甘溪水轮泵水电站枢纽工程帷幕灌浆防渗处理论文_谭海峰

(湖南省衡东县甘溪水轮泵水电站 湖南 衡阳 421400)

【摘 要】甘溪水轮泵水电站枢纽工程位于洣水下游衡东县境内,距洣水入湘江口32公里,距甘溪镇约2公里的三钵花处。本枢纽控制流域面积为11730平方公里,占洣水流域总面积的96%,总库容4820万立方米,是一个以水轮泵提水灌溉为主,兼顾发电、航运等综合利用的水利枢纽工程。工程经过三十多年的运行,发现船闸、左泵房、大坝电厂厂房段渗漏严重,需采用帷幕灌浆进行防渗加固处理。工程于二OO七年十月开工,二OO八年十月竣工,目前所有渗漏处均已滴水不漏。从灌浆成果来分析灌浆效果是好的。该处已形成了满足设计要求的帷幕。

【关键词】甘溪水轮泵水电站;渗漏;钻孔;帷幕灌浆

【中图分类号】TV543 【文献标识码】A 【文章编号】1002-8544(2017)14-0154-05

建国以来,我国兴建各类水库8.3万余座,总库容4600余亿m3,绝大部分是土石坝,这些工程在防洪、灌溉、发电和城市供水等方面都发挥了巨大效益。但不少工程防洪标准低,施工质量差,成为病险水库,直接关系到广大人民生命财产的安全和国民经济的发展,需要及早除险加固。甘溪水轮泵水电站枢纽工程位于洣水下游衡东县境内,距洣水入湘江口32公里,距甘溪镇约2公里的三钵花处。本枢纽控制流域面积为11730平方公里,占洣水流域总面积的96%,总库容4820万立方米,是一个以水轮泵提水灌溉为主,兼顾发电、航运等综合利用的水利枢纽工程。枢纽轴线长453.8米,由左右泵站、船闸、电站、溢流坝、土坝和公路桥等建筑物组成。大坝为圬工重力坝,坝顶高程66.00米。设计正常水位为60.5米,右岸为右泵站和挡水坝段(即厂房段),中部为溢流坝段,安装有17孔6*10米钢质弧形闸门,左岸为左泵站和船闸。左岸坝肩有土坝与山体相连。坝前除各建筑物的间墩部份为钢筋混凝土具有防渗作用外,其余部份则以圬工勾缝或浆砌混凝土预制块护面防渗。该工程于1966年动工兴建,枢纽工程于1970年全部建成投产。工程经过三十多年的运行,发现船闸、左泵房、大坝电厂厂房段渗漏严重,需采用帷幕灌浆进行防渗加固处理,于二OO七年十月开工。

1.工程地质条件

枢纽工程位于罗宵山脉中段东缘,衡阳红色盆地边缘的低山和侵蚀及侵蚀剥蚀的丘陵区。河谷两侧见有两级阶地:一级阶地较发育,阶面一般高出河水面7—9米;二级阶地只是零星出现,其阶面高出河水面12~14米。枢纽的东南部为区内的最高峰——金觉峰,海拔高程为740.8米,原规划从本库抽水至金觉峰水库蓄能发电。

枢纽范围内的地层岩性为前震旦系冷家溪群(Ptln2)的灰绿色—黄绿色半坚硬、坚硬的板岩、砂质板岩及变质砂岩,表层风化呈黄色和淡黄色、粉红色。岩层走向北东15度(与河流呈斜交),倾向南东(倾向上游),倾角60度~80度。岩层因受后期火成岩侵入的影响,褶曲剧烈,石英岩脉穿插,节理发育。据地表测绘和原钻孔资料获悉,河床中岩石完整,仅在现电站5#~8#机组之间发现有一断层破碎带,其产状为走向北东70度,倾向南东(倾向上游偏左岸),倾角70度。其破碎带及影响破碎带度2~8米。其他地方没有大型断开明破碎现象。枢纽建筑物基础清基后,现坐落在微风化或弱风化岩石上。根据岩石物理力学性质分析,完全能满足大坝及电站基础要求。基岩建议使用的力学指标如下:

通过5#~8#机组间经挡水坝段向库内延伸的断层破碎带,清基时已作深挖回填了混凝土和钢筋混凝土,因此上部应力可通过混凝土层向周边岩体均匀扩散,应力集中现象可避免出现。

区内地下水除两岸阶地及河漫为第四系孔隙水外,其余均为浅层基岩裂隙水,且无集中溢出点,亦未发现有深部的承压裂隙水。其地下水的化学特殊性因未查到本工程的水质分析资料,无法评价。根据金觉峰抽水蓄能电站地质报告(1985年12月湖南水电院提供)提供的该库区及周边泉点水质资料来看,其水均为低矿化度的重炭酸型水,矿化度23~455克/升,PH值5.6~7.8,以中性水为主呈弱酸性,水的总硬度0.125~5.18毫克当量/升,大部份总硬度3~5.18毫克当量/升,属微硬水,有少数软水,极软水。本库区岩性与金觉峰电站类似,应该说,其水质亦有相似之处,故汇集至本库区的水流的特性可与之比拟,如无反常,应认为本库库水对混凝土可能有弱酸性侵蚀。

综上所述,本枢纽的地层单一,岩石为坚硬、半坚硬,断裂少见,岩体虽被挤压变形,节理裂隙发育,但深部以闭合为主,并逐渐歼灭,经基础处理后,工程地质条件良好,完全能满足设计要求,但值得提出的是不但本基础未作全面防渗处理,连5#~8#机组间的断层也未作帷幕,因此渗水通道可能沿顺河的断裂带而出现。

2.渗漏现状及渗漏原因分析

该工程自投入运行后,经沉陷、位移观测,建筑物未见异常,但使人感到忧虑的是,建筑物体内渗漏情况日趋严重,虽原来在船闸——闸首高程59.5米以上对圬工进行过勾缝,左泵站左侧墙和闸室两侧浇筑钢筋混凝土防渗板,阻水效果良好,但其他部位的渗水通道却仍然存在,局部地段尚有恶化之势。根据现场勘查情况,现将各建筑物内渗漏现状和渗漏原因分述如下。

(1)船闸——闸首右闸墙、二闸首

一闸首的闸敦为圬工重力式,其右闸墙直接与库水相连,原发现在近闸室侧的预制混凝土块的水泥砂浆胶结缝中有水渗出,且随着时间的推移,水量逐渐增大,并形成多股集中射流。其射流水量和水压随着库水水位的升降而产生相应的变化,为此曾将库水位从60.50米降低至59.00米,对闸墙迎水面高程59.00米至61.50米间的圬工裂缝全部进行了水泥浆勾缝处理,使其渗水量有所减少,但仍未能根除其病害。根据现场勘查,一闸首的渗流集中点约有9~10处,分布于右闸墙下游侧高程57.00米至59.00米,估计流量为0.5~1.0立方米/分。

二闸首闸墙为圬工重力式,未没混凝土防渗墙,运行期间,圬工胶结缝中有水渗出,且随闸室水位变化而渗流量增减。

(2)左泵站4#水轮泵左侧原有一股水流从库内经其进水闸门左侧涌出,并将块石冲刷而形成空洞,极大的恶化了运行条件,为此在进水闸左闸边浇筑了混凝土墙,并回填了被冲刷淘空的空洞,使大股水流被完全阻塞,但仍有小股射流从混凝土墙两侧涌出;另外在泵站开启提水时,泵站后侧(下游侧)的挡水坝体内圬工中多处有水流沿其胶合线中漏出,一般流量不大,但有随着库水位涨落而相应作大小变化的特点。

(3)挡水坝段和1#~10#机的蝎壳层的下游墙上,有几股水流涌出,另有明显的渗漏水流沿混凝土裂隙和付厂房的墙壁(即挡水坝的下游坝面)的裂缝和孔洞中渗出,蝎壳层混凝土裂隙和基岩中的断裂破碎带相近。该段的渗流量比较稳定。5#~8#机蝎壳层混凝土裂隙中的漏水量去年逐渐减少,据分析可能是由于前春至去冬地表水流减少,使其断裂带中地下水的补给来源之一(即雨水)大大减少之故。

根据上述情况,我们认为造成建筑物体和电站基础渗漏的原因为:

(1)坝基下的岩石受挤压后发生变形,节理裂隙发育、清基后,虽已清除风化岩石,裂隙也以闭合为主,但水库蓄水后,节理裂隙仍是一主要渗流通道,特别是电站基础下的断裂破碎带,漏水情况更会严重。本基础未作专门防渗处理,因而渗漏情况已经出现。

(2)大坝为圬工重力坝,在坝前仅以浆砌混凝土预制块代替混凝土斜墙来防渗,由于浆砌混凝土预制块砌筑质量差,特别是胶结缝局部被淘刷,使库水进入圬工体,因而防渗墙体开始破坏,在库水的长期作用下,防渗墙体破坏严重程度日益增加,渗流量也就逐日增大。

(3)圬工砌体砂浆回填不密实,砂浆强度不能满足要求,应该是其主要原因之一,从现场情况看,高程60.50米以上的砌体库水作用时间并不长,却多处见有孔洞,左一级泵站3#泵后的坝体内有一处手可伸进30~40厘米未见底,4#泵左侧墙边块石在水流作用淘刷成空洞;一闸首右闸墙有多处集中射流就足以证明砌体的质量是低劣的。

(4)库水的长期作用,特别是压力水的作用使淘刷作用愈演愈烈,洞隙增多增大,所以渗水量也日渐增大,水头越大的地段漏水就越严重,船闸一闸首就是证例。

(5)库水对砌体是否有侵蚀性值得考虑,根据金觉峰抽水蓄能电站地下水的化学特性来看,它对普通硅酸盐水泥具有弱酸性侵蚀,库内地层岩性与金觉峰类似,地下水均向水库汇集,因此地下水对砌体的侵蚀破坏尚属可能。

综上所述,挡水建筑物内部日益严重的渗漏,不断恶化运行条件,更为可怕的是建筑物将在漏水、淘刷的情况下,严重地威胁着建筑物的安全,因此采取果断的措施,尽早进行处理,确属当务之急,万万不可迟疑。

3.帷幕灌浆设计与施工

采用坝上设置一座固定式制浆站,通过高压泵和高压管道向各灌浆工作面输送浆液。帷幕灌浆钻灌机组配备“一钻一灌一仪”配备。

钻孔设备:帷幕灌浆采用HT-150B型地质钻机。先导孔、检查孔和其它需要采取岩芯的钻孔采用金钢石取芯钻头钻进。

冲洗及压水试验设备:水泵采用BW160/10型泥浆泵,栓塞采用机械式扩张塞。

灌浆设备:帷幕灌浆采用BW160/10型灌浆泵,浆液搅拌机采用400L单层立式GX-1型拌浆机。

帷幕灌浆按分序加密的原则分三序进行,先灌I序孔,I序孔灌浆结束后再灌II序孔,II序孔灌浆结束后再钻III序孔。

3.1 施工布置

(1)制浆输浆系统

制浆采用集中制浆站,在坝上设置一移动式制浆站,主要负责帷幕灌浆。制浆规模为1m3。制浆站主要设备包括高速浆液搅拌机、贮浆桶、输浆泵和输浆管路等。另外,制浆站内备有袋装水泥贮存平台,制浆站制备0.5:1的稳定浆液,通过高压泵和输浆管路直接输送至各作业面的储浆桶(桶内设有防止水泥浆液沉淀的搅拌机)。

(2)供水系统

制浆、钻灌用水取自大坝闸门班自来水。

(3)供电系统

施工用电取自电厂设置的配电房,用电缆引至作业面。

(4)排水、排污系统

灌浆产生的废水、废浆,经常用压力水冲洗,保持作业面清洁,废水废浆经自排或抽排至坝外。在坝外修建沉浆池,废水、废浆经沉浆池沉淀后,清水排入河道,泥浆沉淀物经专人清理并装车运至弃渣场。

(5)通讯系统

制浆站与钻孔、灌浆各部位之间及钻孔灌浆各部位之间采用对讲机进行直通联系,与场外联系采用直拨电话。

(6)钻灌机组

帷幕灌浆钻灌机组配备“一钻一灌一仪”(一台钻机、一台灌浆泵、一台自动记录仪)。

3.2 灌浆材料

(1)浆液组成材料

水:用于钻孔、冲洗、压水和浆液拌和用水,应符合DL/T5144-2001的要求,浆液拌和水水温不高于30℃。经调查,水库水可满足本工程的施工用水要求。

水泥:灌浆采用普通硅酸盐水泥或硅酸盐大坝水泥。帷幕灌浆水泥强度等级为32.5R。帷幕灌浆和接缝灌浆水泥细度要求为通过80μm方孔筛的筛余量不大于5%,当坝体接缝张开度小于0.5mm时,对水泥细度的要求为通过71μm方孔筛的筛余量不大于2%。

砂:采用拌制混凝土所用的人工砂,细度模数不大于2.0,粒径不大于2.5mm。

外加剂:外加剂质量符合规范要求,使用外加剂的最优掺量要通过试验确定。外加剂凡能溶于水者均以水溶液状态加入。

膨润土和粉煤灰:膨润土为钠性膨润土,且易于溶解。粉煤灰细度不粗于同时使用的水泥,烧失量小于8%,SO3含量小于3%。

(2)灌浆管路、接管、阀门

各种管路、接管、阀门保证输送浆液流动畅通,能够承受1.5倍最大使用压力。

(3)封堵材料

采用钳绒、麻丝、木楔、水泥—水玻璃等。

3.3 钻孔和灌浆设备

(1)钻孔设备

帷幕钻孔采用HT-150B型地质钻机,先导孔、检查孔和其它需要采取岩芯的钻孔采用金钢石取芯钻头钻进。

(2)冲洗及压水试验设备

水泵采用BW160/10型泥浆泵,栓塞采用机械式扩张塞。另外配备配套的流量计、压力表、压力软管、供水管及各种高低压阀门等。

(3)灌浆设备

帷幕钻孔采用BW160/10型灌浆泵,浆液搅拌机采用400L单层立式GX-1型拌浆机。另外,选用配套的高压阀门、压力表、压力软管、供浆管路、供浆管路,用于帷幕灌浆的孔内循环式机械塞或孔口封闭器、用于帷幕灌浆的孔内栓塞或填压式灌浆塞等。

(4)仪表

钻孔测斜仪采用KXP-1型测斜、标准压力表、水表、GY-1Y型灌浆自动记录仪、水箱视读仪(或标尺)、千分表及抬动变形监测设施等。钻灌设备见下表。

3.4 钻孔施工

总原则:钻孔按设计参数严格控制,钻进中对所发生的正常和异常情况,及时进行记录,并勾绘草图。

所有各类钻孔编号、孔径、孔位、孔深、孔斜度、孔序和分段均按设计图纸、文件执行。

(1)钻孔顺序

帷幕灌浆钻孔按分序加密的原则分三序进行,先钻I序孔,I序孔灌浆结束后再钻II序孔,II序孔灌浆结束后再钻III序孔。

(2)钻孔特殊情况

钻孔遇有裂隙密集带、断层、涌水等特殊地段应详细记录,及时将有关资料报送工程师,按工程师指示进行处理。

(3)钻孔分段

基础帷幕灌浆的分段按设计图纸、文件规定或工程师指示执行,并与灌浆次序和分段相一致。各类钻孔的任一孔段钻孔结束,经验收合格等待钻进时,孔口要堵盖,妥善保护。

(4)孔径、孔位、孔斜测量及其它

钻孔孔径、孔距、排距、孔深、孔位、孔向均按设计要求。

帷幕灌浆钻孔位置与设计位置的偏差不大于l0cm,孔底偏差不大于l/40孔深,孔位呈梅花型布置。

帷幕灌浆取芯孔孔径不小于76mm,不取芯孔孔径不小于46mm。孔向为直孔,孔距为1.25m,钻孔位置与设计位置的偏差不大于l0cm,为保证孔向准确,先搭设好钻孔平台,而后将钻机平整稳固地安装在钻孔平台上。

帷幕孔及检查孔孔斜控制:垂直或顶角小于5°的帷幕灌浆孔,其孔底偏差值不大于下表数值。帷幕孔全孔测斜,5m测量一次,如发现钻孔偏斜超过规定值时,及时纠偏,纠偏无效时,报废原孔,重新钻孔。

基础排水孔的偏斜度不大于1%。坝基础排水孔待帷幕灌浆施工完毕,检查合格,工程师批准后进行钻孔。消力池排水孔待帷幕灌浆结束并检查合格后进行。基础排水孔的保护和孔口装置按施工图纸执行,排水孔钻进过程中遭遇堵塞,按工程师指示重钻。

(5)钻孔取芯

灌浆先导孔、检查孔以及工程师指示的其它钻孔钻取岩芯,按取芯次序统一编号,填牌装箱,绘制钻孔柱状图并进行岩芯描述。然后进行试验和妥善保存,防止散失和混装。

取芯孔芯样的最大长度限制在3m以内,一旦发现芯样卡钻或被磨损,则立即取出。对于1m以上的钻进循环,芯样获得率小于80%,则下一次减少循环深度50%,依此类推,直至50cm为止。钻进过程中作好钻孔操作的详细记录。

钻孔过程中,对能够反映岩石或混凝土特性的因素进行详细的记录和监测。

(6)钻孔冲洗及压水试验

①钻孔冲洗

基础帷幕灌浆任一孔段在灌浆前均要进行裂隙冲洗,钻孔结束后采用风水联合进行钻孔冲洗,冲净孔内岩粉、杂质,灌浆前用压力水进行裂隙冲洗,直至回水澄清后l0min结束。对回水达不到澄清要求的孔段,继续进行冲洗,孔内残存的沉积物厚度不超过20cm。

串通孔、遇岩溶洞穴、断层、大裂隙等地质缺陷的复杂地区,或有特殊要求的部位,按设计要求进行冲洗。

冲洗压力:冲洗水压为灌浆压力的80%,压力大于1Mpa时采用1Mpa;冲洗风压为灌浆压力的50%,压力大于0.5Mpa时采用0.5Mpa;

当邻近有正在灌浆的孔段或邻近的灌浆孔段灌浆结束不足24h时,不得进行裂隙冲洗。同一孔段的裂隙冲洗和灌浆作业要连续进行,因故中断间隔超过24h,灌浆前要重新进行裂隙冲洗。

②压水试验

a.灌前压水试验

帷幕灌浆孔的各孔段在裂隙冲洗后,灌浆前采用简易压水或单点法进行灌前压水试验,压力为灌浆压力的80%,压水20min,每5min测读一次压水流量,取最后的流量值作为计算流量,其成果以透水率表示,以确定该部位的灌浆方法和开灌水灰比。

b.检查孔压水试验

帷幕灌浆压水试验自上而下分段卡塞进行,按施工图纸要求采用五点法或单点法。吸水量稳定标准:压力调到规定数值并保持稳定后,每l0min测读一次压入流量,当流量大于5L/min时,连续4次读数,其最大值和最小值之差小于最终值的10%,或当流量小于5L/min时,连续4次读数,其最大值与最小值之差小于最终值的20%,或连续4次读数均小于0.5L/min,则最终数值为计算流量。

(7)灌浆试验

试验目的:为使灌浆施工所选定的工艺、参照更符合实际地质情况,在灌浆施工前进行一组灌浆试验,了解坝基岩层裂隙发育程度、连通情况、透水性等,用以选定灌浆压力、孔排距、浆液配比、钻灌工艺及施工配套设备。

根据施工图纸的要求或监理人的指示选定试验孔布置方式、孔深、灌浆分段、灌浆压力等试验参数。按批准的灌浆试验大纲拟定的施工程序和方法进行灌浆试验,灌浆试验的效果,可以根据各序孔的单位吸水率、单位耗灰量以及检查孔的试验资料进行综合分析。一般来说,试验结果可以有以下几种情况:

a.如果各序孔的单位吸水率和单位耗灰量有明显减小趋势,并且最后检查孔的检查结果都达到了预期要求,则认为这项灌浆是成功的,方法是可行的。

b.若各序孔的单位吸水率和单位耗灰量虽有明显减小,但最后检查孔的检查结果未能满足要求,可能是灌浆孔的孔距过大,或压力等工艺不尽合理。应查明原因进一步试验,直到满足要求为止。

c.若最后检查孔的结果达到了要求,但各序孔的吸水率和耗灰量没有相对减小,或减小不明显,则应对工艺措施和地层条件认真分析。

3.5 浆液制备

制浆站制备0.5:1的稳定浆液,通过输浆管路直接或转送各作业面的浆液储浆桶。各灌浆地点根据不同需要调制使用。水泥采用称量法,称量误差小于5%,浆液搅拌均匀后,测定浆液密度,并作好记录。

浆液搅拌时间:浆液搅拌采用高速搅拌机,搅拌时间不少于30s,浆液使用前过筛,从开始制备至用完小于2h。搅拌细水泥浆液和稳定浆液,加入减水剂,搅拌时间试验确定,从制备至用完小于是1h。

浆液试验:在灌浆试验开始前40d进行室内浆液配合比试验,确定浆液配比以及不同比级浆液的搅拌时间、浆液密度或比重测定、浆液流动性和流变参数、浆液的沉淀稳定性、浆液初凝和终凝时间、浆液结石的容重、强度、弹性模量和渗透性及掺合料和外加剂的最优含量等。

3.6 帷幕灌浆

对设有抬动观测设备的灌区,须待抬动观测仪器装置完毕,并完成灌浆前测试工作后,方可进行灌浆作业。在进行裂缝冲洗、压水试验和灌浆施工过程中均应进行抬动监测,及时做好变形监测记录,当抬动变形超过设计值时,立即停止施工,报请发包人和监理人共同研究处理措施。

(1)施工方法及措施

①灌浆段长:第一段(接触段)为2m,第二段及以下各段为5m,地质缺陷部位经监理人批准可适当缩短段长;终孔段根据实际情况可适当加长段长,最大段长不大于10m。

②施工程序和方法:帷幕灌浆按分序加密的原则分三序进行,先灌I序孔,I序孔灌浆结束后再灌II序孔,然后再灌III序孔。帷幕灌浆采用自上而下循环灌浆法,灌浆塞塞在已灌段底以上0.5m处,以防漏灌;孔口无涌水的孔段,灌浆结束后可不待凝,但在断层、破碎带地质条件复杂地区则宜待凝,待凝时间根据地质条件和工程要求确定。

③灌浆压力:待灌浆试验后最终确定或按设计规定和工程师指示执行。注入率大和严重外漏的孔段分级升压,一般孔段则尽快升到设计压力值。

④浆液变换:浆液的浓度由稀到浓,逐级变换。水灰比拟采用5:1,3:1,2:1,1:1,0.8:1,0.6(或0.5):1等六个比级。开灌水灰比拟采用5:1。当灌浆压力保持不变,注入率持续减少时,或当注入率不变而压力持续升高时,不改变水灰比;当某一比级浆液的注入量已达300L以上或灌注时间已达1小时,而灌浆压力和注入量均无改变或改变不显著时,则改浓一级。当注入率大于30L/min时,则根据具体情况越级变浓。

(2)结束灌浆及封孔

灌浆结束标准为:在规定压力下,灌浆孔(段)注入率不大于1L/min时,延续60min,即结束灌浆。灌浆孔灌浆结束后,排除孔内的积水和污物,采用分段压力灌浆法进行封孔,并将孔口抹平。

(3)施工记录

所有灌浆记录在现场作好,并记录施工过程中发生的特殊情况。

(4)质量保证措施

①钻孔灌浆过程中所使用的仪器、仪表在使用前进行检查校对。

②严格按照设计要求控制钻孔冲洗压力和灌浆压力。

(5)特殊情况处理

①灌浆过程中,如发现冒浆、漏浆,根据具体情况采用嵌缝、表面封堵、低压、浓浆、限流、限量、间歇灌浆等方法进行处理。

②如发生串浆,应查明串通部位和串通量,如与砼构造分缝、仪埋设施、砼冷却水管等串通时,立即停灌,报监理人研究处理措施;如与其它灌浆串通,则在串通部位上方0.5~1m处将串通孔阻塞住,灌浆孔灌浆结束并待凝24h后,再进行串通孔的扫孔、冲洗、钻进及灌浆。

③灌浆工作连续进行,若因故中断,则应及早恢复灌浆,否则立即冲洗钻孔,而后恢复灌浆。若无法冲洗或冲洗无效,则进行扫孔,而后恢复灌浆。恢复灌浆时,使用开灌比级的水泥浆进行灌注。如吸浆量与中断前的相近,即改用中断前比级的水泥浆继续灌注;如吸浆量较中断前的减少较多,则浆液逐级加浓继续灌注。恢复灌浆后,如吸浆量较中断前的减少较多,则浆液逐级加浓继续灌注。恢复灌浆后,如吸浆量较中断前的减少很多,且在短时期内停止吸浆,则采取补救措施重新钻孔灌浆。

④孔口有涌水的孔段,灌浆前测记涌水压力和涌水量,根据涌水情况,采取缩短段长、提高灌浆压力、浓浆结束、屏浆、闭浆、浆液中掺入速凝剂、待凝等措施综合处理。

⑤灌浆注入量大,累计灌入量达单耗>100kd/m,灌浆难以结束时,应对灌浆邻近的洞室、结构缝面、人工堆积、上下游边坡露头、积水等部位进行巡查,若有外露,采用嵌逢、表面封堵、低压、浓浆、限流、限量、间歇灌浆等方法进行处理;若无外露,应严格控制灌浆压力,直至达到灌浆结束标准为止。

⑥灌浆过程序中如回浆变浓,换用相同水灰比的新浆进行灌注,若效果不明显,延续30min但总的灌浆时间不少120min,可停止灌注,或按工程师指示进行处理。

⑦遇地质条件复杂地区或遇岩溶穴,应报告工程师,按工程师批示进行灌注和处理。

⑧灌浆封孔后,如发现孔口冒浆或渗水,进行扫孔处理,重新封孔。

(6)灌浆质量检查

帷幕灌浆质量检查在该部位结束14天后进行,采用压水试验检查,结合钻孔、取芯资料、灌浆记录和测试成果的分析,综合评定。压水采用单点式,压水压力为灌浆压力的80%,孔数为灌浆孔总数的10%,孔位及孔深均由监理工程师确定。

检查孔合格标准为:接触段及下一孔段的透水率的合格率为100%,以下各孔段的合格率为90%以上,当设计防渗标准小于2Lu时,不合格孔段的透水率不超过设计规定值的200%;当设计防渗标准大于或等于2Lu时,不合格孔段的透水率不超过设计规定值的150%;且不合格试段的分布不集中,即为合格。

检查孔取芯:检查孔应采取岩芯,计算获得率并加以描述,岩芯装箱填牌,绘制钻孔柱状图,岩芯按工程师指示运至指定的存放地点。

检查孔封孔:按灌浆要求进行灌浆封孔。

对不合格的孔段部位进行钻孔复灌,直至符合设计和规范要求。

(7)竣工资料、报告

①原始记录:

在施工过程中,对各主要工序的施工方法和过程认真记录,原始记录包括以下几种:钻孔记录、压水试验记录、冲洗记录、灌浆记录、水泥鉴定试验记录或出厂合格证。

②成果资料:

成果资料包括以下几种:

综合成果表:每孔1张帷幕灌浆综合分析统计表:按不同地质情况或不同部位,分排分序进行统计分析帷幕灌浆检查孔成果汇总情。

灌浆竣工图:包括平面图和剖面图,在平面图上示出钻孔的位置(排距、孔距、编号等):在剖面图上示出各灌浆段的深度、单位吸水率、单位耗灰量,以及主要的地质特性分界线等。

③帷幕灌浆竣工报告:帷幕灌浆竣工报告包括如下内容:工程概况、地质条件、帷幕布置、设计要求标准、施工时间及完成的总工程量;采用的施工工艺及质量控制办法;对施工质量与灌浆效果的分析评定,存在问题及处理意见等。

4.帷幕灌浆效果分析

4.1 各孔序的单位水泥注入量分析

坝基A排帷幕灌浆孔共109孔,总灌段44段。单位水泥注入量为I序孔198kg/m,II序孔111kg/m,III序孔103kg/m。从I序孔到III序孔平均注入量≤100kg/m的孔段的频率值分别由23%上升至60%。说明随着灌浆次序的递增,各序孔平均单位注入量较小的孔段的频率值随之而增加,而各序孔平均单位注入量随之而减小。而II序孔到III序孔平均单位注入量消减的效率比从I序孔到II序孔低,因为III序孔平均透水率为9.1lu,以灌磨细水泥为主,磨细水泥相比地勘水泥、普通水泥,可灌性能好。在灌浆材料经过调整的情况下,II序到III序孔平均单位注入量消减8kg/m,说明灌浆工艺及施工控制是合理的。

4.2 各孔序的透水率分析

从灌前简易压水试验的透水率值反映,I序孔平均为23.8Lu,II序孔平均为11.9 Lu,III序孔平均为9.1 Lu,从I序孔到III序孔透水率≤10Lu的孔段的频率值随之而增加。这与各序孔的单位水泥注入量分析成果一致,说明A排的灌浆正常。

4.3 检查孔的透水率分析

为评定A排帷幕灌浆质量,特布没检查孔5孔,进行压水试验20段次,平均透水率为2.1Lu,其中泥砾层透水率为2.8Lu,基岩透水率为0.8Lu均满足设计要求。检查孔与各孔序的透水率具有如下关系:

q检<qIII<qII<qI;随着灌浆孔的逐渐加密,砂砾石层空隙及岩石裂隙逐步被水泥浆充填胶结,灌浆帷幕在逐步形成。从A排的灌浆成果来分析灌浆效果是好的,该处已形成了满足设计要求的帷幕。

5.结语

(1)基础渗漏往往是除险加固工程碰到的主要问题,水泥帷幕灌浆是一种较好的处理方法。采用磨细水泥对泥砾层进行帷幕灌浆,从目前A排、B排灌浆施工看,灌浆压力、灌入量等指标均符合要求,检查孔合格,效果较好。

(2)要合理选择灌浆材料和参数,加强施工控制,缺少类似经验的应先做灌浆试验,通过试验调整参数和工艺,以达到最佳效果。

参考文献

[1]《岩心钻探规程(试行)》.

[2]《金刚石岩心钻探操作规程》.

[3]《金刚石绳索取心钻进操作规程》.

[4]《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》.

论文作者:谭海峰

论文发表刊物:《建筑知识》2017年14期

论文发表时间:2017/7/17

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甘溪水轮泵水电站枢纽工程帷幕灌浆防渗处理论文_谭海峰
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