锦屏一级水电站大坝右岸f14断层置换区固结灌浆施工技术

2017-08-30曾建红

四川水力发电 2017年4期

关键词：孔口浆液灌浆

曾建红

(中国葛洲坝集团第二工程有限公司，四川成都 610091)

锦屏一级水电站大坝右岸f14断层置换区固结灌浆施工技术

曾建红

(中国葛洲坝集团第二工程有限公司，四川成都 610091)

介绍了锦屏一级水电站大坝右岸坝肩f14断层置换区固结灌浆采用的加引管有盖重加强固结灌浆技术。

固结灌浆；引管有盖重；锦屏一级水电站；施工技术

1 概述

锦屏一级水电站右岸坝肩f14断层置换区采用断层加密固结加引管有盖重加强固结灌浆施工技术。坝体混凝土浇筑前，在上部f14断层置换区回填混凝土盖重高不少于4.6 m的情况下进行了f14断层置换区Ⅰ序孔、Ⅱ序孔、Ⅲ序孔的固结灌浆，并要求在坝体混凝土浇筑前，结合坝基接触灌浆，在固结灌浆孔间重新钻孔，入岩深度为0～5 m(不含预埋管长度)，采取引管至坝后贴角(须待其上部坝体浇筑高度大于30 m且当相应坝段的横缝接缝灌浆结束3 d后)，开始对0～5 m段进行引管有盖重加强固结灌浆。

2 灌浆材料

固结灌浆采用P.O42.5普通硅酸盐水泥。在其使用前需进行材质检查，其应满足相关国家规范要求，拌浆水温度不高于40 ℃。

3 钻孔布置

3.1 钻孔布置

f14断层置换区固结灌浆孔按方格形布孔。引管有盖重加强固结灌浆孔位布置在无盖重固结灌浆孔之间，矩形布置，具体布置形式见图1。

3.2 施工程序

f14断层置换区固结灌浆施工程序为：

抬动观测钻孔→抬动观测装置安装→物探测试钻孔及灌浆前测试→固结灌浆孔分序钻灌。

3.3 灌浆孔钻孔

(1)孔位放样。施工部位控制点由专业测量人员放样，实际偏差不大于10 cm。

(2)固结灌浆钻孔允许孔斜不超过1%；在混凝土上钻孔，顺水流方向为避开冷却水管，孔底偏差不应超过20 cm。

图1 固结灌浆典型孔位布置图

(3)灌浆孔钻孔主要采用地质钻机和KSZ100型潜孔钻，开孔钻进时，钻具方向与设计孔向必须一致。

(4)钻孔结束后，直接采用风水联合冲洗钻孔，要求返水清净。钻孔冲洗结束后、灌浆前采取孔口堵塞进行钻孔保护。

3.4 裂隙冲洗

(1)灌浆前，对固结灌浆孔采用大流量水再次进行钻孔冲洗，返水应清净。

(2)一般地质条件下，采用压力水进行裂隙冲洗，冲洗水压为80%灌浆压力，压力超过1 MPa时，采用1 MPa；采用风冲洗时，冲洗风压为灌浆压力的50%；压力超过0.5 MPa时，采用0.5 MPa。

(3)裂隙冲洗应冲洗至回水澄清后10 min结束，且总的冲洗时间要求为：单孔不少于30 min，串通孔不少于2 h，孔内残存的沉积物厚度不得超过20 cm。

(4)当邻近有正在灌浆的孔或邻近灌浆孔结束不足24 h时，不得进行裂隙冲洗。

(5)灌浆孔(段)裂隙冲洗后，立即连续进行灌浆作业；因故中断时间间隔超过24 h者，在灌浆前重新进行裂隙冲洗。

3.5 压水试验

(1)采用自下而上分段灌浆法时，各灌浆孔可在灌浆前对全孔进行一次裂隙冲洗。各灌浆孔灌浆前，可在孔底段进行一次简易压水。

(2)采用孔口封闭法和自上而下分段灌浆法进行灌浆时，各孔段均进行简易压水。简易压水试验应在裂隙冲洗后进行。压力为该段灌浆压力的80%且不大于1 MPa，压水时间为20 min，每5 min测读一次压入流量，取最后的流量值作为计算流量，其成果以透水率q表示。

3.6 灌浆方法和方式

3.6.1 灌浆分序

f14断层置换区固结灌浆分Ⅲ序施工。引管有盖重加强固结灌浆采用一次性灌浆，分两序施工。

3.6.2 灌浆方式与方法

(1)固结灌浆分序。

由于f14断层处于Ⅳ～Ⅴ级岩体中，钻灌时，Ⅰ序孔采用自上而下分段灌浆法。

(2)引管有盖重加强固结灌浆。

Ⅰ、Ⅱ序孔均采用循环式灌浆。

3.6.3 卡塞位置

(1)灌浆塞采用机械塞或水压(或气压)膨胀塞，孔内射浆管距灌浆段底不大于50 cm。

(2)采用自上而下分段灌浆时，将灌浆塞卡在距灌浆段顶以上0.5 m处；当该部位卡不住时，可将灌浆塞向上移、但不能下移。当在正常分段卡塞位置因地层破碎卡不住时，可适当延长灌浆长度，但不能超过10 m，否则应进行扫孔复灌。

3.7 灌浆压力

(1)灌浆过程中，应根据抬动监测情况及时调整灌浆压力，以不发生抬动为原则，混凝土面抬动允许值不大于100 μm，基岩抬动变形允许值不大于200 μm。

(2)串通孔(组)或多孔并联灌浆时，分别控制灌浆压力，同时加强抬动监测，防止混凝土发生抬动破坏。

3.8 浆液配比及变换

固结灌浆水灰比为2∶1、1∶1、0.7∶1和0.5∶1(重量比)四个比级，开灌采用2∶1浆液。浆液变换为由稀到浓逐级变换并按以下原则进行。

(1)当灌浆压力保持不变、注入率持续减少时，或当注入率保持不变而灌浆压力持续升高时，不得改变水灰比；

(2)当某一比级浆液注入量已达300 L以上，或灌注时间已达30 min，而灌浆压力和注入率均无显著改变时，应改浓一级水灰比浆液灌注；

(3)当注入率大于30 L/min时，根据施工时的具体情况，可越级变浓；

(4)灌浆过程中，灌浆压力或注入率突然改变较大时，应立即查明原因，采取相应的处理措施。

3.9 灌浆结束标准

(1)采用自上而下分段灌浆时，灌浆段在最大设计压力下注入率不大于1 L/min，继续灌注60 min后结束灌浆。

(2)采用自下而上分段灌浆时，灌浆段在最大设计压力下其注入率不大于1 L/min，继续灌注30 min后结束灌浆。

3.10 封孔

全孔灌浆封孔法：即全孔灌浆结束后，首先向灌浆孔内下入导管，然后用灌浆泵向导管内注入0.5∶1的水泥浆液，将孔内的稀浆置换成浓浆，待孔口返出的浆液与进浆浓度相同时，再取出孔内导管并将钻孔补满，然后在孔口卡塞继续用0.5∶1的水泥浆液纯压式灌浆封孔，时间为30 min，封孔灌浆压力为孔口段灌浆压力。

3.11 抬动变形观测

在进行裂隙冲洗、压水试验及灌浆施工过程中，均进行抬动变形观测，基岩抬动变形允许值为200 μm，混凝土抬动变形允许值为100 μm。

(1)抬动变形采用千分表观测。观测过程中，确保其灵敏性和准确性。在观测过程中，应严格防止碰撞观测设备，保证其能在正常的工作状态下进行观测，确保测试精度。

(2)灌浆及压水过程中，每隔10 min测记一次千分表读数；变形值上升较快时，应加密观测，间隔时间不大于2～3 min。当变形值接近变形允许值或变形值上升速度较快时，应及时告知各工序操作人员采取降低压力措施，防止发生抬动破坏。

(3)对于有盖重灌浆，其灌浆压力与抬动变形的协调关系为：基岩抬动值<100 μm(混凝土抬动值<50 μm)时，灌浆压力的升压过程按灌浆压力与注入率的协调控制； 100 μm≤基岩抬动值<200 μm(50 μm≤混凝土抬动值<100 μm)时，灌浆升压过程严格控制注入率小于10 L/min；如果抬动值不再上升，则逐级升压，否则停止升压；基岩抬动值≥200 μm(混凝土抬动值≥100 μm)时，停止灌浆，待凝8 h后扫孔复灌。

3.12 针对钻孔涌水采取的处理措施

根据揭露的地质条件，河床坝段地层含水丰富，对固结灌浆将产生较大的影响。对于孔口有涌水的灌浆孔段，灌浆前应测记涌水压力和涌水量，根据涌水情况，选用以下措施进行综合处理：

(1)缩短段长，提高灌浆压力；

(2)孔口有涌水灌浆时，采用纯压式灌浆，直接灌注0.5∶1的水泥浆液。灌浆过程中，当注入量较大时，可加入水玻璃速凝剂，掺入量为水泥量的2%～3%。

(3)涌水孔段灌浆结束标准为：当注入率不大于1 L/min，继续灌注60 min。

3.13 断层破碎带的处理

钻孔穿过断层破碎带发生塌孔、掉块或集中渗漏时，立即停钻，并根据情况采取缩短段长的措施；对于地层破碎以及涌水量大的部位，造成卡塞困难，此时应根据具体情况采取以下措施进行处理：如果灌浆孔段以上部位的岩石完整，则灌浆塞位于上部岩石完整的部位；如果全孔段岩石均较破碎、难以卡塞，则采取孔口封闭灌浆法，采用孔内循环法灌注。

3.14 特殊情况的处理

3.14.1 灌浆中断的处理

(1)灌浆工作须保持连续进行。若因故中断应尽快恢复灌浆。当中断时间大于30 min时应进行冲孔，冲孔无效则需扫孔。

(2)恢复灌浆时应使用中断前的开灌水灰比浆液灌注，如注入率与中断前相近，则改用中断前水灰比的浆液灌注；如恢复灌浆后，注入率较中断前减少较多，则用中断前开灌水灰比的浆液正常灌浆结束；如恢复灌浆后，注入率较中断前减少很多，且在短时间内停止吸浆时，应采取其它的补救措施。

3.14.2 冒浆的处理

待漏、冒浆部位排出浓浆后，采取嵌缝、地表封堵的方式进行处理，再采用降压、加浓浆液、限流、限量、间歇灌注等措施进行处理。当采用上述措施处理后、在规定的压力下不再漏冒浆时，则按规定要求正常灌浆结束；若在规定的压力下仍漏、冒浆，则需进行待凝，时间暂定为8 h。漏冒浆采取待凝后应进行扫孔复灌。

3.14.3 孔间串浆的处理

(1)串通孔具备灌浆条件时。

串通孔具备灌浆条件时，采用一泵灌一孔的方式同时灌注，严禁串联灌浆。

(2)串通孔不具备灌浆条件时。

串通孔正在钻进时应立即停钻。将阻塞器阻塞于被串孔串浆部位上方1～2 m处，对灌浆孔继续进行灌浆。灌浆结束后，立即将串通孔内的阻塞器取出，待凝扫孔后进行灌浆。

3.14.4 回浆变浓的处理

灌浆过程中，若回浆变浓，即20～30 min内回浆比重超过一个比级且注入率为1 ～2 L/min，此时应更换原比级的新鲜浆液，若不发生回浆变浓或回浆变浓不明显，则正常结束灌浆；若继续发生回浆比重超过一个比级的现象，则判为吸水不吸浆，可换用相同水灰比的新浆灌注；若效果不明显，则继续灌注30 min，即可结束灌注，不再进行复灌，但总灌注时间仍要求不小于60 min。

3.15 注入量大的处理措施

对灌浆影响范围内的地下洞井、岸坡等进行彻底检查，如有串通，应采取堵漏措施。

应从严格控制注入率和灌浆压力着手，采用低压、稳定浆液、限流灌注的措施。如开灌时不起压宜采用自流灌注，不应盲目升压，待注入率减小后，再分多级升压；如注入率过大，宜停灌、待凝、再扫孔、恢复灌浆。