論文：大壩帷幕漿質(zhì)量分析與評價 潘存良

1、- 1 - 淺談大壩基礎(chǔ)帷幕灌漿質(zhì)量分析與評價淺談大壩基礎(chǔ)帷幕灌漿質(zhì)量分析與評價 以瑞麗江一級水電站項(xiàng)目為例 茶文祥 摘要：摘要：簡述大壩基礎(chǔ)防滲帷幕布置、施工工藝、灌漿參數(shù)選擇以及施工質(zhì)量控制等， 灌漿質(zhì)量檢查結(jié)果、單元工程質(zhì)量評定、水庫蓄水考驗(yàn)及竣工資料的綜合驗(yàn)收均滿足設(shè) 計(jì)要求，本工程質(zhì)量等級經(jīng)評定為優(yōu)良。 關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：混凝土重力壩；基礎(chǔ)帷幕灌漿 ；施工工藝與方法；質(zhì)量分析與評價。 1 1 工程簡述工程簡述 1.11.1 工程概況工程概況 瑞麗江一級水電站位于緬甸北部撣邦境內(nèi)的瑞麗江上，至中國瑞麗、 昆明公路距離分別為 90km、827km。該電站采用引水式開發(fā)，擋水壩壩型 為混凝土

2、重力壩，最大壩高 47m，壩頂長 143m，正常蓄水位高程 725m，回 水長約 17.5km，總庫容 2683104m3，裝機(jī)容量為 6100MW。 1.21.2 基本地質(zhì)條件基本地質(zhì)條件 本工程所在的瑞麗江下游河段位于緬甸撣邦高原北部，屬伊洛瓦底江 左岸一級支流。河流兩岸山嶺高程一般在 1200m 1500m 間，工程區(qū)一帶 河水面高程在 380m 700m 間，相對高差500m。地貌類型屬“強(qiáng)烈切割 的構(gòu)造侵蝕、剝蝕中山峽谷地貌” 。 1.31.3 地形地貌地形地貌 壩址左岸地形均一、完整，壩軸線上、下游 200m 范圍內(nèi)無沖溝切割。 右岸在上圍堰附近發(fā)育有 3 號沖溝，切割深度 15m

3、20m。壩址下游 1km2km，沿右岸河邊堆積了大片由巨石、孤石構(gòu)成的亂石灘。 2 2 工程地質(zhì)情況工程地質(zhì)情況 2.1.2.1.地層巖性地層巖性 工程區(qū)主要分布寒武系變質(zhì)巖，樞紐區(qū)包括庫區(qū)的寒武系變質(zhì)巖，根 - 2 - 據(jù)主要巖性及巖性組合劃分為六個巖性段，工程區(qū)分布第二段（b） 、第三 段（ c） 。 2.22.2 地質(zhì)構(gòu)造地質(zhì)構(gòu)造 斷層、擠壓面、節(jié)理裂隙等結(jié)構(gòu)面，按規(guī)模大小和對工程的影響程度 劃分為級。 構(gòu)造形跡主要表現(xiàn)為斷裂構(gòu)造，區(qū)內(nèi)無區(qū)域性斷裂通過。但龍陵瑞 麗大斷裂及其分枝構(gòu)造安德魯斷裂距工程區(qū)較近，屬級結(jié)構(gòu)面的安德魯 斷裂從壩址上游約 2km 處斜穿近壩庫區(qū)后沿瑞麗江右岸延伸，并

4、從廠房下 游通過，距工程區(qū)最近距離不足 1km。龍陵瑞麗大斷裂距工程區(qū)最近距 離約 3km，對工程區(qū)的構(gòu)造起到明顯控制作用，并影響到區(qū)內(nèi)變質(zhì)巖的微 觀結(jié)構(gòu)。 2.32.3 水文地質(zhì)水文地質(zhì) 水文地質(zhì)條件簡單，按地下水儲藏條件，含水層分為基巖裂隙含水層 和松散堆積層中的孔隙潛水含水層，相應(yīng)的地下水類型主要為基巖裂隙潛 水及松散土層中的孔隙潛水。 2.42.4 大壩地質(zhì)大壩地質(zhì) 壩址位于 Nam Myin 溝溝口上游，壩線距溝口約 200m。壩址河道略向 北西方向凸出。上游圍堰至壩后消力池河段，河流呈 S40W 流向，以下河 段轉(zhuǎn)為 S1925W 流向?？菟趬沃泛铀桓叱?693m，水面較窄，一

5、 般寬 25m30m，水深一般 2m3m， 正常蓄水位高程（725m）處河谷寬 75m。其上，左岸地形坡度 3540，右岸 2025；其下，左岸多 為陡崖，右岸為 4060陡坡。兩岸坡略不對稱。 3 3 施工施工工藝、方法工藝、方法 大壩基礎(chǔ)帷幕灌漿采用“小口徑鉆進(jìn)、孔口封閉、不待凝、自上而下孔 內(nèi)循環(huán)”灌漿工藝，分單排三個次序加密原則進(jìn)行。 3 3.13.1 鉆孔鉆孔 帷幕灌漿鉆孔質(zhì)量進(jìn)行了全過程控制，對鉆孔孔位、孔斜、孔深和鉆孔 沖洗質(zhì)量驗(yàn)收合格后，簽發(fā)準(zhǔn)灌證實(shí)施。 （1） 、開孔控制：孔位與設(shè)計(jì)孔位偏差不大于 10cm。 （2） 、鉆孔孔斜控制：在孔深 20m 內(nèi)每 5m 測斜一次，20

6、m 后每 10m 測斜 一次，采用 KXP-1 輕便測斜儀進(jìn)行孔斜測量，控制孔斜滿足允許偏差，各孔 段檢測成果均滿足設(shè)計(jì)要求。 （3） 、帷幕灌漿終孔控制：帷幕鉆孔的孔深達(dá)到設(shè)計(jì)孔深時，必須深入 相對不透水層段不小于 5m，終孔段透水率不大于 5Lu 和單位注入量小于 50kg/m。 3.23.2 鉆孔裂隙沖洗及簡易壓水鉆孔裂隙沖洗及簡易壓水 鉆孔沖洗采用大流量壓力水對孔壁和裂隙進(jìn)行沖洗，孔口回清水并延續(xù) 10min 后方可結(jié)束。 沖洗壓力為灌漿壓力的 80%，該值大于 1.0MPa 時，采用 1.0MPa。 帷幕灌漿序孔灌前均進(jìn)行了簡易壓水試驗(yàn)，序孔和序孔段灌前 簡易壓水試驗(yàn)，根據(jù)前序孔段的

7、壓水試驗(yàn)和灌漿情況確定是否進(jìn)行。壓水 試驗(yàn)在裂隙沖洗后進(jìn)行，壓水試驗(yàn)壓力值為該孔段最大壓力值的 80%，該 值大于 1.0Mpa 時，采用 1.0Mpa，壓水時間為 20min，每 5min 測讀一次壓 入流量，透水率值按規(guī)范 DL/T5184-2001 計(jì)算。 3.33.3 孔口管埋設(shè)孔口管埋設(shè) 為加快施工進(jìn)度，帷幕灌漿孔口管段分序灌漿后，先進(jìn)行孔口管的預(yù)埋。 孔口開孔孔徑為 91mm，鉆至基巖面以下 1.0m，待灌漿結(jié)束后，置入一根一 端帶絲扣的鋼管，并要求高出孔口 10cm，再灌入 0.5:1 水泥漿直至孔口管外 4 壁與孔壁之間返出同一濃度水泥漿后，導(dǎo)正孔口管，待凝三天后鉆灌第二段。

8、3.43.4 灌漿分段與灌漿壓力灌漿分段與灌漿壓力 大壩帷幕灌漿控制參數(shù)見表 1。 表表 1 1 帷幕灌漿分段及壓力控制參數(shù)表帷幕灌漿分段及壓力控制參數(shù)表 最大灌漿壓力 P（MPa） 段 次 基巖內(nèi)孔深 （m） 段 長 （m）左、右岸灌漿洞河床壩段 12.02.00.50.8 2 2.05.0 3.00.81.2 3 5.010.0 5.01.22.0 4 10.015.0 5.01.22.0 以下各段15.0 5.01.22.0 3.53.5 漿液質(zhì)量漿液質(zhì)量 灌漿采用集中制漿、輸送系統(tǒng)，制漿采用 ZJ-400A 高速制漿機(jī)拌 制，高速制漿機(jī)轉(zhuǎn)速大于 1200r/min。高速制漿機(jī)拌和時間不

9、小于 30s， 漿液用比重計(jì)校準(zhǔn)其濃度是否與應(yīng)配濃度相同。漿液從制備至用完的時 間不超過 4h。 灌漿采用純水泥漿液。灌漿水泥采用云南省德宏州三象水泥有限 責(zé)任公司生產(chǎn)的“三象達(dá)”牌 P.O32.5 普通硅酸鹽水泥，漿液水灰比采 用四個比級，3:1、1：1、0.8：1、0.5:1，開灌水灰比為 3:1。當(dāng)孔段 某一級漿液注入量已達(dá)于 300L 以上或灌漿時間已達(dá) 30min，而灌漿壓力 和注入率無明顯改變時，應(yīng)加濃一級。當(dāng)注入率大于 30L/min 時，可根 據(jù)具體情況越級變濃。 3.63.6 灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)及封孔灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)及封孔 灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)為在規(guī)定壓力下注入率不大于 1.0L/min，延續(xù)

10、灌注 - 5 - 60min 即可結(jié)束該孔段灌漿；灌漿結(jié)束后，采用“置換和壓力灌漿法” 進(jìn)行封孔，封孔灌漿水灰比為 0.5:1，灌漿壓力為該孔最大灌漿壓力， 機(jī)械封孔結(jié)束待孔內(nèi)水泥漿液凝固后，灌漿孔上部空余部分采用導(dǎo)管注 漿法或干硬性 C20 砂漿人工封填搗實(shí)。 3.73.7 灌漿記錄灌漿記錄 灌漿過程采用長江水利委員會科學(xué)研究院儀器研究所生產(chǎn)的 GJY- 型自動記錄儀對灌漿壓力、水灰比、注入率等參數(shù)進(jìn)行自動記錄。自動 記錄儀統(tǒng)一由生產(chǎn)廠家檢測、率定和定期檢查。 3.83.8 抬動觀測抬動觀測 為了防止大壩混凝土在灌漿時被抬裂，在地質(zhì)條件相對較差或混凝 土相對較薄的部位，在帷幕中心線左右兩側(cè)

11、1 米范圍內(nèi)，每個灌漿單元 布設(shè)了抬動觀測孔，采用千分表進(jìn)行觀測。各孔段在進(jìn)行裂隙沖洗和灌 漿時均由專人進(jìn)行抬動觀測并做好抬動觀測記錄，帷幕灌漿設(shè)計(jì)允許最 大抬動值為 200m。帷幕灌漿過程中，觀測抬動最大值為 0.003mm，灌 漿過程未發(fā)現(xiàn)大壩混凝土面產(chǎn)生裂縫,滿足了設(shè)計(jì)要求。 3.93.9 灌后質(zhì)量檢查灌后質(zhì)量檢查 每個單元灌漿結(jié)束后，及時對灌漿成果資料進(jìn)行整理、統(tǒng)計(jì)，并結(jié)合 地質(zhì)平、剖面圖，分層、分段深入研究帷幕灌漿質(zhì)量，對灌漿效果不理想 的地段和薄弱環(huán)節(jié)及時提出處理建議(如布設(shè)適當(dāng)數(shù)量的質(zhì)量檢查孔)，以 消除隱患。 帷幕灌漿檢查孔的數(shù)量不少于灌漿孔總數(shù)的 10%，一個單元至少布置 了

12、一個檢查孔，各單元帷幕灌漿結(jié)束 14 天后進(jìn)行取芯壓水試驗(yàn)質(zhì)量檢查。 - 6 - 為確保質(zhì)量檢查孔壓水試驗(yàn)的準(zhǔn)確性和真實(shí)性，質(zhì)量檢查孔壓水試驗(yàn)時， 設(shè)計(jì)、業(yè)主、監(jiān)理、施工四方現(xiàn)場旁站監(jiān)督，質(zhì)量檢查孔主要工序控制如 下： （1） 、質(zhì)量檢查孔均采用地質(zhì)回轉(zhuǎn)鉆機(jī)配 75mm 的金剛石鉆頭進(jìn)行 自上而下分段鉆孔取芯和壓水試驗(yàn)檢查，巖芯采取率不低于 85%,質(zhì)量檢 查孔的孔斜控制標(biāo)準(zhǔn)與帷幕灌漿孔相同,帷幕檢查孔的壓水試驗(yàn)分段及段 長與相應(yīng)的帷幕孔相同。 （2） 、檢查孔各孔段壓水壓力為：采用灌漿壓力的 80%，最大為 1.0MPa，終孔段壓水檢查結(jié)束后，采用壓力灌漿進(jìn)行封孔，其封孔方法與 相應(yīng)的帷幕孔

13、相同。 4 4 灌漿特殊情況分析及處理措施灌漿特殊情況分析及處理措施 4.14.1 串漿、漏漿時采用下述方法處理：串漿、漏漿時采用下述方法處理： （1） 、對被串孔同時灌注，但注意控制灌漿壓力，防止巖體及混凝土 抬動； （2） 、無法同時灌注時，封堵被串孔，對灌漿孔繼續(xù)灌注； （3） 、灌漿結(jié)束后，立即掃開被串孔，洗凈后再行灌注； （4） 、對漏漿孔，先把漏漿部位進(jìn)行表面封堵，再繼續(xù)灌漿。采用濃 漿、加水波漓、限流、限壓、待凝等措施。 4.24.2 灌漿中斷時按下列原則進(jìn)行處理：灌漿中斷時按下列原則進(jìn)行處理： （1） 、盡可能縮短中斷時間，及早恢復(fù)灌漿；若中斷時間超過 30 分 鐘時，無法沖洗

14、鉆孔，沖洗無效，則掃孔重灌； （2） 、恢復(fù)灌漿后，起灌水灰比采用中斷前的水灰比，如注入率相 - 7 - 似或略有減少，再逐漸加濃漿液，直至灌漿結(jié)束。 4.44.4 大耗灰漿孔段分析及處理大耗灰漿孔段分析及處理: : 灌漿成果上看，大耗漿孔段主要集中在右岸 7 壩段第 4 單元（樁號 壩縱 0+133.00壩縱 0+145.00） ，以及左岸灌漿洞內(nèi)第 13 單元（樁號壩 縱 0+000.0壩縱 0-40.00） 。 左岸第 13 單元：從地質(zhì)構(gòu)造上看，壩址兩岸巖體全風(fēng)化帶主要分布 在 730m 高程以上的山體上部。左岸全風(fēng)化帶巖體厚 10m15m，存在不 均一風(fēng)化、槽狀風(fēng)化現(xiàn)象。右岸全風(fēng)化帶

15、下限在鉆孔 ZK102 與 ZK103 之 間近水平狀展布，全風(fēng)化巖體最厚達(dá) 25m 左右。巖體風(fēng)化呈土狀。 根據(jù)鉆孔取芯情況確認(rèn)，在鉆孔過程中大部分鉆孔遇到了強(qiáng)風(fēng)化巖 層，巖芯呈粉狀，裂隙中有黃泥充填。出現(xiàn)了鉆孔無返水或極少數(shù)孔段 還有掉鉆、灌漿無回漿的現(xiàn)象。因此該部位的地質(zhì)條件較差，地質(zhì)情況 復(fù)雜，裂隙發(fā)育且分布不均，導(dǎo)致部分孔段吸漿量較大。 灌前壓水無壓力、無回水，灌前透水率以自然水頭壓力進(jìn)行計(jì)算。說 明本部位巖體透水性強(qiáng)，灌漿時吸漿量大的孔段采取低壓、限流、限量、 濃漿、多次間歇、待凝等方法灌注。在遇多次灌漿未結(jié)束，灌漿過程無回 漿，無壓力現(xiàn)象的孔段，采取摻加水玻璃等方法進(jìn)行灌注。 現(xiàn)

16、場灌漿情況及資料反映確認(rèn)，大耗漿孔段的灌漿主要采取“低壓、 濃漿、限流、間歇灌注、待凝”等措施。對左岸 13 單元特大耗灰段，除 采取上述措施外，復(fù)灌兩次后仍無效果的，則采取增大每次灌入量，仍無 效果時，進(jìn)行待凝 12h，如此反復(fù)進(jìn)行處理，直至灌漿起到一定效果（有 回漿、灌漿壓力在逐步上升或注入率在逐漸減小的趨勢） ，然后再按原設(shè) - 8 - 計(jì)要求漿液和灌漿方式灌注至結(jié)束。 5 5 灌漿成果分析灌漿成果分析與評價與評價 5.15.1 灌前簡易壓水試驗(yàn)成果分析與評價灌前簡易壓水試驗(yàn)成果分析與評價 帷幕灌漿序孔灌前均進(jìn)行簡易壓水試驗(yàn)，、序孔根據(jù)灌漿 情況進(jìn)行灌前簡易壓水試驗(yàn)，各區(qū)域帷幕簡易壓水試

17、驗(yàn)成果見表 2。 表表 2 2 大壩帷幕灌漿灌前透水率成果表大壩帷幕灌漿灌前透水率成果表 透水率 Lu 區(qū)間 5.0510105050100100 部位排序孔數(shù) 壓水 段數(shù) 段數(shù)/頻率（%） 段數(shù)/頻率 (%) 平均 Lu 值 左岸灌 漿洞 及 1#壩段 單排 8487/14.611/22.916/33.3 4/8.38/16.768.9 26#壩 段 單排 2110676/71.727/25.43/2.84.38 7#壩段單排 117933/4116/2025/325/716.4 （1） 、從表 2 灌前透水率分布頻率看：透水率5Lu 占總孔段頻率，分 別為左岸灌漿洞及 1#壩段占 85.4

18、%，26#壩段占 29.3%，右岸 7#壩段占 59.0%， 說明大壩灌漿部位巖體透水性較強(qiáng)，大部分孔段不滿足設(shè)計(jì)防滲要求，進(jìn)行帷 幕灌漿處理是十分必要的。 （2） 、各區(qū)域透水性看：左岸灌漿洞及 1#壩段灌前平均透水率為 68.9Lu,河床壩段為 4.38 Lu,右岸斜坡段為 16.4 Lu。透水率100Lu 孔段頻 率，分別為左岸灌漿洞 16.7%,右岸斜坡段 7.0%,26#壩段為 0。由此表明左 岸灌漿洞及 1#壩段和右岸地表 7#壩段等區(qū)域透水性相對較強(qiáng)，地層結(jié)構(gòu)復(fù)雜， 灌漿過程應(yīng)加強(qiáng)控制措施。26#壩段灌前平均透水率為 4.38Lu，透水率 5Lu 孔段頻率，占 71.7%，表明地

19、質(zhì)結(jié)構(gòu)相對較好，可灌性較差。 - 9 - 5.25.2 灌漿單位注入量成果分析與評價灌漿單位注入量成果分析與評價 根據(jù)灌漿資料成果的統(tǒng)計(jì)分析，其帷幕灌漿成果見表 3 及圖 1（單位注入 量單位為 kg/m） 。 表表 3 3 帷幕灌漿單位注入量成果表帷幕灌漿單位注入量成果表 單位注入量(Kg/m)區(qū)間 累計(jì)段數(shù)/累計(jì)頻率(%) 部位 排序 孔序 基巖鉆 孔 （m） 水泥 注入量 (Kg) 單位 注入量 (Kg/m) 總段數(shù) 50 50100100500500 221.4164623.8743.65015/304/813/2618/36 167.984801.3505.13812/31.62/5

20、.213/34.211/28.9 單排 332.183156.9250.47829/37.210/12.825/32.114/17.9 左岸 灌漿 洞及 1#壩 段 總 計(jì)721.4332582461.0216656/33.716/9.651/30.743/25.9 504.13439468.211834/28.840/33.920/16.924/20.3 441.113190.429.9104 30/28.928/26.930/28.916/15.4 單排 836.814524.717.35206128/62.135/1726/12.617/8.3 26# 壩段 總 計(jì)178262109.1

21、34.85428192/44.9103/24.176/17.857/13.3 119.191708.0770277/25.91/3.77/25.912/44.4 103.428201.5272.7227/31.83/13.610/45.52/9.1 162.612307.475.73421/61.83/8.810/29.4 7#壩 段 單排 總計(jì)385.1132216.9343.38335/42.27/8.427/32.514/16.7 - 10 - 0 300 600 900 I序II序III序平均 單位注入量(kg/m) 帷帷幕幕灌灌漿漿單單位位注注入入量量曲曲線線圖圖（圖圖1 1） 左岸

22、灌漿洞及1#壩段26壩段右岸7#壩段 由帷幕灌漿成果表以及單位注入量曲線圖可看出: 從灌漿分序上看：左岸灌漿洞及 1#壩段帷幕灌漿序、II 序、III 序孔的單位注入量分別為 743.6kg/m、505.1kg/m、250.4kg/m，各序孔 遞減分別為 I 序孔的 32.1%、50.4%。河床 26#壩段序、II 序、III 序孔的單位注入量分別為 68.2kg/m、29.9kg/m、17.35kg/m，各序孔遞 減分別為 I 序孔的 56.1%、44.8%；右岸 7#壩段帷幕灌漿序、II 序、 III 序孔的單位注入量分別為 770.0kg/m、272.7kg/m、75.7kg/m，各序

23、孔遞減分別為 I 序孔的 64.6%、71.9%。灌漿區(qū)域均表明同排各序孔之間， 灌漿單位注入量隨著灌漿孔序的加密呈現(xiàn)出依序遞減的變化趨勢，且遞 減明顯，符合一般灌漿規(guī)律。 - 11 - 綜上所述，大壩基礎(chǔ)帷幕灌漿隨著孔序的加密，單位注入量呈明顯 遞減趨勢的一般灌漿規(guī)律，地層中的裂隙大多數(shù)為、序孔所充填， 序孔進(jìn)一步補(bǔ)充填實(shí)，滿足防滲處理要求。 5.35.3 檢查孔壓水試驗(yàn)成果分析與評價檢查孔壓水試驗(yàn)成果分析與評價 根據(jù)設(shè)計(jì)要求帷幕灌漿結(jié)束 14 天后，進(jìn)行質(zhì)量檢查孔施工，帷幕孔與質(zhì) 量檢查孔壓水試驗(yàn)透水率成果見表 4。 表表 4 4 帷幕灌漿質(zhì)量檢查孔壓水試驗(yàn)成果表帷幕灌漿質(zhì)量檢查孔壓水試驗(yàn)

24、成果表 透水率 Lu 區(qū)間段數(shù)/頻率（%） 部位 孔 數(shù) 總 段 數(shù)11335 平均 透水率 (Lu) 最大 透水 率 (Lu) 最小 透水率 (Lu) 防滲標(biāo)準(zhǔn) 左岸灌漿 洞及 1#壩 段 3162/12.59/56.35/31.252.3653.70.8 26#壩 段 8425/11.929/698/192.064.130.3 7#壩段176/85.71/14.32.153.371.43 q5.0Lu 從表 4 看出，大壩基礎(chǔ)帷幕灌漿質(zhì)量檢查分別為，左岸灌漿洞及 1#壩段布設(shè) 3 個孔，壓水試驗(yàn)為 16 段，平均透水率值為 2.365Lu，最 大透水率值為 3.7Lu，最小透水率值為 0.

25、8Lu；26#壩段布設(shè) 8 個孔， 壓水試驗(yàn)為 42 段，平均透水率值為 2.06Lu，最大透水率值為 4.13Lu， 最小透水率值為 0.3Lu；7#壩段布設(shè) 1 個孔，壓水試驗(yàn)為 7 段，平均透 水率值為 2.15Lu，最大透水率值為 3.37Lu，最小透水率值為 1.43Lu。 檢查孔段合格頻率均為 100%，全部滿足設(shè)計(jì)防滲標(biāo)準(zhǔn)要求（q5.0Lu） 。 通過防滲帷幕灌漿處理后，各區(qū)域巖體透水率分別由灌前的 68.9Lu、4.38 Lu、16.4 Lu，降低為灌后的2.365 - 12 - Lu、2.06Lu、2.15Lu，灌后較灌前分別遞減96.6%、 52.9%，86.9 %，巖 體透水性已大大降低，說明壩基防滲性能有顯著改善，具有較好的防滲 效果。 5.45.4 壩后滲水觀測效果分析與評價壩后滲水觀測效果分析與