苏阿皮蒂项目钻孔涌水下多点位移计的埋设安装方法

2019-08-14曹景阳张顺利

水电与新能源 2019年7期

曹景阳，张顺利，刘彬

(1.中国电建集团贵阳勘测设计研究院有限公司，贵州贵阳 550000；2.中国水利电力对外有限公司，北京 100120)

苏阿皮蒂水利枢纽项目是西非几内亚共和国孔库雷河梯级开发的第二级电站，距首都科纳克里135 km。本工程水库正常蓄水位210 m对应库容63.17亿m3，装机容量450 MW，工程等别为Ⅰ等，工程规模为大(1)型。主要建筑物有碾压混凝土重力坝、坝后厂房、进场公路及桥梁等。大坝正常蓄水位210 m，坝顶高程215.5 m，碾压混凝土重力坝最大坝高120 m，坝轴线长1 164 m。

考虑到坝址区岩体主要为厚层状的辉绿岩和薄层与极薄层互层的砂岩、泥质粉砂岩。辉绿岩岩体中发育的裂隙密集带内易形成深层风化卸荷带，故设计主要选取了13个坝段作为典型监测断面，共计钻孔布置29套多点位移计对坝基变形进行永久监测。典型监测断面(23号坝段)多点位移计布置情况见图1。

图1 23号坝段坝基多点位移计布置图

现场施工坝基多点位移计钻孔时，29个钻孔中有21个孔均出现不同程度的涌水现象，平均涌水量约220 L/min，部分达到300 L/min以上，且主要集中在19～36号坝段区域。采用常规的灌浆方法对多点位移计进行灌浆，出现浆液流失严重、难以固定锚头等问题。因此，现场对施工工艺进行优化，以确保安装质量。

1 钻孔涌水下埋设安装工艺

1.1 多点位移计原理

多点位移计(三点式)主要由3支振弦式位移传感器、灌浆安装基座、仪器安装基座、仪器保护罩、传递杆及灌浆锚头、传递杆保护管等组成(见图2)。

图2 基本结构组件示意图

多点位移计安装于孔内，将锚头按设计要求依次布置于监测位置。灌浆回填后，锚头与其周边的基岩凝为一体。当岩体沿安装孔轴向位移时，变化通过传递杆传递至孔口位置的传感器，使得传感器的钢弦发生应力变化，进而改变钢弦的振动频率。测读时，利用传感器自身的电磁圈激拨钢弦并量测其振动频率，频率信号经电缆传输至数据采集系统，结合传感器自身温度计测得温度变化，经换算即可得到被测岩体的相对位移变化量。

1.2 造孔施工

坝基多点位移计采用垂直钻孔安装，安装孔入岩20.5 m。根据测头的数量及各类预埋管管径确定孔径为110 mm，孔口1 m段扩孔至130～150 mm。

为不影响土建作业，在基础找平完成后开始造孔并取芯，确保入岩深度符合设计要求。完成后，检查孔底位置岩层完整性，如遇破碎带，继续深入，直至孔底位置岩层完好为止(测杆相应加长)。

1.3 埋设安装

在场地平整干净的地点组装位移传感器、灌浆安装基座、仪器安装基座、仪器保护罩、锚头、连接杆、保护管、灌浆管、回浆管、排水管等，并完成传感器预拉。

将组装好的整套仪器放进孔内，并对孔口进行封堵。

针对安装孔涌水现象，在常规工艺基础上做出以下调整(见图3)。

图3 施工示意图

1)根据现场实际情况，增设1根φ50 mm PVC排水管，用以减小孔内涌水压力；若条件允许，可选用直径80～100 mmPVC管(根据涌水流量大小自定)作为回浆管，此时则不必增设排水管；

2)布置2根φ30 mmPVC灌浆管，用专用卡环将灌浆管与连接杆及保护管固定为一束放入安装孔内，1号灌浆管固定至安装孔底部，2号灌浆管固定至安装孔中间位置；

3)在仪器组装完成后、安装进行前，完成传感器预拉；待仪器放入安装孔后，及时检测传感器预拉值的变化，若变化量过大，则需立即取出进行调整；

4)将组装好的仪器放入安装孔内，在仪器保护罩周边用止水材料(土工布、碎布片)进行封堵，使涌水只能通过预设的管路排出；

5)在孔口位置浇筑与周围同等标号的混凝土保护墩(不小于30 cm×30 cm×30 cm，必要时可进行植筋加固)对预设管线进行保护，避免孔口止水材料被水压冲出或机械、人为破坏。

1.4 回填灌浆

待孔口混凝土保护墩达到一定强度、灌浆设备准备就绪后，使用统一配比浆液进行回填灌浆。浆液最佳配比为：水0.6、水泥1、减水剂0.3﹪。灌浆压力0.3～0.5 MPa。

1)将1号灌浆管接至灌浆泵进行灌浆，直至各管回浆浆液与灌浆浆液浓度相同，封堵2号灌浆管、排水管与回浆管；若1号灌浆管在灌浆过程中出现停止进浆现象，且其余各管均未回浆或回浆浆液浓度小于灌浆浆液浓度时，则封堵1号灌浆管，由2号灌浆管以相同的灌浆压力进行补灌，直至回浆管、排水管回浆浆液与灌浆浆液浓度相同，封堵排水管、回浆管。

2)继续由1号或2号灌浆管以0.5 MPa的灌浆压力进行补灌，直至不再进浆后，屏浆30 min。

3)拆除连接的灌浆泵管路，封堵灌浆管。

4)待浆液初凝后切除外露管路，清理工作面。