水電站溢洪道泄槽段底板斷層及其影響帶錨固處理施工方案

水電站溢洪道泄槽段底板斷層及其影響帶錨固處理施工方案關(guān)鍵詞：水電站；溢洪道；泄槽底板；斷層；錨固處理摘要：水電站溢洪道泄槽段底板斷層及其影響帶錨固處理工程量大、工序復(fù)雜、質(zhì)量要求高、工期緊。采用固結(jié)灌漿與錨筋樁相結(jié)合的綜合處理方式進(jìn)行施工，固結(jié)灌漿與蓋重混凝土澆筑交叉施工，錨筋樁與底板抗沖耐磨混凝土澆筑交叉施，工增加了施工難度。通過合理設(shè)備選型，鉆孔采用CM351潛孔鉆機(jī)配高風(fēng)壓空壓機(jī)提高鉆孔效率，確保錨固成孔質(zhì)量；灌漿采用3SNS高壓注漿泵配北京中大華瑞的HT-II型高精度自動記錄議。同時制定嚴(yán)密的施工措施及詳細(xì)操作流程，從而保證了固結(jié)灌漿成孔、灌漿及錨筋樁成孔、焊接加工、注漿等工序質(zhì)量，贏得了工期。積累了復(fù)雜地質(zhì)結(jié)構(gòu)條件下高強(qiáng)度錨固處理施工經(jīng)驗(yàn)。水電站工程屬大（1）型一等工程，永久性主要水工建筑物為一級建筑物。該工程由心墻堆石壩、左岸溢洪道、左岸泄洪隧洞、右岸泄洪隧洞、左岸地下式引水發(fā)電系統(tǒng)及導(dǎo)流工程等建筑物組成。開敞式溢洪道布置于左岸平臺靠岸邊側(cè)（電站進(jìn)水口左側(cè)）部位，由進(jìn)水渠段、閘室控制段、泄槽段、挑流鼻坎段及出口消力塘段組成。溢洪道水平總長1442.4.183m（渠首端至消力塘末端寬151.5m，泄槽段最大底坡為23％。溢洪道地段分布的主要斷層有：F1、F35、F33條Ⅱ級結(jié)構(gòu)面和F7、F8、F22、F10、F30、F36、F42、F44等多條Ⅲ級結(jié)構(gòu)面，F(xiàn)1、F3、F35斷層大致以40°~50°交角穿過泄槽段，除以上斷層外，沉積巖地層內(nèi)層間擠壓帶、擠壓面等Ⅲ、Ⅳ級結(jié)構(gòu)面較發(fā)育，且多夾泥，寬度一般為0.5cm～80cm不等。層間擠壓帶多數(shù)發(fā)育在緊鄰角礫巖、砂礫巖部位的泥巖夾層內(nèi)。以及開挖卸荷和爆破亦可能使原有裂隙擴(kuò)張和產(chǎn)生新的裂隙，為了提高泄槽段底板巖石的整體性、承載力和抗變形能力以確保溢洪道安全運(yùn)行，溢洪道泄槽段底板斷層及其影響帶采用了固結(jié)灌漿與錨筋樁相結(jié)合的綜合錨固處理方式。根據(jù)F1、F3、F35斷層分布將固結(jié)灌漿范圍分為灌漿一區(qū)、灌漿二區(qū)、灌漿三區(qū)。固結(jié)灌漿與錨筋樁孔間排距為1.5m×1.5m，孔深分別為：灌漿一區(qū)入巖7.4m，灌漿二區(qū)和三區(qū)入巖7.2m。主要工程量：基巖鉆灌120000延米，混凝土鉆孔16000延米，錨筋樁16000根。固結(jié)灌漿施工在斷層及其影響帶下挖1m并澆筑完蓋重混凝土后進(jìn)行施工，錨筋樁施工在底板抗沖耐磨混凝土澆筑前與固結(jié)灌漿孔同孔位進(jìn)行施工。溢洪道泄槽段底板斷層及其影響帶固結(jié)灌漿與錨筋樁是保證溢洪道安全運(yùn)行的關(guān)鍵工序，是一項(xiàng)地質(zhì)條件復(fù)雜、工序繁多、技術(shù)性強(qiáng)、質(zhì)量要求高的隱蔽工作。針對這些特點(diǎn)與困難，施工技術(shù)人員在固結(jié)灌漿與錨筋樁施工前就建立了技術(shù)攻關(guān)小組，從設(shè)計(jì)技術(shù)上、施工工藝上進(jìn)行了深入細(xì)致的研究，并積極與設(shè)計(jì)、監(jiān)理工程師溝通聯(lián)系，在施工前形成了一套完整的施工工作細(xì)則。該細(xì)則以確保底板錨固施工質(zhì)量要求為根本目標(biāo)，按照全面質(zhì)量管理的要求對其施工工藝、程序、關(guān)鍵的質(zhì)量控制點(diǎn)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)作了具體的規(guī)定，起到了操作規(guī)程的作用。2.1現(xiàn)場施工布置2.1.1錨筋樁制作車間錨筋樁制作車間布置在閘室段左游側(cè)821.5m平臺，采用Φ48鋼管和彩鋼瓦搭設(shè)。2.1.2制漿站根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況在溢洪道兩側(cè)分別布置兩個集中制漿站為固結(jié)灌漿及錨筋樁施工提供漿液。制漿站為長×寬×高(12×6×1.6)m，采用鋼管框架結(jié)構(gòu)、彩鋼瓦頂棚，制漿站布設(shè)制漿攪拌機(jī)、儲漿桶、輸漿泵等，并在制漿站旁設(shè)置一間值班房（4m×6m）。。2.1.3風(fēng)、水、電布置施工所用水、電用管線和電纜從就近的系統(tǒng)供水、供電接口搭接并鋪設(shè)至工作面。施工用風(fēng)采用移動式空壓機(jī)獨(dú)立供風(fēng)，根據(jù)場地條件，空壓機(jī)可布置在工作面上或就近部位布置。2.1.4排污系統(tǒng)在制漿站及灌漿區(qū)周圍設(shè)置排污溝及排污池，先將污水及廢漿排放到排污池，達(dá)標(biāo)后排放到指定的地點(diǎn)。2.2固結(jié)灌漿施工2.2.1一般規(guī)定2.2.1.1固結(jié)灌漿采用有蓋重灌漿，蓋重砼厚度1.0m，同時必須滿足底部蓋重砼達(dá)到50%設(shè)計(jì)強(qiáng)度后才能進(jìn)行鉆灌施工。2.2.1.2固結(jié)灌漿施工工藝流程：原材料、計(jì)量器具的檢定!場地清理→孔位放樣→抬動觀測孔鉆孔、埋件安裝→分序鉆孔、自上而下分段灌漿→質(zhì)量檢查驗(yàn)收→資料提交。2.2.1.3施工分序：固結(jié)灌漿根據(jù)灌漿區(qū)實(shí)際情況劃分相應(yīng)單元工程，每個單元工程內(nèi)按分序加密的原則并采取先周邊后中間的順序進(jìn)行施工。施工分兩序進(jìn)行，先施工Ⅰ序孔，后施工Ⅱ序孔，最后施工檢查孔。2.2.1.4鉆孔灌漿的計(jì)量器具，包括流量計(jì)、壓力計(jì)、密度計(jì)、自動記錄儀、壓力表等，在進(jìn)行檢定或校驗(yàn)合格后使用，以保證量值準(zhǔn)確。2.2.1.5灌漿完成3d內(nèi)或正在灌漿的部位，其附近30m以內(nèi)不得進(jìn)行爆破作業(yè)，在其以外進(jìn)行時，需經(jīng)監(jiān)理人的批準(zhǔn)并采取減振措施。2.2.1.6鉆孔過程和灌漿過程的各項(xiàng)施工記錄隨施工作業(yè)在現(xiàn)場及時、準(zhǔn)確、真實(shí)、齊全、整潔地進(jìn)行記錄，并及時進(jìn)行整理。在灌漿過程中記錄儀出現(xiàn)故障時以人工記錄為準(zhǔn)，其余以記錄儀記錄為準(zhǔn)。2.2.2灌漿材料和制漿2.2.2.1固結(jié)灌漿采用普通硅酸鹽水泥，水泥強(qiáng)度等級為42.5級，其品質(zhì)必須符合GB175-2007標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，進(jìn)場水泥在抽檢合格后使用。在灌漿施工過程中，對每批次水泥進(jìn)行取樣檢測。檢測取樣以200t為一個取樣單位，不足200t時也應(yīng)作為一個取樣單位。檢測的項(xiàng)目如下：a）水泥細(xì)度、密度；b）漿液的穩(wěn)定性、流動性或粘度；c）漿液的凝結(jié)時間和結(jié)石強(qiáng)度。2.2.2.2灌漿用水采用滿足拌制水工混凝土的系統(tǒng)供水。2.2.2.3對于其它外加劑，其品種和使用均按監(jiān)理工程師的指示進(jìn)行，其摻量由試驗(yàn)確定，并得到監(jiān)理工程師的批準(zhǔn)。2.2.2.3制漿，采用集中制漿站用高速攪拌機(jī)配制0.5：1的水泥漿液，攪拌時間不少于30s，待攪拌均勻后通過管路和輸漿中轉(zhuǎn)站輸送到施工作業(yè)點(diǎn)，由作業(yè)機(jī)組根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)配使用。漿液自制備至用完時間不得超過4小時，溫度應(yīng)在5～40℃。對拌制好的漿液均測量其密度，漿液在使用前過篩，以防止粗顆粒堵塞磨損灌漿機(jī)具。2.2.3鉆孔2.2.3.1嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙給定的孔位進(jìn)行埋管和鉆孔，實(shí)際孔位偏差不大于10cm。鉆孔遇到結(jié)構(gòu)縫及基面排水管時，局部孔位可進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。2.2.3.2灌漿孔編號：根據(jù)施工圖單元號進(jìn)行編號，樣式為：“A-b-c”，其中A表示單元號，b表示排號（從左向右依次遞增編排c表示排內(nèi)孔號（從上游向下游依次遞增編排）。2.2.3.3固結(jié)灌漿鉆孔采用風(fēng)動沖擊潛孔鉆鉆孔，鉆機(jī)包括CM351、QZJ-100B等風(fēng)動鉆機(jī)。2.2.3.4布孔方式：固結(jié)灌漿孔按梅花形布孔，間排距為1.5m×1.5m。2.2.3.5鉆孔孔徑：固結(jié)灌漿鉆孔直徑φ90mm。2.2.3.6鉆孔孔深：固結(jié)灌漿孔孔深分別為：灌漿一區(qū)緩流段內(nèi)8.4m，灌漿一區(qū)急流段內(nèi)、灌漿二區(qū)和三區(qū)8.2m?？咨钇畈淮笥?.2m。2.2.3.7鉆孔孔向：固結(jié)灌漿孔孔向?yàn)榇怪庇谛共鄣装褰ɑ妫椎灼畈淮笥诳咨畹?/40。2.2.3.8灌漿孔鉆孔結(jié)束后對鉆孔進(jìn)行風(fēng)、水聯(lián)合沖洗，孔底沉積厚度不大于20cm。2.2.3.9鉆孔過程中，若遇巖層、巖性變化，發(fā)生掉塊、塌孔、鉆速變化、涌水等異常情況，應(yīng)詳細(xì)記錄。鉆孔遇有掉塊、塌孔難以鉆進(jìn)或漏風(fēng)、涌水時，先進(jìn)行灌漿處理，再行鉆進(jìn)。2.2.4抬動觀測2.2.4.1抬動觀測孔孔深深入基巖1m，采用潛孔鉆機(jī)造孔（孔徑不小于φ76mm）。鉆孔完后向孔內(nèi)下入φ1″鐵管，長度比孔深長0.3m，然后向孔內(nèi)注入0.5m深的水泥砂漿，將內(nèi)管與巖石鑲鑄在一起，再向其與孔壁的間隙填入0.7m厚的粉細(xì)砂，然后再下入φ2″鐵管，長度應(yīng)高出砼面0.1m，與孔壁的間隙用粉細(xì)砂充填，填至距孔口0.3m時，用水泥砂漿將外管與表層砼鑄在一起。2.2.4.2抬動觀測允許變形值為100μm。2.2.4.3壓水試驗(yàn)和灌漿時均進(jìn)行抬動觀測，抬動觀測安排專人進(jìn)行觀測、記錄，一般情況下可每10min測記一次，變形值上升較快時加密測記，當(dāng)變形值接近允許值時及時報告各工序操作人員采取降壓措施，防止發(fā)生破壞性抬動。如施工中發(fā)生抬動破壞立即停止施工，并做好詳細(xì)記錄，報告監(jiān)理工程師等共同研究處理方案。2.2.4.4抬動觀測使用的千分表經(jīng)校驗(yàn)或檢定合格后方能投入使用，確保靈敏度和準(zhǔn)確性。在進(jìn)行抬動觀測時嚴(yán)格防止碰撞、震動，保證測試成果的真實(shí)性，在非觀測期間妥善保護(hù)，防止損壞。2.2.5裂隙沖洗和壓水試驗(yàn)2.2.2.4.1裂隙沖洗：灌漿孔在灌漿前進(jìn)行巖層裂隙沖洗，可結(jié)合簡易壓水試驗(yàn)一道進(jìn)行。沖洗壓力為灌漿壓力的80%并不大于1Mpa，沖洗時間20min。對于地質(zhì)條件復(fù)雜地段，是否進(jìn)行裂隙沖洗或采用何種沖洗方式，按施工圖要求或監(jiān)理工程師指示進(jìn)行。2.2.2.4.2簡易壓水：灌前簡易壓水結(jié)合裂隙沖洗進(jìn)行，壓力為灌漿壓力的80%并不大于1Mpa，壓水時間20min，取最后的流量作為計(jì)算流量，其成果用透水率表示。2.2.2.4.3壓水試驗(yàn)：灌前壓水試驗(yàn)孔數(shù)為總孔數(shù)的5%。壓水試驗(yàn)在裂隙沖洗后進(jìn)行，壓力為灌漿壓力的80%并不大于1Mpa，試驗(yàn)采用單點(diǎn)法（按DL/T5148附錄A執(zhí)行）。壓水試驗(yàn)壓入流量穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)：在穩(wěn)定的壓力下每5min測讀一次壓入流量，連續(xù)四次讀數(shù)中最大值與最小值之差小于最終值的10%，或最大值與最小值之差小于1.0L/min時，可結(jié)束本段試驗(yàn)，取最終值作為計(jì)算值。壓水試驗(yàn)成果用透水率q表示，計(jì)算公式如下：q=Q/p*L式中：q—試驗(yàn)透水率，LuQ—壓入流量，L/minp—作用于試驗(yàn)段內(nèi)的全壓力，MPaL—試段長度，m。2.2.6灌漿2.2.6.1固結(jié)灌漿采用自上而下分段循環(huán)式灌漿。射漿管距孔底的距離不大于50cm，止?jié){塞阻塞在灌漿段頂以上0.5m處。2.2.6.2為防止巖石面或混凝土面抬動，固結(jié)灌漿原則上一泵灌一孔，當(dāng)相互串漿時，采用群孔并聯(lián)灌注，并聯(lián)孔數(shù)不宜多于3個，并控制灌漿壓力。2.2.6.3灌漿段劃分：固結(jié)灌漿孔分2段灌漿，第1段為0～3m，第2段為3m～孔底段。2.2.6.4灌漿壓力：固結(jié)灌漿壓力第1段0.5~0.8MPa，第2段1.5MPa。要求灌漿盡快達(dá)到設(shè)計(jì)壓力，但對于注入率大的灌漿孔可以采取分級升壓，控制注入率不大于30L/min，以防止發(fā)生破壞性的抬動變形。2.2.6.5漿液比級漿液水灰比采用0.75:1一個比級。2.2.6.6回漿返濃灌漿過程中，隨時測量進(jìn)漿和回漿比重，當(dāng)回漿失水變濃時，換用與進(jìn)漿相同比級的新漿液進(jìn)行灌注。若效果不明顯，延續(xù)灌注30min，即可停止灌注，不再進(jìn)行復(fù)灌。2.2.6.7灌漿待凝，遇斷層破碎帶或灌前涌水灌后返漿時待凝，待凝時間根據(jù)具體情況確定。2.2.6.8灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)固結(jié)灌漿結(jié)束條件為：單孔灌漿，在設(shè)計(jì)壓力下，注入率不大于1L/min時，繼續(xù)灌注30min，結(jié)束灌漿；群孔灌漿，在設(shè)計(jì)壓力下，群孔注入率不大于1.5L/min時，繼續(xù)灌注30min，結(jié)束灌漿。2.2.6.9封孔檢查孔灌漿結(jié)束后以及抬動觀測孔在施工項(xiàng)目完成后，采用“導(dǎo)管注漿封孔法”，進(jìn)行封孔。對于孔內(nèi)漿液凝固后在灌漿孔上部的空腔，采用干硬性水泥砂漿或濃稠水泥漿封填密實(shí)。2.2.7鉆孔和灌漿過程中特殊情況處理（1）鉆孔穿過斷裂構(gòu)造發(fā)育帶，發(fā)生掉塊、塌孔、漏風(fēng)嚴(yán)重或涌水時，立即停鉆，查明原因，進(jìn)行灌漿處理后再向下進(jìn)行鉆孔。（2）灌漿過程中如發(fā)生地表冒（漏）漿時，根據(jù)冒（漏）漿量的大小采取以下措施處理：a、如冒漿量較小，則可不作專門處理，僅將灌漿壓力適當(dāng)降低，按正常灌漿灌注至達(dá)到結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)結(jié)束灌漿；b、如冒漿量較大時，在冒出濃漿后，采取低壓、濃漿、限流、限量、間隙灌注、嵌縫、表面封堵等到措施處理；c、加強(qiáng)抬動變形觀測，防止超過變形允許范圍。（3）灌漿過程必須連續(xù)進(jìn)行，因故發(fā)生中斷時，根據(jù)具體情況采取下述措施處理：a、如果能夠盡塊恢復(fù)灌漿（30min以內(nèi)可不作特殊處理，否則立即沖洗鉆孔，若沖洗無效時，進(jìn)行掃孔后，再恢復(fù)灌漿；b、恢復(fù)灌漿時，使用開灌比級的水泥漿進(jìn)行灌注，如注入率與中斷前相近，則可采用中斷前的水泥漿比級繼續(xù)灌注。（4）灌漿過程中發(fā)生串漿時，如具備條件，可一泵一孔同時進(jìn)行灌注（也可群孔并聯(lián)灌漿，但孔數(shù)不得多于3個）。串漿后不能同時進(jìn)行灌注時，用栓塞塞住串漿孔，待灌漿孔灌漿結(jié)束后，再對串漿孔進(jìn)行掃孔、沖洗和灌漿。當(dāng)抬動觀測孔串漿時，需進(jìn)行沖洗后重新埋設(shè)。（5）孔口有涌水的孔段，灌漿前測記涌水壓力和流量，采取以下措施進(jìn)行處理：a、提高灌漿壓力，當(dāng)涌水高度小于5m時灌漿壓力提高0.05Mpa，當(dāng)涌水高度5～10m時，灌漿壓力提高0.1Mpa，當(dāng)涌水高度為10～20m時，灌漿壓力提高0.2Mpa，并依此類推；b、進(jìn)行純壓式灌漿；c、灌注速凝漿液，可摻加2～3%的水玻璃；（6）灌漿段注入量大時，由于固結(jié)灌漿屬于大面積灌漿，灌漿范圍較廣，因此對于吸漿量大的灌漿孔段，只要不是位于邊排或出現(xiàn)漏冒漿，采取連續(xù)灌漿不得隨意中斷，為防止產(chǎn)生抬動破壞，可采取降低壓力、限流、灌注速凝漿液等措施。（7）灌漿過程中，壓力或注入率突然變化較大時，及時查明原因進(jìn)行處理，如果是改濃漿液水灰比造成，及時改為原水灰比進(jìn)行灌注。2.3錨筋樁施工2.3.1材料2.3.1.1錨筋樁桿體材料：選用Ⅱ級或Ⅲ級螺紋鋼筋。每批鋼筋均應(yīng)附有生產(chǎn)廠的質(zhì)量證明書，并按材質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)以及監(jiān)理工程師指示的抽檢數(shù)量檢驗(yàn)鋼筋性。2.3.1.2水泥：錨筋樁注漿用水泥砂漿中的水泥采用標(biāo)號42.5級的普通硅酸鹽水泥。2.3.1.3水：錨筋樁施工用水須符合DL/T5144要求。2.3.1.4砂：采用最大粒徑小于2.5mm的中細(xì)砂。2.3.1.5水泥砂漿：錨筋樁注漿水泥砂漿的抗壓強(qiáng)度等級為M25。2.3.1.6外加劑：施工過程中如有必要添加外加劑時，其品質(zhì)不得含有對錨筋樁產(chǎn)生腐蝕作用的成分，摻量通過試驗(yàn)確定。2.3.2錨筋樁孔的鉆孔2.3.2.1嚴(yán)格按照施工圖紙給定的孔位進(jìn)行鉆孔，實(shí)際孔位偏差不大于10cm。2.3.2.2錨筋樁孔編號：根據(jù)施工圖紙單元號進(jìn)行，樣式為：“MA-b-c”，其中M表示錨筋樁工程，A表示單元號，b表示排號（從左向右依次遞增編排c表示排內(nèi)孔號（從上游向下游依次遞增編排）。2.3.2.3錨筋樁孔的鉆孔采用風(fēng)動沖擊潛孔鉆鉆孔，鉆機(jī)包括CM351、QZJ-100B等風(fēng)動鉆機(jī)。2.3.2.4布孔方式：錨筋樁孔按梅花形布孔。固結(jié)灌漿區(qū)內(nèi)錨筋樁間排距為1.5m×1.5m。2.3.2.5鉆孔孔徑：錨筋樁孔的鉆孔直徑為φ90mm。2.3.2.6鉆孔孔深：在固結(jié)灌漿結(jié)束后掃孔鉆進(jìn)至設(shè)計(jì)入巖深度。泄槽緩流段錨筋樁孔孔深8.4m，泄槽急流段錨筋樁孔孔深8.2m