巖溶地質(zhì)段帷幕灌漿處理與施工

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1.1 工程規(guī)模

    風(fēng)營(yíng)水電站位于貴州省修文縣與黔西縣交界的烏江干流六廣河段，是烏江干流上的第三個(gè)梯級(jí)電站。工程樞紐由碾壓混凝土重力壩、右岸引水發(fā)電系統(tǒng)及地下廠房和左岸導(dǎo)流洞與明渠等組成，電站裝機(jī)容量600MW（3×200MW）。大壩最大高度115.7m，水庫(kù)正常蓄水位837m，死水位822m。帷幕灌漿14萬(wàn)余米。

    1.2 帷幕灌漿施工特性

    本工程采用高壓（最大4MP）、小口徑（Ф56）、自上而下、孔口封閉、孔內(nèi)循環(huán)的灌漿施工工藝，灌注材料為水泥、粉煤灰混合漿液，采用0.7:1、0.5:1兩個(gè)比級(jí)，左岸EL783帷幕灌漿工程各項(xiàng)灌漿參數(shù)如下表：

項(xiàng)目

單位

左783

帷幕線長(zhǎng)

m

854

灌漿孔數(shù)

孔

501

灌漿量

m

25756

最大灌漿壓力

Mpa

廠壩區(qū)4,非廠壩區(qū)3

設(shè)計(jì)防滲標(biāo)準(zhǔn)

Lu

廠壩區(qū)∠2 非廠壩區(qū)∠3

    1.3 工程地質(zhì)情況慨述

    索風(fēng)營(yíng)電站壩址區(qū)為烏江峽谷地形，深切300余m。兩岸巖層基本呈單斜產(chǎn)出，總體走向橫切河谷，傾向上游。防滲帷幕主要在玉龍山灰?guī)r（T₁y²）厚層～薄、極薄層灰?guī)r中進(jìn)行，自壩肩向兩岸基本呈直線延伸，其線路較長(zhǎng)，地質(zhì)條件較為復(fù)雜，區(qū)內(nèi)巖溶發(fā)育，受地形地貌巖性及地質(zhì)構(gòu)造的影響，左岸有S₆₃巖溶管道系統(tǒng)，右岸有K₁₁巖溶系統(tǒng)。巖石透水性受巖溶、斷層、裂隙等影響，屬?gòu)?qiáng)～中等透水巖組，并因巖溶、斷層、裂隙的不均勻分布表現(xiàn)出透水性的不均一性，防滲條件較為復(fù)雜。

    2、不良地質(zhì)段帷幕灌漿的施工處理

    索風(fēng)營(yíng)電站左岸EL783灌漿隧洞不良地質(zhì)段，主要是指F0-190~F0-230樁號(hào)段，該洞段在開(kāi)挖時(shí)揭露一大型充填性溶洞，屬于S63巖溶管道系統(tǒng)，主要填充物為黃泥夾塊石，深度為20~30米，帷幕灌漿施工難度非常大，如果處理不好將嚴(yán)重影響施工質(zhì)量及施工進(jìn)度，并大大增加工程投資。

    最初按照原設(shè)計(jì)進(jìn)行灌漿施工時(shí)，大部分孔均有回漿，并能升起一定壓力，耗灰量特別大，長(zhǎng)時(shí)間打不起壓力，一直處于低壓狀態(tài)；灌漿壓力逐漸升至1.5MP左右，底板出現(xiàn)整體抬動(dòng)，局部抬動(dòng)達(dá)0.5米。分析原因主要是因?yàn)樵摬课话l(fā)育全充填型溶洞，灌漿時(shí)應(yīng)靠壓力用灌漿材料將黃泥擠開(kāi)填充或把黃泥擠壓密實(shí)，達(dá)到防滲的目地，耗灰量大是正常的；另外抗抬錨桿較短（3m），沒(méi)有錨入堅(jiān)固的巖石之中，加之地質(zhì)條件因素，使底板整體受力，直接導(dǎo)致底板整體抬動(dòng)。

    經(jīng)參建四方共同研究決定采取以下措施：1）在F0-194~F0-230樁號(hào)段帷幕孔外側(cè)50cm處各布置一排輔助帷幕孔，孔距2.5m，孔深15m，位置與帷幕孔相對(duì)應(yīng)，分兩序灌漿，每孔分三段（3m、6m、6m）進(jìn)行純壓式自上而下灌漿；灌漿壓力為I序孔0.5~0.8MP，II序孔為1MP，灌注漿液水膠比為0.5：1的濃漿，無(wú)回漿的孔在待凝三次后灌注1：1的水泥砂漿，目地是控制漿液擴(kuò)散范圍，以減少投資，加快施工進(jìn)度。2）在輔助帷幕孔灌漿完結(jié)束后掃孔至孔底插入Ф32（L=15m）的錨桿，錨桿外端與襯砌底板的鋼筋混凝土連接，以增加底板的抗抬能力。

    經(jīng)以上措施處理完畢后才開(kāi)始主帷幕孔施工，施工情況明顯好轉(zhuǎn)，抬動(dòng)問(wèn)題也基本解決了,但灌漿孔施工到5米以下時(shí)，出現(xiàn)了新的問(wèn)題：灌漿過(guò)程中無(wú)法達(dá)到設(shè)計(jì)壓力（4MP），當(dāng)壓力在2MP以上時(shí)，下漿量明顯增大，基本無(wú)回漿，長(zhǎng)時(shí)間無(wú)法結(jié)束；但是當(dāng)壓力控制在2MP以內(nèi)時(shí)，灌漿比較正常，下漿量逐漸降低直至結(jié)束。

    針對(duì)此情況，建監(jiān)設(shè)施四方多次現(xiàn)場(chǎng)觀察、分析原因主要是因?yàn)榈蛪汗酀{后的巖層強(qiáng)度比較低，當(dāng)壓力超過(guò)2MP時(shí)，低壓帷幕就被擊穿了。經(jīng)反復(fù)研究后決定，采用分級(jí)升壓，先按５０％設(shè)計(jì)壓力（2MP）施工，其它參數(shù)不變，施工結(jié)束后按照規(guī)范要求打檢查孔，進(jìn)行鉆孔取蕊，分段壓水試驗(yàn)，不合格部位再進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)處理。因該處地質(zhì)條件復(fù)雜，監(jiān)理要求增加檢查孔密度，按灌漿孔的１５％布孔，該部位共布置檢查孔４個(gè)，檢查孔的取芯情況較好，可見(jiàn)大量水泥結(jié)石充填于巖石裂隙中，且充填情況較好，但壓水試驗(yàn)透水率有７段不合格，最大為q=6.16Lu，且有集中分布現(xiàn)象，補(bǔ)強(qiáng)前壓水試驗(yàn)成果統(tǒng)計(jì)如表1。

表1 補(bǔ)強(qiáng)前壓水試驗(yàn)成果統(tǒng)計(jì)表

檢查孔號(hào)

透水率范圍值（Ｌｕ）

透水率平均值（Ｌｕ）

壓水

總段數(shù)

不合

格段數(shù)

備注

JC14

0~3.90

0.91

12

3

 

JC15

0~3.32

0.99

12

3

 

JC16

0~2.10

0.67

12

0

 

JC44

0~6.16

0.61

12

1

 

    鑒于以上情況，經(jīng)建監(jiān)設(shè)施四家共同研究決定對(duì)該部位進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)灌漿，具體方案是加大帷幕寬度，在該部位帷幕線上游增加一排帷幕孔，孔距2.5m，同時(shí)將灌漿壓力達(dá)到設(shè)計(jì)值（4MP），監(jiān)理部對(duì)施工過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)督見(jiàn)證，施工情況良好，各項(xiàng)參數(shù)都能滿足設(shè)計(jì)要求。

    施工完畢后對(duì)該部位布置了兩個(gè)檢查孔，取芯、壓水情況良好，有大量水泥結(jié)石，壓水試驗(yàn)透水率均小于2Lu，符合設(shè)計(jì)要求，證明補(bǔ)強(qiáng)效果顯著，工程質(zhì)量良好，補(bǔ)強(qiáng)后壓水試驗(yàn)成果統(tǒng)計(jì)如表2。

表2 補(bǔ)強(qiáng)后壓水試驗(yàn)成果統(tǒng)計(jì)表

檢查孔號(hào)

透水率范圍值（Ｌｕ）

透水率平均值（Ｌｕ）

壓水

總段數(shù)

不合

格段數(shù)

備注

JC52

0~1.6

0.38

11

0

 

JC53

0~0.98

0.44

11

0

 

    結(jié)語(yǔ)：

    通過(guò)對(duì)索風(fēng)營(yíng)電站左岸EL783灌漿隧洞F0-194~F0-230溶洞段進(jìn)行帷幕灌漿施工處理可知，對(duì)地質(zhì)條件差，巖溶發(fā)育，特別是發(fā)育較大的填充型巖溶部位進(jìn)行帷幕灌漿時(shí)，可考慮采取了增加抗抬錨桿、設(shè)置低壓輔助帷幕孔、灌注砂漿、先低壓灌漿后高壓補(bǔ)強(qiáng)等施工工藝，既確了保工程質(zhì)量、進(jìn)度，又可以節(jié)約投資，不失為一種處理充填性溶洞帷幕灌漿的好方法。