~5min将压力增加一3强度为100MPa·L／m的固结灌浆限制包络线}级。当注入率不大于5L／min时，压力快速升到设计最大4--强度为120MPa·L／m的固结灌浆限制包络线压力值。固结灌浆边排强度值为50MPa·I／m，中间排灌浆全过程在要求的压力下，灌注时间不少于强度值为80~120MPa·L／m，固结灌浆强度值和限制包120min，且最终注入率不大于5L／rain的时间不小于络线见表1及图1。30min，也可结束灌浆。表1固结灌浆强度值表2．2灌浆效果检查结果2．2．1物探测试检查物探测试采用布置声波检测孔的方法，在灌浆前和灌浆结束后分别进行物探测试工作。灌浆前物探测试工作完毕后，采用细砂对物探孔进行回填，灌浆后在匡七互工互原孔进行扫孔，冲洗干净，再进行灌后物探测试。物探测试采用声波测试法，点距20cm，通过测量声波沿钻孔限制浆量(L／m)J100l120I150l180井壁岩石的滑行波的传播速度和振幅来了解地层岩性的2．1．4灌浆结束标准变化及完整程度，灌浆前和灌浆后的测点重合。当灌浆过程曲线接近设计的GIN曲线时，应适当降根据灌浆前后物探测试情况，对灌浆前后声波提高低灌浆压力，控制吸浆率减少到小于1I／rain时，持续灌的最大值、最小值、平均值进行了统计，统计结果见注30min，即可结束灌浆。表2。表2GIN灌浆法试验灌浆前后声波值提高率表最大值最／、值平均值孔号提高度(m／s)提高率()提高度(m／s)提高率()提高度(m／s)提高率(％)W1350．8466321．492356．24W2l142．7468522．642426．36W3821．9953816．251694．34W430O．722526．81791．96W5290．7O42212．181052．68W617O．4144913．39812．O3·60·n基础处理工程2．2．2钻孔取芯压水检查灌浆法相同。GIN灌浆法生产性试验区共布置了3个检查孔，(2)灌浆方法采用“孑L内阻塞、自上而下分段、循自上而下分段钻进并进行压水试验检查，压水试验成环式灌浆法”。每孔分三段，自上而下划分段长为：第一果见表3(设计规定压水检查合格标准为透水率小段灌浆基岩段长为3．0m，第二、三段基岩段长均于3．0Iu)。为6．0m。表3GIN灌浆法试验检查孔压水试验成果表(3)灌浆水灰比采用2：1、1：1、0．8：1、0．6：1共四级，开灌水灰比为2：1。孔号段次压水压力(MPa)透水率(Lu)当灌浆压力保持不变，注入率持续减少时，或当注10．335．98入率不变而压力持续升高时，不得改变水灰比。J120．312．26当某一比级浆液的注人量已达300L以上或灌注时间30．31O．98已达1h，而灌浆压力和注入率均无改变或改变不显著时，10．309．47应改浓一级。J22O．331．O7当注入率大于30L／rain时，可根据具体情况越级3O．321．53变浓。1O．3O2．53(4)各灌浆孑L段的灌浆压力见表4。J32O．322．44表4灌浆压力划分表MP30．322．57排序孔序第一段第二段第三段从取芯结果来看，在3个检查孔中都取出了水泥结I序LO．51．O1．5单数排石，且都是充填于近水平向的泥质岩层和砂岩交界面的Ⅱ序孔0．61．11．5层面中，厚度1mm～2cm不等。说明岩体的可灌性还是I序LO．71．21．5双数排较好的，同时发现，对石英砂岩中的陡倾角裂隙，未见Ⅱ序孔O．81．31．5有水泥结石。另外，灌浆效果与灌浆强度值、水灰比没有明显的对应关系。(5)灌浆结束标准：在规定的压力下，当注入率不大于1．0L／min时，继续灌注30min，灌浆可以结束。3常规固结灌浆生产性试验及结果3．2灌浆效果检查3．2．1物探测试检查3．1主要施工工艺流程及施工参数常规固结灌浆试验区的物探测试采用方法和GIN灌(1)常规固结灌浆生产性试验钻孑L，钻孔冲洗、裂隙浆法采用的方法相同，灌浆前后声波提高的最大值、最冲洗方法以及灌浆过程控制、采用的灌浆材料等和GIN小值、平均值情况见表5。表5常规固结灌浆试验灌浆前后声波值提高率表最大值最，、值平均值孔号提高度(m／s)提高率()提高量(m／s)提高率()提高量(m／s)提高率()W110O．2574628．32166．3W2501．2748317．821O6．3W3421．0663223．533O9．93．2．2钻孔取芯压水检查中的陡倾角裂隙中部分见有水泥结石充填，厚度1mm～常规固结灌浆生产性试验区共布置6个检查孔进行2cm不等。说明岩体的可灌性较好，灌浆处理的效果明显。灌浆效果检查，每孔自上而下分段钻孔取芯并进行单点323常规固结灌浆出现的问题法压水试验，压水压力为对应孑L段灌浆压力的8O并不采用常规固结灌浆法进行灌浆时发现，混凝土表面大于1．OMPa，压水试验成果见表6。产生了规模较大的裂缝。经分析，有可能与灌浆压力过从取芯情况来看，在6个检查孔中都取出了水泥结大、混凝土盖重的厚度不足有关。其中部分裂缝张开度石，近水平向的泥质岩层和砂岩交界面的层面中以及砂岩大于1．0mm，需对裂缝进行处理。·61·n水利水电施工2011·第4期总第127期表6常规灌浆法试验区检查孔压水试验成果袁5固结灌浆施工工艺的改进孔号段次压水压力(MPa)透水率(Lu)平均值(Iu)5．1裂缝产生原因10．401．17针对常规固结灌浆方法进行灌浆时发现的问题，为J12O．820．961．61达到有效提高固结灌浆质量的同时，减少灌浆的抬动，3O．992．48避免引起混凝土裂缝的产生，对混凝土裂缝引发的原因10．561．67进行了分析。经分析认为主要是：J22O．95O．981．28(1)由于该区岩层为近水平向的沉积岩且岩层厚度较31．O21．3g薄(最薄层只有几厘米)，层间面软弱夹层较多，在较高】O．4O1．67的灌浆压力下，软弱夹层内灌人大量的水泥浆而使岩层J320．g2O．65O．93向上抬动，有可能引发混凝土裂缝的产生。(2)灌浆时盖重混凝土厚度较薄，且由于建基面的起31．O10．83伏差较大导致混凝土厚度不均，抗变形能力较差，有可10．401．97能在抬动值较小的情况下产生裂缝。J420．801．40】_485．2处理措施31．041．32l0．402．00根据原因分析，采取了以下处理措施：J52O．811．O81．57(1)增加混凝土盖重的厚度，规定灌浆时最薄处混凝31．011．84土的厚度不小于3．Om，且最后浇筑的混凝土的强度达到10．57O．427O后方可进行固结灌浆。(2)适当减低灌浆压力，并严格控制灌浆施工时J620．961．331．25压力与注人率的对应关系，实际采用的灌浆压力见31．O11．58表7。表7灌浆压力划分表MPa4两种灌浆方法的灌浆效果对比分析孔序第一段第二段第三段通过对G灌浆法和常规固结灌浆法效果的对比分I序孔O．3O．51．O析可以看出：从检查孔压水试验结果来看，常规灌浆法Ⅱ序孔O．5O．81．2试验区的灌后透水率可以达到小于3Lu的设计标准，而采用GIN灌浆法试验区有个别孔段未达要求；从物(3)先分排分序将表层段灌浆完成后，再进行以下孔段的钻孔灌浆。搽检测灌浆后声波值提高幅度来看，采用GIN灌浆法(4)控制同时灌浆的孔位之间的距离，不得集中在试验区灌浆后最小值提高幅度为6．81～22．64％，局部地段进行施工作业。采取以上措施后，在后续施工平均值提高幅度为2．O3％～6．46。而采用常规灌浆中检查发现，已基本上没有因固结灌浆抬动产生的大法试验区最小值提高幅度达17．8～28．3，平均值规模的混凝土裂缝，灌浆效果也达到了设计规定的提高幅度达6．3～9．9。从相对应的比例上来看，标准。常规灌浆法的提高幅度明显高于GIN灌浆法，而且，常规固结灌浆法更有利于提高岩体的均匀性能。所6结束语以，无论是压水检查还是物探测试检查结果均表明，常规固结灌浆的灌浆效果，总体上优于GIN灌浆法的甘再水电站大坝基础岩层地质条件较差，对固结灌灌浆效果。浆提出了较高的要求。通过进行生产性试验的探索，寻经有关专家研究后最终确定，甘再水电站大坝基找到了适合于该区坝基地质条件的固结灌浆方法及工艺础灌浆适合采用国内常用的灌浆方法，对于出现的有流程，灌浆效果达到了设计规定的标准和要求，为水平关问题，应研究改进灌浆工艺流程和施工参数加以向岩层的基础处理提供了经验，对于今后的类似工程有解决。较好的参考应用价值。·62·