陳勝利,許元豪

(中國葛洲壩集團二公司,成都,610091)

1 工程概述

錦屏二級進水口工程主要施工項目有:進水口攔污柵土建和金結設備安裝、1#～4#引0+000～引0+128m隧洞混凝土襯砌、引0+095m～引0+110m事故閘門井土建和金結設備安裝、縱向圍堰等。進水口度汛標準為全年P=5%頻率洪水,Q=8850m3/s,進水口水位 1653.93m,縱向圍堰設計高程為1641m,即為汛期過水圍堰。根據進水工程總體施工進度計劃安排,2010年汛期(每年5月中旬至11月底)圍堰過水由事故閘門擋水,確保1#～4#引水隧洞下游開挖、支護、混凝土襯砌的正常施工。

錦屏二級進水口工程目前施工形象:攔污柵底板墊層全部完成;引水隧洞引0+032m～引0+110m混凝土襯砌全部完成;事故閘門井高程1649m以下土建及金結設備安裝全部完成;事故閘門室啟閉機滿足運行條件。

根據設計資料表明,4條引水隧洞進水口洞身段圍巖為弱～微風化T14綠砂巖和T2z2大理巖,在T14綠砂巖洞段圍巖較破碎,圍巖類別Ⅲ類為主,局部為Ⅳ類。

2 滲漏處理方案

2010年6月4日雅礱江錦屏二級進水口圍堰處水位為1638m,1#～4#事故閘門順利下閘并開始對基坑充水。充水后1#～4#事故閘門滲水量均小于設計規(guī)定,但由于地質原因存在繞滲,即滲水沿基巖繞過事故閘門井(引0+032m～引0+110m)已襯砌段,在引 0+110m～引 0+120m段有大量滲水。據統計,基坑水位為1630m時,每條引水隧洞的繞滲流量為140m3/h～160m3/h;基坑水位為1646m時,每條引水隧洞的繞滲流量為 400m3/h～480m3/h。若水位1653.93m時,其繞滲量會更大。

針對進水口1#～4#事故閘門井后繞滲現象,為確保汛期西端引水隧洞洞內施工安全,錦屏建設管理局2010年6月10日組織設計、監(jiān)理、施工單位召開了處理方案討論會,決定在事故閘門后檢修豎井內邊墻及底板布置一道防滲帷幕,帷幕樁號引 0+106.5m,帷幕灌漿高程 1616m～1646m,灌漿孔入巖15m,間距2.0m(圖1)。

3 施工布置

3.1 排架搭設

施工排架:用于施工人員操作、鉆孔設備就位平臺等。采用腳手架鋼管和扣件搭設,搭設基本參數為立桿橫距1.2m、縱距1.2m、步距1.5m,排架寬6m,施工均布荷載為0.37kN/m2。排架搭設滿足相關規(guī)范要求,并進行驗算。

圖1 帷幕灌漿孔布置、分序、分段圖

材料堆放平臺:主要用于存放灌漿所需水泥。采用腳手架鋼管和扣件搭設,搭設基本參數為立桿橫距1.2m、縱距1.2m,搭設高度0.5m,面積不小于50m2。

3.2 水、電系統布置

供水系統:從現場已有的主供水管接φ50mmPVC管至用水部位。

供電系統:主要用電設備有地質鉆機、水泥灌漿泵、高速攪拌機、低速攪拌機、電焊機、送漿泵等,總功率為346.7kW,從現場已有供電系統就近引用。

3.3 制漿系統

制漿平臺搭設:兩個制漿站平臺均采用腳手架鋼管和扣件搭設,搭設基本參數為立桿橫距1.2m、縱距 1.2m,搭設高度 1m,面積不小于36m2。

制漿站:在1#閘門和3#閘門豎井頂部位置設2個制漿站。由于供漿線路較長,供漿難度大,為減少材料損耗和確保供漿管路暢通,在距離制漿站30m～50m處再修建兩個水泥漿液中轉站。

制漿站設備:每個制漿站布置1臺高速攪拌機和1臺BW200/40泥漿泵。

3.4 污水處理系統

施工現場附近修建沉淀池和集水池。沉淀池和集水池采用M7.5漿砌塊石砌筑,底板及側墻厚均為30cm,其容量不小于15m3。

采用污水泵將施工過程中產生的泥、漿和廢水抽排至沉淀池,經沉淀處理滿足達標排放要求的廢水,用排污泵排放。沉淀池應定期清理,沉淀池內的水泥結塊用挖掘機或人工手風鉆鑿出,并運至指定棄碴場。

4 灌漿孔位布置

4.1 抬動觀測孔布置

在每個檢測豎井底部布置1個抬動觀測孔,鉆孔方向為垂直向;在每個檢測豎井兩側高程1618m～1632m范圍分別布置2個抬動觀測孔,鉆孔方向為水平向。每個檢測豎井共計5個抬動觀測孔,4個豎井總計20個抬動觀測孔。抬動觀測孔鉆孔深度為19m,鉆孔孔徑φ91mm,抬動觀測裝置按照圖2結構型式安裝。

圖2 抬動觀測孔結構

鉆孔達到預定孔深后,在孔內下置內徑φ25mm的內管,之后注入1m高度的濃水泥漿,接著在內管外套一根內徑φ50mm的外套管,待凝24h后在φ50mm的外套管與鉆孔孔壁之間填入粉細砂至孔口,將φ50mm保護管與上部混凝土蓋板固定,最后將各管之間管口部分用麻絲填實,用水泥砂漿將孔口密封,以免水泥漿進入各管之間將各管鑄死。在φ25mm鋼管上端安裝千分表支架及千分表,另在千分表旁的混凝土蓋板上鉆設一小孔,插入1根φ20mm 鋼筋,再在豎筋上焊上一橫桿,使橫桿與千分表變形傳感器接觸后,調試千分表讀數歸“0”,則系統安裝完成。

4.2 灌漿孔布置

每個豎井布置灌漿孔33個,間距2.0m,入巖深度15.0m,混凝土襯砌厚度為2.0m,每個孔總深度為17.0m?？孜徊贾谩@孔方向及深度孔位布置見圖 1。鉆孔孔徑灌漿孔孔徑不小于φ75mm。

4.3 灌后檢查孔布置

為了檢查灌漿效果,根據監(jiān)理和設計要求,在灌漿區(qū)內布置灌后檢查孔,鉆孔孔徑φ75mm,孔深同灌漿孔。

5 灌漿施工

5.1 鉆灌施工次序

先施工底板5個孔,再施工檢測豎井井壁兩側的灌漿孔。灌漿按逐序加密的原則進行施工,灌漿分兩序(詳見附圖1),先施工Ⅰ序孔,再施工Ⅱ序孔。灌漿結束14d后,施工灌后檢查孔。

5.2 鉆孔

鉆孔采用XY-2地質鉆機、金鋼石鉆頭,清水鉆進。鉆孔孔口位置與設計位置的偏差原則上不大于10cm,但根據閘門檢測豎井混凝土內鋼筋布置情況,可適當調整鉆孔孔位。鉆孔深度與設計深度偏差不大于20cm。防滲灌漿孔開孔孔徑為φ91mm,終孔孔徑為φ75mm,灌后檢查孔孔徑為φ75mm。開孔時嚴格控制孔位,利用羅盤和水平尺校正鉆孔角度,確保鉆孔孔位和鉆孔方向符合設計要求。

在鉆孔過程中,遇有掉塊或塌孔難以鉆進時,可先進行灌漿處理,再行鉆進。

鉆孔段長的劃分,各帷幕防滲灌漿孔的接觸段深至基巖內孔深3m,灌漿孔和灌后檢查孔段長初步劃分見表1,特殊情況下可適當縮短或加長;基巖完整段每孔可按照兩段進行施工(第一段3m、第二段12m);第二段基巖3m深至基巖15m深。

表1 灌漿分段長度

5.3 裂隙沖洗和壓水試驗

5.3.1 裂隙沖洗。各孔段灌漿前均采用壓力水進行裂隙沖洗,沖洗時間可至回水清凈時止或不大于20min,孔內沉積厚度不大于20cm。沖洗壓力為灌漿壓力的80%,且不大于1.0MPa。

5.3.2 壓水試驗。灌漿前做簡易壓水,可結合裂隙沖洗進行,壓力為灌漿壓力的80%,并不大于1.0MPa,壓水時間 20min,每5min測讀一次壓入流量,取最后的流量值作為計算流量,其成果以透水率q(Lu)表示。

灌后檢查孔壓水自上而下分段進行,采用單點法。單點法壓水試驗壓力為灌漿壓力的80%,且不大于1MPa,在穩(wěn)定的壓力下每3～5min測讀一次壓入流量,連續(xù)四次讀數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1L/min,壓水試驗即可結束,取最終值計算透水率。

5.4 水泥灌漿

5.4.1 灌漿材料

灌漿水泥采用 P.O.42.5級普通硅酸鹽水泥。灌漿水泥的品質必須符合GBI75-05的標準,并對提供到現場的P.O.42.5級普通硅酸鹽水泥進行抽樣檢測,不合格者不得使用。水泥漿液一般使用純水泥漿液,在滲透性強,吃漿量大的部位,在灌漿過程中可在水泥漿液中摻入速凝劑等外加劑。速凝劑擬選用水玻璃。

5.4.2 漿液制備

灌漿漿液優(yōu)先采用純水泥,漿液水灰比0.5～0.8∶1,漿液結石強度不小于25MPa。當純水泥漿灌注效果有限或遇到出水孔道時,可采用水泥——水玻璃雙液漿灌注,漿液水灰比 0.5～0.8∶1,水玻璃模數 2.4m～3.0m,濃度 30～45波美度,水泥漿與水玻璃體積比1∶1～1∶0.5,漿液結石強度不低于20MPa。

漿液制備采用ZJ-1000高速攪拌機制漿,BW200/40泵送漿,3SNS灌漿泵灌漿。灌注漿液攪拌時間不少于30s,漿液攪拌結束后,直接由送漿泵送入低速攪拌機的攪拌桶中,供灌漿使用。

水泥漿液溫度應保持在5℃～40℃,否則予以廢棄;灌注漿液自制備至用完時間不超過4h,超過4h應予廢棄。

制漿材料使用前經稱量,稱量誤差小于5%。水泥等固相材料采用重量稱量法,制漿用水等采用體積稱量法。

水泥漿液采用比重計校準其濃度是否與應配濃度相同。制漿站、中轉站應每30min測定一次漿液比重,灌漿站每10min測定一次漿液比重并記錄備查。

5.4.3 施工工藝

采用孔口封閉,孔內循環(huán)的灌漿施工方法。具體施工工藝流程如圖3。

圖3 孔內循環(huán)、孔口封閉灌漿法施工流程

5.4.4 灌漿壓力

灌漿泵與灌漿孔口均安設有壓力表,使用壓力應在壓力表極限刻度的1/4～3/4范圍內,灌漿壓力以孔口壓力表中值壓力為準,且壓力表波動不超過灌漿壓力的20%。各孔段灌漿壓力參照表2執(zhí)行。

表2 各灌漿孔壓力

5.4.5 變漿原則

灌漿漿液應由稀至濃逐級變換。漿液變換原則為:

(1)當灌漿壓力保持不變,注入率持續(xù)減少時,或注入率不變而壓力持續(xù)升高時,不得改變水灰比。

(2)當某一比級漿液注入量已達300L以上,或灌漿時間已達30min,而灌漿壓力和注入率均無改變或改變不顯著時,應改濃一級水灰比漿液繼續(xù)灌注。

(3)當注入率大于30L/min時,可根據具體情況越級變濃。

5.4.6 灌漿結束條件

在最大設計壓力下,注入率不大于 1L/min后,繼續(xù)灌注 30min結束。灌漿結束后,采用0.5∶1的濃漿“全孔灌漿封孔法”封孔。

5.4.7 特殊情況處理

(1)灌漿過程中如發(fā)現冒漿、漏漿時,應視具體情況采取嵌縫、表面封堵、低壓、濃漿、限流、限量、間歇、待凝等方法處理。

(2)相鄰孔串漿時:若被串孔正在鉆進,應立即停止鉆孔;當串漿量大時,如條件允許,如串漿孔具備灌漿條件,可一泵一孔對互串孔進行并聯灌漿,各孔灌漿壓力要求接近,此時防止混凝土抬動超過允許值,否則可用漿塞于串孔被串部上方1m～2m處,待灌漿孔灌漿結束后再對串漿孔進行掃孔、沖洗,再后繼續(xù)鉆進或灌漿。若串漿較遠,可采用濃漿施灌。若無效,結束灌漿,必要時在附近鉆孔進行補強灌漿。

(3)當灌漿壓力或注入率突然改變較大時,立即查明原因,采取相應的處理措施。

(4)當采用最大濃度漿液施灌但吸漿量很大而不見減少時,可采用間歇灌漿法,同時可摻入速凝劑,如因加入速凝劑而使吸漿量突然減少則應停止使用摻合料。

(5)灌漿過程中如遇到耗漿量特大的孔段,當耗灰量大于500kg/m時,則采取間歇或限壓、限流等措施;當耗灰量大于1000kg/m時,則待凝8h后掃孔復灌。

(6)灌漿必須連續(xù)進行,若因故中斷,按下述原則處理:盡快恢復灌漿。中斷超過30min應立即沖洗鉆孔,再恢復灌漿;若無法沖洗或沖洗無效,則應進行掃孔,再恢復灌漿?；謴凸酀{時,使用開灌比級的水泥漿灌注,如注入率與中斷前相近,即可采用中斷前水泥漿的比級繼續(xù)灌注;如注入率較中斷前減少較多,逐級加濃漿液繼續(xù)灌注;如注入率較中斷前減少很多,且在短時間內停止吸漿,進行掃孔和沖洗后再灌或采取其他補救措施。

(7)在有涌水的孔段灌漿,當涌水壓力超過0.2MPa時,一般采取下列措施:灌漿前測定涌水壓力與涌水量;盡量縮短灌漿段長;灌漿結束后屏漿時間不小于60min;待凝時間不得少于48h。

當涌水壓力小于0.2MPa時,也可參照上述措施處理。

(8)抬動變形控制。當發(fā)生抬動變形時,若抬動值小于0.1mm且增長緩慢,正常灌注;若抬動值在0.1mm～0.2mm之間時,采用低壓力小流量灌注,灌注一定時間后,再緩慢升壓并最終達到設計壓力;若抬動值增長迅速,超過允許值0.2mm時,立即降低灌漿壓力,并報告值班工程師,研究采取有效補救措施。

5.4.8 灌漿效果檢測

(1)灌漿結束后及時會同監(jiān)理進行質量檢查。灌后檢查孔施工在該灌區(qū)灌漿全部結束14d后進行。

(2)灌后檢查孔施工采用XY-2鉆機、雙管單動鉆具鉆進,并按設計、監(jiān)理要求進行取芯。鉆孔時合理控制回次鉆進長度,按取芯次序統一編號,填牌裝箱,芯樣拍照,繪制鉆孔柱狀圖并進行巖芯描述。檢查結束后進行灌漿和封孔。

(3)灌漿質量以檢查孔壓水試驗成果為主,并結合對施工記錄、成果資料和檢驗測試資料的分析,進行綜合評定。

(4)檢查孔的數量為灌漿孔總數的10%,一個單元內,至少布置一個檢查孔,擬在每個檢測豎井布置2個檢查孔,檢查孔孔徑75mm。灌后檢查孔巖芯采取率大于85%。

(5)檢查孔壓水試驗采用單點法,壓水壓力為相應灌漿段灌漿壓力的80%。

(6)灌漿質量檢查標準要求透水率q≤3lu?；炷僚c基巖面及以下一段壓水檢查合格率為100%,其余各段合格率在90%以上,不合格試段的透水率不超過規(guī)定值的150%,且不合格試段分布不集中。

(7)經檢查合格的檢查孔,按照灌漿孔要求進行封孔灌漿。

6 資源配置

6.1 人員配置

施工人員配置按照4個鉆灌施工機組、1個輔助組,按兩班作業(yè)的工作方式進行考慮。

輔助組主要包括制漿站、電工、供水等人員,后勤組主要包括現場值班技術人員、質安人員、內業(yè)技術人員、物資材料人員、修配等。

本次施工,總計需要各類施工人員146人(見表3)。

表3 施工人員計劃

6.2 施工主要機械設備

主要施工機械設備見表4。

表4 主要施工機械設備

7 實施效果

根據《水利水電工程鋼閘門制造安裝及驗收規(guī)范》(DL/T5018-2004),“閘門在承受設計水頭壓力時,通過任意1m長止水范圍內漏水量每秒不應超過0.1L”的規(guī)定計算,1#～4#事故閘門每扇寬 10.92m、高11.8m,則(10.92m+11.8m)×2×0.1=4.544L/s,每小時滲水量為4.544L/s×3600s=16358.4L/h,即 16.3584m3/h。采取以上方法處理后,對1#～4#每個豎井的滲流量進行檢測,1#豎井為 15.64m3/h,2#豎井為13.21m3/h,3#豎井為 15.83m3/h,4#豎井為12.18m3/h,滿足設計要求。