帷幕灌浆厚度检测施工研究

2023-01-04刘代贤李嫒嫒

四川水利 2022年6期

刘代贤，李嫒嫒

(中国水利水电第七工程局成都水电建设工程有限公司，成都，611130)

1 工程概况

锦屏一级水电站左岸基础处理工程地质条件异常复杂，具有施工工序繁多，施工技术难度大、质量标准要求高、工程量浩大、施工工期短、施工强度高、施工组织复杂等特点，坝基防渗帷幕对左岸抗力体在305m高拱坝水压力作用下的稳定性具有重要作用。为了对帷幕灌浆质量全面检查，进一步查明灌后不同地质条件帷幕幕体的实际厚度，针对有代表性的岩体进行帷幕厚度检查孔布置。检查孔布置在1670层帷幕洞桩号K0＋120～K0＋127、K0＋442～K0＋450区域。

2 研究目的

锦屏大坝基岩地质条件复杂，坝基的防渗是全工程的关键问题之一，在大坝蓄水之前，必须对坝基防渗帷幕厚度进行检测，查明灌后不同地质条件帷幕幕体的实际厚度。为此，在不同岩层上进行帷幕厚度检测，通过检测结果验证用灌浆方法解决基础防渗问题的可能性[1]。

3 帷幕厚度检测布孔形式

帷幕厚度检查孔布置在帷幕上、下游，帷幕上游布置2排，帷幕下游布置2排，各排检查孔孔间距2m，上游检查孔1、2排间距0.3m，下游检查孔3、4排间距0.3m，上游第一排检查孔角度为15.2°，上游第二排检查孔角度为12.6°，下游第三排检查孔角度为5.4°，下游第四排检查孔角度为2.6°，检查孔孔深均为入基岩38m。

4 帷幕厚度检测施工

4.1 施工程序

逐孔逐段钻进后进行裂隙冲洗、孔内卡塞压水施工[2]。

4.2 帷幕厚度检测压水段长划分

4.3 造孔

采用地质钻配ϕ76mm金刚石钻头自上而下分段取芯造孔，压水施工。

4.4 岩芯收集

帷幕厚度检查孔全为取芯孔，每取出一个循环的岩芯均用清水清洗干净，再按从左到右、从上到下的顺序装入岩芯箱内并及时进行编录[4]。

4.5 压水施工

压水均采用自上而下孔内卡塞法，采用孔内卡塞法施工时，灌浆塞应卡在被压段顶部[2]。

4.6 压力划分

采用五点法自上而下分段卡塞进行，压水压力为0.6MPa、1.2MPa、2.0MPa、1.2MPa、0.6MPa。

4.7 结束标准

在稳定压力下每隔5min，测读一次压入流量，连续四次读数中最大值与最小值之差小于最终值的10%，或最大值与最小值之差小于1L/min时，即可结束压水[2]。

5 帷幕厚度检测成果统计与分析

5.1 帷幕厚度检测压水成果统计

在1670层帷幕洞桩号K0＋120～K0＋127、K0＋442～K0＋450处共施工完成32个帷幕厚度检测孔，上、下游排各施工完成16个，共完成压水192段。检测孔压水成果见表1。

表1 帷幕厚度检测压水成果统计

孔号桩号最大透水率(LU)最小透水率(LU)平均透水率(LU)下游排5JWU307HD－J301 K0＋121.0 0.16 0.04 0.11 5JWU307HD－J302 K0＋123.0 0.32 0.05 0.19 5JWU307HD－J303 K0＋125.0 0.08 0.02 0.05 5JWU307HD－J304 K0＋127.0 0.11 0.03 0.05 5JWU307HD－J401 K0＋121.0 0.92 0.02 0.23 5JWU307HD－J402 K0＋123.0 0.46 0.01 0.22 5JWU307HD－J403 K0＋125.0 0.46 0.10 0.25 5JWU307HD－J404 K0＋127.0 0.27 0.03 0.11 5DW322HD－J301 K0＋443.5 0.76 0.24 0.48 5DW322HD－J302 K0＋445.5 0.65 0.21 0.44 5DW322HD－J303 K0＋447.5 0.85 0.47 0.61 5DW322HD－J304 K0＋449.5 0.57 0.10 0.28 5DW322HD－J401 K0＋443.5 0.87 0.51 0.72 5DW322HD－J402 K0＋445.5 0.92 0.13 0.64 5DW322HD－J403 K0＋447.5 0.66 0.02 0.33 5DW322HD－J404 K0＋449.5 0.83 0.54 0.69小计 0.56 0.16 0.34合计 0.59 0.14 0.35

从表1中可以看出，帷幕厚度检测最大平均透水率为0.59Lu，最小平均透水率为0.14Lu，平均透水率为0.35Lu。通过三排帷幕灌浆处理后，上下游帷幕厚度检测透水率已接近和达到不透水状态，帷幕灌浆效果明显。

只有具备良好的运输设施并和最新的物联网技术结合，才能达到理想的运输效果。因而，研究利用物联网技术实现果蔬运输是非常有必要的。为此，本文设计了一种基于物联网技术的果蔬运输系统，该系统在果蔬运输系统的实施可减少果蔬在运输过程中的损失，提高社会效益和经济效益。

5.2 帷幕厚度检测压水剖面成果分析

图1中列举了帷幕洞桩号K0＋120～K0＋127、K0＋442～K0＋450区域1剖面各段透水率示意，图1中数据表示各段透水率。该区域共4个剖面图，每个剖面帷幕厚度检测均满足要求，在此仅列举了第1剖面进行分析说明帷幕厚度。图1中各段透水率数据均满足设计要求，说明孔深为38m，角度为15.2°、12.6°、5.4°、2.6°所覆盖的范围为帷幕幕体厚度范围。

图1 K0＋120～K0＋127、K0＋442～K0＋450区域各段透水率示意

5.3 帷幕厚度检测压水质量检查成果分析

压水情况见表2、表3。

表2 大理岩区域透水率区间/频率统计

表3 砂板岩区域透水率区间/频率统计

该部位帷幕厚度检查孔压水共96段，平均透水率为0.16Lu，全部小于1Lu，占100%。从帷幕厚度压水检查情况得出该区域帷幕灌浆效果明显，灌浆质量较好。

该部位帷幕厚度检查孔压水共96段，平均透水率为0.53Lu，其中小于1Lu的95段，占99%，仅1段检查孔压水透水率大于1Lu。从帷幕厚度压水检查情况得出该区域帷幕灌浆效果明显，灌浆质量较好。

5.4 帷幕厚度检测压水“P～Q曲线”成果统计分析

帷幕厚度检测孔压水结束后，为进一步分析灌浆及灌后压水效果，有针对性地对该区域部分孔段进行了Q－P统计，并根据Q－P值对P～Q曲线类型进行整理分析[4]，详见图2。

图2 帷幕厚度检测部分孔段P～Q曲线

从图2P～Q曲线可以看出，帷幕灌浆区域地质条件复杂，曲线类型不一，多为层流和紊流类型，表明在检测压力下岩体中裂隙状态没有发生变化，整体流量较小，升压与降压曲线变化不大，吕荣值能够满足设计要求。

5.5 灌后检查孔岩芯效果分析

在进行帷幕厚度检查孔施工过程中均进行了取芯检测，通过观察岩芯裂隙中水泥浆液充填、结石固结等情况来检测灌浆效果和判断浆液扩散范围。

帷幕厚度检测区域K0＋120～K0＋127检查孔岩芯三率为88%、83%、80%，K0＋442～K0＋450检查孔岩芯三率为95%、91%、86%。从岩芯三率反应出帷幕厚度检测区域通过灌注水泥浆液后的采取率，获得率较高，满足取芯要求。从帷幕厚度检查孔岩芯被水泥结石填充的程度及密实度可以看出，岩芯裂隙内水泥结石较明显，岩芯完整性较好，灌浆效果较明显。

5.6 钻孔全景图像检查成果

为分析浆液扩散半径，评价帷幕灌浆效果，对帷幕厚度检测区域32个检查孔进行了钻孔全景图像测试，测试成果为:岩体完整性较好，裂隙可见明显浆液填充。

5.7 帷幕厚度及浆液扩散半径分析

根据对帷幕厚度检测孔的压水检查、岩芯检查、钻孔全景图像检查成果分析得出:帷幕厚度检查各项指标均满足设计要求，帷幕灌浆效果明显。

按«大坝基岩灌浆»讲述的多排孔的帷幕厚度约为两边边排之间的距离加上边排孔孔距的60%～70%，结合现场实际情况三排孔两边边排距离为2.6m，边排孔孔距的70%为1.82m，因此，该部位实际帷幕厚度应为2.6＋1.82＝4.42m。结合现场压水检测、岩芯检查、钻孔全景图像检查成果，从图3可以分析出该部位帷幕灌浆幕体理论厚度及浆液扩散半径。

图3 帷幕厚度及浆液扩散半径剖面

由于帷幕厚度检测压水均满足设计要求，结合压水情况可以计算出38m处帷幕理论厚度为10.92m。

从图3中可以得出延长DB、EC至A点，已知DB＝EC＝38m，BC＝2.6m，∠ABC＝74.8°，∠ACB＝92.6°；根据正弦定律得出AB＝11.9m，AC＝11.5m，从而得出AD、AE，由已知的AD、AE、∠DAE＝12.6°，通过余弦定律得出DE＝10.92m，从而得出K0＋120～K0＋127、K0＋442～K0＋450区域在38m处帷幕厚度为10.92m。

结合帷幕厚度检测在38m处压水满足设计要求且灌后取芯有明显水泥结石可以得出:水泥浆液已扩散至D点、E点范围，因此在38m范围通过正弦定律得出浆液扩散半径已达到4.24m，从该部位帷幕厚度及浆液扩散半径得出帷幕灌浆效果明显。

以上计算是在理想的均质条件下理论计算的成果，实际上浆液在岩石中的扩散情况多系沿裂隙灌入，呈树枝状[5]。