鞏水電站大2型圍堰工程地質(zhì)特征及灌漿技術(shù)

鞏水電站大2型圍堰工程地質(zhì)特征及灌漿技術(shù)

紅水河大橋水庫是一座集能源、防洪、灌溉等綜合利用于一體的水庫。正常蓄水位84m，死水位82m。采用泡沫旁流式設(shè)備，安裝功率為456mw，設(shè)計(jì)規(guī)模為（2）。一期導(dǎo)流碾壓混凝土圍堰位于左岸灘地,是為發(fā)電廠房、12#、13#溢流壩、船閘及沖沙閘、左岸接頭壩等工程項(xiàng)目常年施工而設(shè)的施工圍堰,圍堰使用期2年。圍堰由上游橫向圍堰、縱向圍堰(含11#泄水閘壩)及下游橫向圍堰組合而成;圍堰軸線全長673m,堰頂高程86.6m,堰頂寬5～9m,最大堰高38.5m,最大底寬27.5m。圍堰基礎(chǔ)防滲采用水泥灌漿帷幕。1堰基巖體巖溶形態(tài)堰基基巖主要為二疊系下統(tǒng)茅口階深灰色中厚層狀、局部巨厚層狀灰?guī)r,含少量燧石結(jié)核。巖層為單斜構(gòu)造,走向275°～295°,傾向南西,傾角15°～25°。所見斷層有NEE、NWW向陡傾角斷層及層間錯(cuò)動(dòng)帶;由方解石充填,膠結(jié)較好。裂隙以NWW組最發(fā)育,其次為NNW、NNE兩組;NWW組按成因分為順層裂隙及卸荷裂隙,由泥質(zhì)、方解石充填;NNW、NNE兩組為陡傾角裂隙,多數(shù)沿裂隙面溶蝕,形成溶槽。堰基巖體巖溶形態(tài)主要表現(xiàn)為溶槽、溶蝕裂隙、溶洞,溶洞有沿層面裂隙發(fā)育的和沿陡傾角裂隙發(fā)育的兩部分,一般半充填紅色粘土。根據(jù)巖溶發(fā)育強(qiáng)度,堰基巖體分為強(qiáng)巖溶發(fā)育帶和弱巖溶發(fā)育帶。巖體透水性極不均一,透水率小于3Lu,上限線高程為60～-6.0m,相對(duì)不透水層埋藏較深,透水率小于3Lu,頂板以上巖體透水率平均值為17.5Lu,最小平均值為8.8Lu,最大平均值為176.7Lu。廠房基坑最低高程為35m,透水巖體厚度15～35m。2鉆孔直徑層根據(jù)堰基巖體巖溶發(fā)育及分布特征,沿縱向圍堰迎水面并往上、下游圍堰各延伸20m布置一排防滲帷幕,孔距2.0m,單排垂直孔,分二序鉆灌,其中上游橫向圍堰鉆孔孔底高程為55～42.5m,縱向圍堰鉆孔孔底高程為40～37.5m,下游橫向圍堰鉆孔孔底高程為56～45m,并要求帷幕伸入巖基不小于10m。為防止灌漿時(shí)基巖抬動(dòng),布置有抬動(dòng)觀測孔,為輔助勘探、觀測地下水位等,布置有先導(dǎo)孔。3鉆灌、序孔質(zhì)量檢查灌漿施工程序?yàn)?測量放樣→鉆、設(shè)抬動(dòng)觀測孔→先導(dǎo)孔→鉆灌Ⅰ、Ⅱ序孔→質(zhì)量檢查孔。灌段工藝流程為:鉆孔(一段)→沖冼→壓水→灌漿→起塞(不待凝)→鉆進(jìn)(下一段)→終孔檢測→封孔。(1)地層開孔控制采用MD-50或MD-60錨桿鉆機(jī)鉆進(jìn)造孔。先導(dǎo)孔、帷幕灌漿鉆孔、檢查孔孔徑為?80mm,鉆孔方向豎直向下。施工中鉆機(jī)安裝平整穩(wěn)固,利用地質(zhì)羅盤和水平尺控制開孔的角度,鉆進(jìn)過程中及時(shí)采取措施控制孔位和偏斜。鉆孔自上而下分段進(jìn)行,孔口段段長2m,中間各段長度為6m,終孔段段長不大于10m。每段鉆孔要準(zhǔn)確控制孔深誤差不大于20cm。鉆孔時(shí)對(duì)巖層、巖性及孔內(nèi)各種異常情況進(jìn)行記錄。鉆孔過程中如果出現(xiàn)溶洞、塌孔或掉塊難以鉆進(jìn)等問題時(shí),及時(shí)進(jìn)行處理或先行灌漿,然后繼續(xù)鉆進(jìn)。(2)裂隙沖蒸法主要原理各灌漿孔段灌前均采用壓力水進(jìn)行裂隙沖冼,沖冼壓力為相應(yīng)段灌漿壓力的80%,并不大于1MPa。裂隙沖冼沖至回水澄清后10min止,且總的時(shí)間不少于30min。對(duì)回水達(dá)不到澄清要求的孔段,繼續(xù)進(jìn)行沖冼,保證孔底殘留物厚度小于20cm。(3)孔段的壓水工藝先導(dǎo)孔各灌段灌漿前及檢查孔各段的壓水試驗(yàn),采用單點(diǎn)法,其它灌漿孔各段灌前采用簡易壓水。壓水試驗(yàn)壓力為:第一段為0.3MPa,第二段及以下各段為0.5MPa。壓水穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn):在穩(wěn)定的設(shè)計(jì)壓力下,每5min測記一次壓入流量Q,當(dāng)連續(xù)4次讀數(shù)中(Q最大-Q最小)/Q終≤10%或Q最大-Q最小<1L/min或連續(xù)4次讀數(shù)均小于0.5L/min,壓水試驗(yàn)可以結(jié)束,以Q終值計(jì)算該孔段的透水率。簡易壓水:壓力為該段灌漿段灌漿壓力的80%,壓力超過1MPa的,用1MPa,在穩(wěn)定壓力下壓水20min,每5min測讀一次流量,以Q終值計(jì)算該孔段的透水率。鉆孔裂隙沖冼、壓水和灌漿過程中均進(jìn)行抬動(dòng)觀測,控制累計(jì)抬動(dòng)值小于200μm。(4)泥漿沖冼及簡易壓水完成后,即進(jìn)行灌漿工序。在上、下游圍堰各設(shè)置一個(gè)集中制漿站,漿液攪拌采用高速攪拌機(jī)。(5)灌漿灌漿過程縱向圍堰(壩上0+025.0～壩下0+150.0)堰基靠近河床,該段地質(zhì)條件復(fù)雜,且受風(fēng)化影響嚴(yán)重,溶槽、溶溝、黃泥夾層、斷層裂隙較多,灌漿過程中出現(xiàn)地表漏漿、串漿、掉鉆、卡鉆情況較多,特別在97#～99#孔之間、130#～137#孔之間表現(xiàn)更為突出。施工中發(fā)現(xiàn)在帷幕線?48.0m～?54.0m高程范圍內(nèi)均為黃泥夾層充填。依據(jù)《水工建筑物水泥灌漿施工技術(shù)規(guī)范》DL/T5148-2001,采用嵌縫、表面封堵、低壓、濃漿、限流、間歇灌漿,待凝掃孔復(fù)灌等方法進(jìn)行處理,各段均達(dá)到了灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)。上游圍堰帷幕13#、15#、31#、33#、65#、69#、77#孔第一段和下游圍堰帷幕217#、227#、243#、247#、255#孔第一段在灌漿過程遇注入量較大且難以結(jié)束,其平均單耗均達(dá)至1000kg/m以上,是遇到溶洞、孔洞或斷層等復(fù)雜地質(zhì)情況。如再繼續(xù)灌漿不但效果不大,而且還造成很大的材料浪費(fèi)。針對(duì)此特殊情況,采取大排量砂漿泵,選取適宜粒徑的粗砂做摻和料的砂漿先對(duì)溶洞及大的孔洞等進(jìn)行灌注封堵,保證了水泥帷幕灌漿的有效性,也節(jié)約了施工成本。213#～216#孔在鉆孔灌漿過程中,發(fā)現(xiàn)從河邊有漏水、漏漿現(xiàn)象。在施灌過程中視漏漿的大小,采用低壓、濃漿、限流、限量、間歇、待凝、灌注速凝漿液(速凝劑主要為水玻璃)或灌注混合漿液等措施進(jìn)行處理,把該部位的漏水、漏漿點(diǎn)進(jìn)行了封閉及封堵。4計(jì)算的效果帷幕灌漿單點(diǎn)法壓水檢查合格標(biāo)準(zhǔn)為:透水率q≤3Lu。(1)序孔的灌漿從表1可看出,灌漿前巖層的透水率平均值為116.81Lu,透水率小于3Lu的孔段占30.7%,3～10Lu的孔段占13.1%,10～100Lu的孔段占31.3%,大于100Lu的孔段占24.9%,經(jīng)過Ⅰ序孔的灌漿,至Ⅱ序孔灌漿前的透水率已減小到58.74Lu,透水率小于3Lu的孔段占33.3%,3～10Lu的孔段占20.3%,10～100Lu的孔段占42.8%,大于100Lu的孔段占3.6%,透水率平均值隨灌漿的次序的增進(jìn)而減小,說明灌漿效果是顯著的。檢查孔的透水率平均值為2.92Lu,為灌漿前的2.5%,合格率為95.1%,不合格孔段透水率區(qū)間在3～10Lu且分布不集中,說明帷幕灌漿質(zhì)量滿足設(shè)計(jì)要求。(2)單位注入量及灌漿順序的增加量從表2看出,開始灌漿的Ⅰ序孔的單位注入量平均值為185.36kg/m,到Ⅱ序孔時(shí)減小到80.49kg/m,下降為Ⅰ序孔的43.4%,到檢查孔時(shí)更減小到5.98kg/m,下降為Ⅰ序孔的3.2%,單位注入量隨灌漿次序的增進(jìn)而遞減。單位注入量小于10kg/m的灌漿段的頻率值,Ⅰ序孔為10.9%,Ⅱ序孔增為17.6%;10～100kg/m的灌漿段的頻率值,Ⅰ序孔為31.7%,Ⅱ序孔增為55.2%;100～1000kg/m的灌漿段的頻率值,Ⅰ序孔為50.3%,Ⅱ序孔減為25.2%;大于1000kg/m的灌漿段的頻率值,Ⅰ序孔為7.1%,Ⅱ序孔減為0.7%;即灌漿段總段數(shù)中,單位注入量小的灌漿段的頻率值,隨著灌漿次序的增進(jìn)而增加,單位注入量大的灌漿段的頻率值,隨著灌漿次序的增進(jìn)而減少,說明灌漿質(zhì)量是好的。5水泥注入量紅水河橋鞏水電站一期導(dǎo)流碾壓混凝土圍堰基礎(chǔ)帷幕灌漿于2006年1月～5月間施工,