浅谈坝肩抗力岩体置换洞室接缝灌浆施工技术

黄 亮

(中国水利水电第十四工程局有限公司,云南 昆明 650041)



浅谈坝肩抗力岩体置换洞室接缝灌浆施工技术

黄 亮

(中国水利水电第十四工程局有限公司,云南 昆明 650041)

本文通过小湾水电站高拱坝坝肩抗力岩体置换洞室布置规模、地质情况及接缝灌浆工程特点，介绍置换洞室接缝灌浆工程的施工难度和特点、施工工艺、方法、质量控制、取芯检测，以及施工成果等。高拱坝坝肩抗力岩体置换洞室接缝灌浆较为特殊，国内外地下工程接缝灌浆类似工程不多见，积累的施工经验不多，本工程施工技术、经验为类似地下工程接缝灌浆设计、施工提供一定借鉴作用。

坝肩;置换洞室;接缝灌浆;施工技术

1 概 况

1.1 工程概况

小湾水电站是澜沧江中下游河段的龙头水库，最大坝高294.5 m，总库容149.14×108m3，装机容量4200 MW。

坝肩左右岸布置14层交叉置换洞室，总长2623 m(左岸4层878 m、右岸10层1745 m)。置换洞室接缝灌浆施工从2008年7月5日开始，2009年1月5日结束，工程量为3663.8 m2。

1.2 地质条件

坝肩抗力岩体置换洞室分部区域地质条件复杂，结构多变。

(1)右岸地质条件

右岸主要分布有断层F7、F11、F5、F10、F3、F9等。Ⅱ、Ⅲ级断层产状均为近EW走向，工程区分布规模较大的蚀变带主要有E1、E4、E5、E2等4条，它们性状不一，E5岩体强度最低，E1性状相对较好。还分布有其他蚀变带零星发育，延伸方向除E2为近EW向外，其余均为近南北向。

(2)左岸地质条件

左岸主要分布有断层F7、F11、F5、F20。F7、F5、F20断层产状为近EW走向，陡倾角，属顺层挤压性质。F11断层产状为近EW走向，陡倾角，具张扭性力学特征：在平面和剖面上均呈舒缓波状延伸，破碎带宽度变化大，同一断层在黑云花岗片麻岩层中通过时，常由多个破裂面(带)组成。

1.3 设计要求

右岸EL1030 m、EL1070 m置换洞室一期回填混凝土后，通过试验、监测、检查、施工成果、设计研究表明：断面较大置换洞分段分层回填混凝土后，受混凝土温度、地应力和岩石温度、洞室内外温差等多种因素影响，施工缝张开较大，对坝基抗力体整体质量影响大，施工缝面必须进行接缝灌浆，保证坝基抗力岩体置换后整体质量。

设计要求：大于6 m×6 m洞径的洞室一期回填混凝土后，混凝土内部通水冷却到19～20 ℃后进行接缝灌浆，先对各灌区的一期混凝土内闷温、混凝土龄期(灌区封闭时间)、灌区预压水成果的情况进行检查，无异常，方进行接缝灌浆施工[1]。

2 接缝灌浆施工

坝肩抗力岩体置换洞室核心受力区域分布的断层、蚀变带、结构面及开挖爆破松弛岩体区域大于6 m×6 m断面的洞室重点进行接缝灌浆，结构特殊、质量要求较高，工艺复杂。

2.1 灌浆孔布置

灌浆孔布置有以下三种形式。

(1)右岸EL1030 m、EL1070 m洞灌浆孔布置

右岸EL1030 m、EL1070 m置换洞室灌(出)浆孔以钻孔布置为主，布置详见图1。

图1 右岸接缝灌浆布置图

(2)左岸EL1220 m、EL1200 m洞口灌浆孔布置

左岸EL1220 m LZA和EL1200 m LZB置换洞口段前期一期混凝土已回填，施工缝处与后填筑混凝土施工时预留灌浆槽、回浆槽的方式，布置详见图2。

图2 左岸接缝灌浆布置图

(3)其他洞室灌浆孔布置

左、右岸置换洞室一期混凝土回填时，施工缝处预埋灌浆管(槽)、回浆槽的方式，布置详见图3。

图3 其他洞室灌浆孔布置

2.2 灌浆方式及压力

灌浆方式为纯压式灌浆，灌浆压力为1.0 MPa[1]。

2.3 灌浆设备

钻孔采用KQJ-100A轻型风动冲击潜孔钻及手风钻；灌浆采用TTB180-10型高压灌浆泵；记录仪采用GJY-Ⅳ型电脑自动记录仪；质量检查孔使用地质岩芯钻机施工。

2.4 施工方法、工艺

2.4.1 灌浆孔施工

(1)右岸EL1030 m、EL1070 m洞灌浆孔施工

每道施工缝共钻4个φ56 mm孔：底部钻孔垂直于预留廊道底板至入岩30 cm，布置3个进浆孔,并在顶部钻设一个φ56 mm排气回浆孔。底板孔安装3根φ25×2.5 mm进浆钢管，管底设置充气塞，用砂浆封闭孔、管之间空隙。

(2)左岸EL1220 m、EL1200 m洞口灌浆孔施工

左岸EL1220 m 、EL1200 m洞口段前期混凝土已回填，洞口段施工缝处与后填筑混凝土施工时预留灌浆槽、回浆槽方式：施工缝处原预留止水带损坏的将其全部割除，距廊道壁30 cm处人工凿出宽3 cm×深15 cm槽，槽内埋设膨胀止浆条,用水泥铁钉固定牢固。同时后浇混凝土接缝面用1 mm厚、0.5 m宽镀锌铁皮制作成三角形与原混凝土紧贴预留形成灌浆槽、回浆槽，再用0.3 m长水泥铁钉敲弯后固定牢固镀锌铁皮,预留形成灌浆槽、回浆槽，四周缝隙用与混凝土同标号的干浆封堵，防止混凝土浇筑时混凝土堵塞预留槽。灌浆槽两端分别接φ42×2.5 mm进浆管(进浆管接不同的支管引到灌浆槽不同部位)和φ38×2.5 mm回浆管，回浆槽两端也接有φ38×2.5 mm回浆管，并分别引至廊道，外露不少于0.3 m。

(3)左、右岸其他置换洞室灌浆孔施工

采取一期混凝土回填时预埋方式进行。先浇筑块时预留灌浆槽和回浆槽用∠8 cm×8 cm角铁或8 cm×8 cm×11.3 cm三角形木条埋设在固定立好的模板后，混凝土浇筑时控制好预留槽位置,防止移位。混凝土浇完初凝后,与模板一起及时拆除预埋件(角铁或三角木条)，并保护好预留槽。后浇筑块混凝土时在接缝面预留槽位置用1 mm厚、宽0.4 m镀锌铁皮压紧先浇混凝土接缝面,再用水泥铁钉敲弯后压紧铁皮,四周缝隙用与混凝土同标号的干浆封堵，防止混凝土浇筑时混凝土堵塞预留槽,最终形成预留灌浆槽、回浆槽。灌浆槽两端分别接φ42×2.5 mm进浆管(进浆管接不同的支管引到灌浆槽不同部位)和φ38×2.5 mm回浆管，回浆槽两端也接有φ38×2.5 mm回浆管，并分别引至廊道，外露不少于0.3 m。

2.4.2 灌浆孔(槽)、缝面冲洗

灌浆孔(槽)施工后，采用大流量清水对孔(槽)内、缝面的残留物进行敞开冲洗，冲洗方法是用导管下到进浆孔底通入大流量水流，出浆孔回清水为止[2]。

2.4.3 灌浆施工

(1)灌浆水灰比

超细水泥浆液灌注，水灰比为0.6∶1[3]。

(2)灌浆

进浆管接压力表和回浆管(孔)口接回浆阀控制灌浆压力。EL1030 m、EL1070 m洞室灌浆用一台注浆机对三个孔同时进行灌注浆液。其他各层置换洞室每个灌区，灌浆用一台注浆机对每一进浆管从下往上逐一灌注浆液[1,3]。

(3)灌浆结束标准

排气回浆孔(管)排浆浓度达到或接近进浆浓度，且管口压力达到设计规定值，持续20 min即可结束本灌区灌浆，闭浆时间不少于8 h[1,3]。

2.4.4 封孔

灌浆达到结束标准后，上仰管(孔)利用孔口封闭器进行灌浆封孔，时间不少于60 min。孔口封闭器拆除后灌浆管(孔)空余部分，用同标号的干硬水泥砂浆封堵密实，露出混凝土面的管子割除，将孔口压抹平整[1,3]。

2.5 特殊情况处理

(1)灌浆孔、回浆孔保证相互畅通，若回浆管、排气回浆管(孔)没有浆液排出，与监理、设计共同商定处理办法。

(2)灌浆连续进行，若因故中断按下列原则处理：①尽可能缩短中断时间，及早恢复灌浆。②应立即设法冲洗管路和灌区，保持灌浆系统通畅。③恢复灌浆时，应再做一次检查，若发现灌浆管路不通畅，应采取补救措施。

(3)进浆管发生堵塞，打开所有管口放浆，在缝面张开度限值内尽量提高进浆压力，疏通进浆管路。若无效可再换用回浆管进行灌注或采取其他措施。

(4)灌浆中，如出现冒浆、串浆等情况，当缝面冒浆(浆液外漏)，从外部进行堵漏；当串浆灌区已具备灌浆条件时，同时灌浆，否则采用以下措施：开灌时间不长，应使用清水冲洗灌区和串区，直到排气回浆管出水洁净时止，待串浆具备灌浆条件后再进行灌浆；若灌浆时间已较长且串浆轻微，可在串区通低压水循环，回水洁净时止[4-5]。

3 接缝灌浆质量

3.1 施工成果

置换洞室灌浆工程量统计如表1。

3.2 取芯结果

钻孔取芯检查，取芯现场照片见图4。

表1 灌浆成果统计表

3.3 孔内电视摄像检查结果

第三方物探队进行了孔内电视摄像检查，从检查情况看，接缝灌浆缝面水泥结石充填密实，结合紧密，无缝隙，灌浆质量较好。

4 施工成果

接缝灌浆是抗力岩体地下置换洞室一项十分重要的分部工程，受地质复杂、混凝土温度、地应力和岩石温度、洞室内外温差等多种因素影响，技术工艺要求较高，施工难度较大。针对不同情况，采用不同施工方法，经过灌浆成果统计、取芯、孔内电视摄像检查[4]，表明施工缝面水泥浆填充密实，灌浆效果良好。经过对置换洞室复杂地质条件、不同断面的接缝灌浆施工工艺及效果分析，质量、进度达到接缝灌浆预期效果。

[1] 中国水电顾问集团昆明勘测设计研究院.地下洞室接缝灌浆施工技术要求(A版)[R].昆明：中国水电顾问集团昆明勘测设计研究院，2005.

[2] 中华人民共和国水利部.水利水电工程钻孔压水试验规程:SL 31-2003[S].北京：中国水利水电出版社，2003.

[3] 国家能源局.水工建筑物水泥灌浆施工技术要求:DL/T 5148-2012[S].北京：中国电力出版社，2012；

[4] 中华人民共和国水利部.水利水电工程岩石试验规程:SL 264-2001[S].北京：中国水利水电出版社，2001.

[5] 中华人民共和国国家发展和改革委员会.水电水利工程岩体观测规程:DL/T 5006-2007[S].北京：中国电力出版社，2007.

黄 亮(1980-)，男，工程师，主要从事项目管理工作。

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