小浪底水利樞紐壩基防滲工程

1、小浪底水利樞紐壩基防滲工程 1 工程簡況 小浪底水利樞紐工程是集防洪、防凌、減淤、灌溉、供水、發(fā)電為一體的綜合性水利工程。大壩為壤，3。水電站為壩旁引水式地下億m，最大壩高154m，水庫庫容為126.5土斜心墻堆石壩, 軸線長度1667m h。年發(fā)電量51億kW臺發(fā)電機組，總裝機廠房，6180萬 kW, 大壩基礎(chǔ)的河床覆蓋層深厚，最深處達80余米。覆蓋層自上而下大致分為四層：表砂層、上部砂礫石層、底砂層和底部砂礫石層。河床基巖為二迭系的P12粘土巖和三迭系的T11、T12砂巖，斷裂構(gòu)造發(fā)育,穿越帷幕軸線的斷層主要有右岸F、F、F、F等,左岸F、F、F和F等。 28240232332382312

2、361 根據(jù)黃河多泥砂的特點以及對土石壩基防滲處理的特點，確定小浪底防滲工程設(shè)計思想為以垂直防滲為主水平防滲為輔。壩基覆蓋層采用混凝土防滲墻，墻下及兩岸巖體采用帷幕灌漿。 深覆蓋層防滲墻施工是小浪底工程重大技術(shù)難題之一。在防滲墻施工中，我局首次開發(fā)了緩凝型混凝土，解決了大深度、高標(biāo)號混凝土防滲墻施工技術(shù)難題，填補了國內(nèi)的技術(shù)空白。在灌漿工程施工中，成功地引進并開發(fā)了GIN灌漿法，開發(fā)了國內(nèi)最先進的GMS2000系列灌漿自動記錄儀，氣、液壓灌漿塞等先進的工藝和器械。 2 混凝土防滲墻施工 混凝土防滲墻設(shè)計厚度1.2m，墻體混凝土設(shè)計標(biāo)號為R=33Mpa（保證率85%），變形模量E=30000Mp

3、a,90抗?jié)B標(biāo)號不小于B8，混凝土塌落度1822cm，擴散度3438cm。墻頂設(shè)計高程為126m和138m，高程126m以上的墻體內(nèi)要求下設(shè)鋼筋籠，墻段接頭采用鉆鑿接頭孔法（即套打一鉆法）。要求槽孔孔斜率不大于4，接頭孔孔斜率不大于2。 23。主壩防，澆筑混凝土21526.9m，成墻面積最大深度右岸防滲墻軸線長 259.6m, 81.90m10540.63m 所示。1滲墻剖面如圖 防滲墻共分43個槽段施工，槽孔長度6.66.7m。防滲墻采用CZ30和CZ22型沖擊鉆機和液壓抓斗造222，鉆鑿混凝土工效達3m48m孔，施工高峰期沖擊鉆機造主孔工效達1.8 m，抓斗工效達，造副孔工效達2。 2.3

4、m 防滲墻混凝土由JS500型混凝土攪拌機拌和，采用自動稱量系統(tǒng)稱量骨料，人工加水泥和摻和料，該3/h。攪拌好的混凝土由攪拌車運輸并灌入導(dǎo)管。攪拌站的生產(chǎn)能力為53 m 33，該制漿站日制漿能力為900m610臺2m個儲漿池，總儲量為泥漿攪拌機制漿，備有 造孔泥漿由3。 548m 工程初期使用了普通型混凝土，但由于其早期強度高（R為30.7Mpa、R為44.7Mpa），使得接頭孔235的造孔非常困難。為此，專門研制了緩凝型混凝土。這種混凝土早期強度低，后期強度高，完全滿足早期混凝土接頭的鉆鑿，保證了工程的順利進行。緩凝型混凝土的應(yīng)用是該項工程的關(guān)鍵技術(shù)。為了監(jiān)測混凝土質(zhì)量，在混凝土澆筑過程中進

5、行機口取樣，以求得28d、90d的抗壓強度，部分樣品還求得7d、14d、60d和360d的抗壓強度、抗?jié)B指標(biāo)及彈性模量。 對機口取樣混凝土90d的抗壓強度試驗結(jié)果進行數(shù)理統(tǒng)計分析得到：R的平均值為38.7Mpa，標(biāo)準(zhǔn)離90差為3.8MPa，離差系數(shù)C=0.098,強度保證率P=93.5%，合格率100%，抗?jié)B標(biāo)號均大于B12，彈性模量vE在30000MPa左右?；炷临|(zhì)量完全滿足設(shè)計要求。 連接墻段的43個接頭孔孔斜率均滿足設(shè)計要求，混凝土澆筑速度為2.55.22m/h,符合規(guī)范要求。經(jīng)檢測，防滲墻質(zhì)量良好。 3 帷幕灌漿施工 帷幕灌漿孔為雙排孔布置,孔距為2,左岸山坡和右岸灘地斷層影響帶采用

6、3排布置,最破碎的部位增至5排。灌漿帷幕防滲標(biāo)準(zhǔn)為5Lu。右岸防滲墻和近三分之二的帷幕灌漿工程量由我局完成。 大壩的防滲帷幕線總長2900,帷幕底線從河床部位向兩岸逐漸抬高。左岸巖體較陡,灌漿帷幕分三層#灌槳洞為第三層。右岸坡度較緩,絕大部分在壩基表面直接即壩基表面為第一層,4灌漿洞為第二層,3,實施#灌漿洞為第二層。分層實施的帷幕,2各層間設(shè)銜接灌部分地段分兩層實施進行,即壩基表面為第一層,1、漿帷幕使之相接。另外,在左岸洞群穿越帷幕軸線的部位,設(shè)置了環(huán)形灌漿帷幕與主帷幕相接,使整個防滲帷幕成封閉狀態(tài)。 施工設(shè)備3.1 小浪底帷幕灌漿工程會聚了國內(nèi)外多種鉆灌設(shè)備，有國產(chǎn)的SGZI、SGZ-、

7、XYZ、XYI型回轉(zhuǎn)鉆機，有國外的Atlas A52CB鉆機和DIAMEC 262鉆機；有國產(chǎn)的BW2/40和GBW100/100灌漿泵，也有國外的計量泵；有國產(chǎn)的ZJ200、ZJ400高速攪拌機,也有國外自動化程度較高的集中制漿系統(tǒng)。 3.2 鉆孔、沖洗及壓水試驗 絕大部分的灌漿孔采用回轉(zhuǎn)鉆機造孔，僅一部分（主要是環(huán)形帷幕灌漿孔）采用沖擊鉆機造孔。回轉(zhuǎn)鉆機造孔直徑大多為56和76 ，開孔直徑大多為91。沖擊鉆機造孔孔徑為85。多數(shù)用金剛石鉆頭，先導(dǎo)孔和檢查孔主要采用110雙管鉆具取芯鉆進。鉆孔孔向的測量采用DUZ-D型深井照相測斜儀，精度為0.5。 對每個灌漿段均進行孔壁沖洗和裂隙沖洗。為了

8、解原地層的透水性及灌后幕體的防滲性能，對先導(dǎo)孔和檢查孔的各段采用三級壓力（即0.3、0.6、1.0）五個階段壓水法。壓水試驗采用自動記錄儀記錄壓力、流量、時間等參數(shù)。 3.3 灌漿方法 小浪底樞紐帷幕灌漿所采用的灌漿方法歸納起來主要有三種：孔口封閉灌漿法、自下而上分段灌漿法、GIN灌漿法。 3.4 灌漿壓力 按照標(biāo)書技術(shù)規(guī)范要求，國際標(biāo)部分灌漿壓力最大為3.5MPa。在右岸壩基帷幕灌漿施工過程中，因出現(xiàn)巖體變形現(xiàn)象，將壓力降低為最大不超過1.9MPa。在左岸施工時也以此為限。左右岸各孔段采用的最大灌漿壓力如表31 。在施工中，出現(xiàn)串冒漿、耗漿量較大等現(xiàn)象時，采取限壓限量措施。尤其是在左岸區(qū)施工

9、中，最大灌漿壓力曾一度限制為1.0MPa、0.5MPa。盡管如此，在右岸F斷層，和左岸F斷層2381部位巖體抬升高度曾超過1m。 3.5 灌漿漿液 小浪底帷幕灌漿幾乎全部采用了穩(wěn)定性漿液。選用的穩(wěn)定性漿液具有下列性能：水灰比 0.60.75 ，3 ，析水率（2）15MPa，凝聚力2。 4N/m#普通硅酸鹽水泥、優(yōu)質(zhì)鈉膨潤土和高效塑化劑（有RCM緩凝型減水劑、制備穩(wěn)定性漿液選用 525 減水劑）。SIKA R4引氣型高效減水劑和UNF 制漿工藝流程為先在攪拌機內(nèi)加入定量的水，再加入膨潤土漿和水泥，攪拌min后加入減水劑，再攪拌min。 在施工中,應(yīng)用的灌漿塞有進口的液壓式灌漿塞,和國產(chǎn)(由基礎(chǔ)局

10、科研所研制)的液壓和氣壓灌漿塞。膨脹體有膠囊式,它靠囊內(nèi)充氣體或液體膨脹，也有膠球式,它靠機械擠壓使膠球變形，增大直徑。機械擠壓方法有螺桿式和活塞式。 3.6 灌漿結(jié)束條件 按照規(guī)范要求，灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行拒漿標(biāo)準(zhǔn)，即灌漿過程中，當(dāng)灌漿壓力和注入率達到規(guī)定值后結(jié)束。 在施工中，根據(jù)實際情況，對結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)進行了適時調(diào)整、修改。各部位帷幕灌漿執(zhí)行的結(jié)束條件如表3-4： 表3-4 各部位帷幕灌漿結(jié)束條件 部位 結(jié)束條件 左右岸壩基 (1)注入量200L/m，P=P時，注入率1L/min，延續(xù)30min后結(jié)束；(2)注入max量 200L/m,PP時，延續(xù)30min后結(jié)束；(3)注入量200L/m,PP,

11、間歇15min，a.恢復(fù)灌漿直至B；minmin3/段，請示監(jiān)理工程師。 左岸山脊 先期 (1)當(dāng)注入量達到1000L之前，若灌漿壓力達最大灌量超過b.10到設(shè)計值，流量小于0.4L/min，延續(xù)30min結(jié)束。(2)當(dāng)注入量達到1000L5000L之間，若灌漿壓力達到設(shè)計值，不論流量為多少，延續(xù)30min結(jié)束。(3)當(dāng)注入量達到5000L10000L之間，若灌漿壓力達到設(shè)計值，不論流量為多少，延續(xù)30min結(jié)束；若灌漿壓力未達到設(shè)計值，則由現(xiàn)場工程師確定處理方法。 后期 (1)當(dāng)注入量達到3000L之前，若灌漿壓力達到設(shè)計值，流量小于1L/min，延續(xù)30min結(jié)束。(2)當(dāng)注入量達到300

12、0L，若灌漿壓力達到設(shè)計值，不論流量為多少，延續(xù)30min結(jié)束。(3)當(dāng)注入量達到3000L以后，若壓力達到該段壓力的60%，灌注5000L后停止灌漿，待凝8h,或者達到設(shè)計壓力，延續(xù)30min，可開始下#、 23000L以后，若壓力仍未達到該段壓力的60%，則改用水泥砂漿灌注。一段鉆孔；(4)當(dāng)注入量達到#灌漿洞 在規(guī)定壓力下，注入率不大于1L/min時，繼續(xù)灌注不少于390min、4，且在設(shè)計壓力下的灌漿時#洞GIN法灌漿 （1）達到GIN值，且流量小于2L/min時，持2間不少于120min，或按工程師指令執(zhí)行。 續(xù)10min可以結(jié)束。（2）達到GIN值，但流量較大時,應(yīng)調(diào)整壓力,使之沿

13、GIN曲線下滑，直至流量小于L/min時，再持續(xù)10min可結(jié)束。灌漿過程中壓力不得小于最低壓力值。（3）達到最大壓力值，流量小于L/min時，持續(xù)min結(jié)束。（4）流量較大，但壓力達不到最低壓力時，應(yīng)按規(guī)定及時采取措施，包#洞GIN法灌漿 （ 。41）當(dāng)灌漿達到最大限制壓力P或達到6括限流、限量及間歇等 ,間歇時間12hmaxGIN，每5m段長注入率小于1L/min時，延續(xù)30min；（2）當(dāng)灌漿達到最大灌入量限值V，且小于設(shè)計maxGIN時，采用間歇灌漿，間歇30min后復(fù)灌，直至達到（1），或當(dāng)累計注入量達到2000L/m時，灌漿也 后結(jié)束。30min持續(xù),時0.4L/min當(dāng)吸漿率,在

14、規(guī)定壓力下 環(huán)形帷幕灌漿 可結(jié)束。 3.7 灌漿自動記錄及灌漿過程監(jiān)控 小浪底帷幕灌漿過程及數(shù)據(jù)的記錄全部為自動記錄儀記錄, 這就避免了人為因素對記錄的準(zhǔn)確性的影響。選用的灌漿自動記錄儀多數(shù)為中國水利水電基礎(chǔ)工程局與天津大學(xué)和西安交大等單位共同研制的J31A、J31B、J31C型智能記錄儀和J31D、GMS2000型多路灌漿監(jiān)控系統(tǒng)。部分灌漿選用了長委科學(xué)院研制的GJY和GJY型記錄裝置。 3.8 灌漿效果評價 各灌漿區(qū)段、各序孔的單位注入量情況見表3-5。由各次序孔的水泥單耗可以看出，隨著灌漿次序的增加，水泥單耗逐序減小。 各灌漿區(qū)段壓水試驗檢查結(jié)果如表3-6。壓水試驗結(jié)果表明試驗段透水率的

15、合格率在94%以上，其中3lu的達92.8%，表明灌漿效果是好的。對檢查孔的不合格孔段，均進行了補灌或在其附近增加序孔，進行了加密補強灌漿，并直至檢查合格。 從灌漿成果及檢查孔檢查結(jié)果看，各區(qū)域的灌漿效果良好，灌漿帷幕均能滿足設(shè)計防滲要求。1999年9月，小浪底水利樞紐蓄水安全鑒定委員會對帷幕灌漿的質(zhì)量評價如下：“從整體看，帷幕灌漿設(shè)計合理，施工工藝符合技術(shù)要求。各地段、序孔單位水泥注入量隨灌漿次序的增加而有較明顯降低，符合一般規(guī)律。灌漿質(zhì)量滿足設(shè)計要求，具備下閘蓄水條件?！?由于水庫蓄水后兩岸均出現(xiàn)較大滲漏，有關(guān)各方于1999年12月中旬在小浪底召開了防滲系統(tǒng)專家咨詢會，會議決定對防滲帷幕進

16、行補強灌漿。會議對防滲補強方案提出了以下指導(dǎo)性意見：（1）原設(shè)計的一#灌漿洞中對原一排帷幕區(qū)再增加一排帷幕，對F、F3、4F斷層影響帶再排帷幕改為二排。左岸2382402361巖層為宜。（2）右岸2#增加兩排帷幕。增加帷幕的深度以達到90m高程或達T灌漿洞內(nèi)對單排帷幕進1行加排加深補強處理。建議進一步研究對F、F斷層帶帶狀透水區(qū)用帷幕封閉的必要性、可行性和實施233231方案。 具體方案為：左岸部分，大壩左端以北的地面帷幕灌漿尚未實施，由原設(shè)計的一排孔，改為兩排孔。#3-1#灌漿洞以北至F透水巖層；4130m灌漿洞左端以南，帷幕底高程由加深到高程90m，以封堵T在428147粘土巖層，帷幕仍TT斷層以北為。F135m斷層間，帷幕底高程抬高到125m，以封堵主要透水巖層1128為一排孔，以封堵巖體上部風(fēng)化殼，幕底高程不變，仍為240.0m。由于帷幕與隧洞交叉的部位無法補灌，估計這些部位仍存在“盲區(qū)”。 右岸部分，在上游壩腳處的215.