錦屏一級水電站左岸壩肩化學灌漿試驗

1、錦屏一級水電站左岸壩肩化學灌漿試驗    摘要：    關鍵詞：     1、 工程概述1.1試區(qū)地質條件本次試驗代表巖體為煌斑巖脈?；桶邘r未在建基面出露，深埋于建基面以里，1885m高程建基面以里埋深約60m，往低高程延伸埋深逐漸增大，至1680m高程埋深大于170m。根據(jù)煌斑巖脈性狀、風化卸荷特征可劃分為二個區(qū)，本試驗區(qū)位于A區(qū)，1680m高程以上，其中1800m高程以上巖脈位于砂板巖中，巖脈厚一般約為2.02.4m，普遍弱強風化，巖體松弛，完整性差，與上下盤巖體多為斷層

2、接觸，發(fā)育寬520cm的小斷層，且兩則同樣為松弛、破碎的2級巖體。1.2 進行化學灌漿試驗的必要性由于規(guī)模性斷層及軟弱巖帶在壩肩基礎集中的存在，當大壩形成蓄水后，在拱壩基礎一定范圍內的斷層，對建筑物的穩(wěn)定性、基礎應力傳遞等極為不利，嚴重影響大壩穩(wěn)定安全及運營，必須運用工程的方法進行處理。本次試驗即是有針對性地采用化學灌漿的方法加固處理。試驗研究的對象：左岸壩肩基礎巖體內發(fā)育的煌斑巖脈。此次試驗采用高滲透性環(huán)氧材料，采用水泥化學復合灌漿的方法進行加固處理。通過試驗，選擇出最優(yōu)高滲透性補強灌漿材料和多種能夠根據(jù)變化條件下調整的、適宜的配比和灌漿參數(shù)，以便為大規(guī)模處理煌斑巖脈等軟弱基礎，尋求一種可行

3、、有益的工程方法；達到對斷層及軟弱帶的補強加固效果，滿足設計要求。2、 工程施工及質量檢查2.1 設計指標要求 經勘探階段和試區(qū)施工前的灌前測試孔鉆孔變形模量測試表明，煌斑巖體的變形模量為0.72GPa，聲波值為3262m/s；根據(jù)設計文件要求，通過水泥/化學復合灌漿，要求達到的設計指標見下表2-1：指標 巖類巖體聲波縱波速度Vpm平均值（m/s）鉆孔變形模量EO單位透水率（Lu）抗剪強度巖體完整性系數(shù)Kv泊松比C（Mpa）tg煌斑巖脈X灌后指標42005.010.80.80.600.352.2 化學灌漿試驗施工2.2.1 試驗思路及工藝本次試驗思路為通過對選定的煌斑巖脈第一、二試驗

4、區(qū)的試驗施工，尋找出適合的化學灌漿漿液材料和施工工藝，對軟弱巖體進行有效的處理，達到對其物理力學性能指標的改善，從而滿足設計指標要求。總體施工工藝為：室內材料試驗一、二試區(qū)水泥灌漿施工一試區(qū)化學灌漿施工一試區(qū)質量檢查化學材料改進二試區(qū)化學灌漿施工二試區(qū)質量檢查?；瘜W灌漿施工工序為：孔位布置鉆孔鉆孔沖洗簡易壓水試驗配漿孔內排水灌漿閉漿孔內漿液置換掃孔下一段鉆進（第一段灌漿或第二段灌漿結束以后進行孔口鑲鑄）直至各孔段結束封孔?；瘜W灌漿施工工法為：自上而下、孔口封閉、純壓式，分序、分段施工，逐段增加灌漿壓力；灌漿時相鄰孔間隔兩段施工。2.2.2 試驗施工簡介.鉆孔、灌漿參數(shù)本試驗為水泥/化學復合灌漿

5、，水泥灌漿的目的是封閉試區(qū)、控制化學漿液擴散范圍，化學灌漿的目的是使用合適的工藝、利用材料特性對巖體進行物理力學性能改善。鉆孔采用矩形布置方式，鉆孔采用76mm和56mm鉆進施工，鉆孔角度為頂角70°；水泥灌漿漿液水灰比采用2:1、1:1、0.7:1、0.5:1等4個比級。.特殊情況處理及結束標準化學漿液材料采用通過室內試驗優(yōu)選出的YDS-7系列環(huán)氧材料，施工中針對施工情況主要采用2種配合比進行施工，分別為YDS-7（100:6）和YDS-0（100:8）。開灌均采用YDS-7（100:6）進行灌注。正常灌注情況下采用YDS-7（100:6）進行灌注直至結束，若施工中出現(xiàn)串、冒、漏及

6、耗量大時根據(jù)現(xiàn)場灌注情況更換為YDS-0（100:8）進行灌注?；瘜W灌漿各段次灌注化學漿液前均進行簡易壓水，若孔段透水率小于1 Lu，則直接進行化學灌漿，若孔段透水率大于1 Lu，則先進行補充水泥灌漿，再進行化學漿液灌注。針對試區(qū)為砂板巖和煌斑巖互層的特殊地質情況，施工中采用結束標準如下：當鉆孔揭示的孔段為砂板巖時，根據(jù)灌前簡易壓水透水率，按照表2-2所示原則進行控制灌漿，達到下表要求即結束該段灌漿。表2-2          砂板巖化學灌漿漿液耗量控制表灌前壓水透水率（Lu）控制漿液耗量（L/m）Lu0.3600.3 Lu 0.5700.5

7、Lu 1.080當鉆孔揭示的孔段巖性為煌斑巖時，或巖性為砂板巖與煌斑巖互層時，在該灌漿段最大設計壓力下，以灌到孔段不吸漿或吸漿量小于0.010.05L/ min.m時，繼續(xù)灌注30 min后結束該段灌漿。.施工成果簡述本試驗累計完成水泥灌漿鉆孔543m，灌漿526.3m，累計注入量217.12T，總平均注灰量為412.54kg/m，其中序孔單位注入率為617kg/m，序孔單位注入率為176kg/m；水泥灌漿檢查孔2個施工壓水14段，壓水結果透水率11段小于1 lu ，3段大于1 lu；化學灌漿兩試區(qū)成果見下表2-3。表2-3         

8、  化學灌漿一、二試區(qū)成果表對比項目灌漿長度（m）總耗（L）單耗(L/m)總注（L）單注(L/m)第一試區(qū)2882703993.92216876.97一試區(qū)一序孔128.518445143.5415848123.33一試區(qū)二序孔159.58593.5653.886318.4139.6第二試區(qū)2702265883.921835867.99二試區(qū)一序孔12011662.697.199271.777.26二試區(qū)二序孔15010995.173.39086.260.57.質量檢查.鉆孔取芯壓水檢查化學灌漿完成30后進行鉆孔取芯壓水檢查，施工檢查孔5個壓水36段，所有段次壓水結果均小于1 Lu。

9、.聲波測試化學灌漿完成160天，煌斑巖脈聲波最大值為5376m/s，最小值為3546m/s，平均值為4557m/s，總體上滿足化學灌漿后的聲波指標（4200 m/s）要求。. 鉆孔變形模量煌斑巖脈化學灌漿完成160天后，煌斑巖體內共計測試變形模量21個測點，其結果最大值為7.95Gpa，最小值為4.03 Gpa，平均值為6.03 Gpa，變形模量低于5.0 Gpa的測點數(shù)為6個，總體上滿足化學灌漿后變模指標（5.0 Gpa）要求。. 大口徑取芯化學灌漿完成150天后進行了大口徑取芯并制樣進行了磨片鑒定，強度、變形模量、凍融、密度以及抗?jié)B等試驗。  巖石磨片鑒定成果及照片表明，煌斑巖中

10、微裂隙都具有開放性，均被淺黃色具均質性的填充劑充填，膠結良好?；桶邘r密度為2.52g/cm32.68g/cm3，平均值2.61g/cm3?；桶邘r軸向拉伸法濕抗拉強度為1.61Mpa4.26Mpa，平均值2.90Mpa。巖石自由風干狀態(tài)變形模量為6.08Gpa7.51 Gpa（小值平均值平均值）彈性模量為11.2 Gpa13.2 Gpa。. 豎井檢查灌漿完成170天后開挖豎井進行了承壓板試驗，試驗成果為：割線模量為     16.2Gpa；包絡線模量為13.0Gpa。上述一系列質量檢查手段檢查結果表明：.本試驗所選用的YDS-7型號漿液材料能夠適應煌斑巖脈

11、對灌漿材料的高滲透性要求；.化學灌漿完成160天后，聲波、鉆孔變形模量、承壓板試驗等各項測試成果滿足設計要求，磨片鑒定表明漿液對巖體裂隙、孔隙充填效果良好。3 、工藝改進和革新在施工中，通過定期施工總結，不斷改進和革新了施工工藝、參數(shù)，針對一試區(qū)化學漿液耗量較大的情況，及時調整增加了二試區(qū)化學灌漿前的濕磨細水泥加密灌漿，同時調整了水泥漿液開灌比級，開灌使用水灰比由一試區(qū)的2:1調整為為3:1，這有效的封堵了部分普通水泥漿液不能進入的在地質構造運動過程中形成的微小裂隙，使得水泥灌漿的試區(qū)封閉效果更加理想。第二試區(qū)所使用的YDS-7E與第一試區(qū)使用的YDS-7漿液材料，在粘度上后者起始粘度比前者有

12、所提高，這更加有利于控制漿液在地層中的擴散范圍，從而達到在保證灌注質量的前提下控制化學材料用量節(jié)約工程成本的目的；同時，YDS-7E的初凝時間長于YDS-7材料，這更有利于漿液對施灌對象的充分有效浸滲，從而達到“飽和灌注”的目的；也正是由于漿液材料的初始粘度提高和初凝時間延長，使得各孔段在灌注施工時，漿液能夠在一定的灌注控制范圍內對施灌對象進行有效的“飽和灌注”，因此，第二試區(qū)的、序孔漿液耗量也更加趨于接近和符合化學灌漿機理。就化學灌漿而言，本試驗與常規(guī)化學灌漿相比，有下述主要創(chuàng)新和不同之處。.根據(jù)軟弱低滲透地層“浸潤滲灌”灌漿機理采用了YDS-7高滲透環(huán)氧灌漿材料，優(yōu)化摒棄了以往化學灌漿 “

13、丙酮開路”工序，更好地保證了質量、降低了造價、有利于安全文明施工；. 針對地層特性特別注重了“閉漿”和“孔內漿液置換”工序。 “閉漿”有利于防止灌注進入巖體的化學漿液在停止灌注后的“卸壓回流”從而保證“飽和灌注”的有效性；“孔內漿液置換”也有利于防止回流，同時可大大縮短待強周期、加快施工進度，也有利于下一段次鉆孔時的掃孔施工；.第二試區(qū)增加的濕磨細水泥灌漿有利于更加有效封閉試區(qū)，控制化學漿液滲透范圍，對化學灌漿的質量保證和成本控制均有利。. 施工中采用的“低速率、長歷時”的控制化學灌漿方法，不僅有利于保證灌漿時漿液對受灌體的有效浸滲，對控制漿液擴散范圍也是有利的。4、 浸潤滲灌灌漿理念本試驗研

14、究的是對軟弱巖體的加固補強處理技術，不同于普通的充填式灌漿，它不僅要求漿液要對巖體裂隙進行有效的填充和補強加固，還要求漿液在灌漿機具和壓力等手段作用下要充分進入巖體內部，對巖體空隙和孔隙里的水進行置換從而在固結后達到補強的目的。由此，產生了不同的灌漿理念，即浸潤滲灌灌漿理念?！敖櫇B灌”灌漿理念就是使用低粘度（切應力小，流動性好）、表面張力小、接觸角小，潤濕鋪展能力強的灌漿材料，在灌漿壓力的引導下，控制灌漿速率，灌漿時間，利用漿液的親水性能對巖體空隙、孔隙進行充分浸潤滲透和巖體內水進行置換，使巖體達到充分的“飽漿”狀態(tài)，從而在固結后提高和改善巖體力學性能指標的灌漿理念。5、 水泥/化學復合灌漿處理軟弱基礎的可行性本次試驗后的多種檢查測試手段表明，水泥/化學復合灌漿應用于錦屏一級水電站左岸煌斑巖脈軟弱基礎處理成功可行，達到了設計改變巖體物理力學性能指標的目的，為其它工程類似軟弱基礎在地質改性和處理上提供了可行依據(jù)。6、 工程意義錦屏煌斑巖脈化學灌漿試驗的成功，為錦屏左岸基礎處理工程在設