彭 維

（湖南澧水流域水利水電開發(fā)有限責(zé)任公司 長(zhǎng)沙市 410014）

1 工程概況

皂市水利樞紐工程位于澧水支流渫水下游，壩址下距石門縣皂市鎮(zhèn)2 km。擋水壩為碾壓混凝土重力壩，最大壩高88m，設(shè)計(jì)水頭80.0m，最大庫(kù)容14.39億m3。該工程是一個(gè)具有防洪、發(fā)電、航運(yùn)等綜合效益的大(Ⅰ)型水利水電工程。

壩基巖體為泥盆系中統(tǒng)云臺(tái)觀組，由上游至下游依次為 D2y2-2、D2y2-1、D2y1-2、D2y1-1等巖層，以石英砂巖為主，夾少量薄層粉砂巖、頁巖。巖層傾向上游偏左岸，傾角 55°～65°，巖石強(qiáng)度高，透水性中等，局部區(qū)域強(qiáng)透水。壩基部分地段存在斷層破碎帶、軟弱夾層、風(fēng)化深槽、裂隙密集帶等地質(zhì)缺陷，局部區(qū)域強(qiáng)度較低、透水性大。因此，壩基須采取固結(jié)灌漿措施提高基礎(chǔ)承載能力。

在總結(jié)2011年基礎(chǔ)現(xiàn)場(chǎng)灌漿試驗(yàn)成果的基礎(chǔ)上，確定了大壩基礎(chǔ)固結(jié)灌漿的施工技術(shù)方案和技術(shù)參數(shù)，即在1.5m墊層混凝土蓋重下鉆孔固灌，孔排距為2m×2m，灌漿壓力第一段為0.3MPa，第二段為（0.5～0.7）MPa，開灌水灰比為 3∶1。 每一壩段都布置了抬動(dòng)觀測(cè)檢查孔，試圖通過嚴(yán)密監(jiān)視基礎(chǔ)抬動(dòng)情況來保證固結(jié)灌漿施工質(zhì)量。同時(shí)設(shè)計(jì)單位出具了詳細(xì)的灌漿施工技術(shù)要求，施工單位制定了較詳細(xì)的施工技術(shù)方案，并在開工前還進(jìn)行了生產(chǎn)性試驗(yàn)，一切工作準(zhǔn)備就緒后，才正式開始固結(jié)灌漿施工。

2 固結(jié)灌漿時(shí)發(fā)生超值抬動(dòng)

灌前生產(chǎn)性試驗(yàn)成果認(rèn)為，固結(jié)灌漿所采用的孔排距、灌漿壓力、開灌水灰比等灌漿參數(shù)基本上適合于壩基巖體結(jié)構(gòu)特征。但必須密切關(guān)注抬動(dòng)變形情況，防止在串漿、冒漿及大面積施工時(shí)發(fā)生混凝土抬動(dòng)。正是基于這一點(diǎn)，在實(shí)施時(shí)，嚴(yán)格要求按技術(shù)要求施工，嚴(yán)密監(jiān)視抬動(dòng)變形情況，避免多孔同時(shí)灌漿或并聯(lián)灌漿。按照這一要求，承包人順利完成了第13號(hào)壩塊的施工，施工中雖發(fā)生抬動(dòng)變形的頻率較大，但因進(jìn)行了嚴(yán)密監(jiān)視，將抬動(dòng)值控制在了允許變形范圍內(nèi)，通過待凝的手段達(dá)到了灌漿效果。

在進(jìn)行第12#壩段第13排Ⅱ序孔第6號(hào)孔灌漿時(shí)，情況出現(xiàn)了異常。該孔在進(jìn)行簡(jiǎn)易壓水時(shí)（壓力為0.1MPa），吸水率達(dá)到了266 L u，隨后按3∶1水灰比開灌，依據(jù)逐步升壓，漿液逐級(jí)變濃的原則，初始灌漿壓力為0.17MPa，以后一直不能升壓，停灌待凝時(shí)的漿液濃度為0.5∶1，共維持低壓濃漿灌注了近7 h，灌入水泥6 896 kg。因上、下游兩個(gè)抬動(dòng)觀測(cè)孔距該孔較遠(yuǎn)，沒能在數(shù)據(jù)上反映該孔的抬動(dòng)變形情況，但承包人在次日凌晨清理作業(yè)面時(shí)，從11#壩段與12#壩段錯(cuò)臺(tái)的情況發(fā)現(xiàn)了12壩段發(fā)生了超值抬動(dòng)，初步判斷抬動(dòng)值達(dá)到了近20mm。

3 固結(jié)灌漿抬動(dòng)檢查

事件發(fā)生后，建設(shè)各方非常重視，迅即成立了抬動(dòng)調(diào)查小組。抬動(dòng)調(diào)查小組制定了調(diào)查方案，擬通過聲波測(cè)試、壓水試驗(yàn)、孔內(nèi)彩電、鉆孔取芯等手段全面了解抬動(dòng)的范圍、幅度、抬動(dòng)面位置以及抬動(dòng)原因，詳見附圖。在獲得綜合檢查成果（附表）的基礎(chǔ)上，再行提出處理辦法。

附圖 抬動(dòng)檢查平面布置圖

附表 抬動(dòng)檢查綜合成果匯總表

3.1 聲波測(cè)試

聲波檢測(cè)共布置7組，其中 11＃、12＃壩段各布置1組，其余5組在12＃壩段。聲波觀測(cè)儀器系統(tǒng)由RS－ST01C型智能聲波測(cè)試儀、HX－GMM-S60C型超磁致大功率發(fā)射源和35KHZ增壓式柱狀換能器組成，最小采樣間隔為0.14 us。聲波檢測(cè)按照《皂市水利樞紐基礎(chǔ)巖石彈性波檢測(cè)技術(shù)要求》進(jìn)行了3孔對(duì)穿跨孔和單孔測(cè)試。聲波測(cè)試點(diǎn)步距為10 cm，各個(gè)測(cè)區(qū)平均波速在3 500m/s左右，最低為2 800m/s，反映基礎(chǔ)整體性狀較好,基巖經(jīng)固灌后，聲波值普遍得到了提高。X6孔的單孔聲波值在混凝土面以下1.4m和1.8m處分別突降至2 400 m/s和2 550m/s左右，X7孔的單孔聲波值在混凝土面以下2.2m處突降至2 550m/s，X11孔的單孔聲波值在混凝土面以下1.4m處突降至2 450m/s，反映這3個(gè)孔在這些部位可能存在地質(zhì)缺陷或抬動(dòng)影響。

3.2 鉆孔取芯

在 11#、12#、13#壩塊共布置了 25 個(gè)取芯孔，其中11#和13#分別布置了4孔和3孔，12號(hào)布置了6個(gè)孔，另有兩個(gè)騎縫孔。取芯孔分為直徑168mm和直徑75mm的兩種孔徑。直徑168mm的鉆孔共8個(gè)，累計(jì)進(jìn)尺19.7m，其中混凝土進(jìn)尺15.79m，基巖進(jìn)尺3.91m。直徑75mm的鉆孔共17個(gè)，累計(jì)進(jìn)尺62.99m，其中混凝土進(jìn)尺34.49m，基巖進(jìn)尺28.5m。從取出的芯樣可以看出常態(tài)混凝土整體質(zhì)量較好，巖芯表面光滑，骨料分布均勻，結(jié)構(gòu)密實(shí)?；鶐r芯樣為紫紅色石英細(xì)砂巖，巖芯較破碎，但基巖與混凝土膠結(jié)情況良好。芯樣混凝土與基巖結(jié)合段或基巖段存在的水泥結(jié)石體和漿脈反映了固結(jié)灌漿吸漿情況，證實(shí)了基巖承載能力和防滲能力的有效提高。

3.3 壓水檢查

壓水檢查孔共布置了15個(gè)，其中11#和13#壩段各布置2個(gè)，12#壩段布置11個(gè)。檢查孔直徑為75mm，壓水采用單點(diǎn)法，自上而下分段進(jìn)行，壓力為0.1MPa。壓水檢查第一段深入基巖0.5m，第二段為基巖段（只有X6和X7兩孔，段長(zhǎng)1.9m）。從檢查成果來看，在0.1M Pa壓力下，檢查孔透水率在（0～3.55）L u。 透水率最大的兩段是 X8 和 X9（該部位沒有進(jìn)行固灌），透水率分別為2.88 L u和3.55 L u，基巖段（X6和X7兩孔第二段）的透水率都是1.6 L u。從數(shù)據(jù)方面分析，各段透水率是比較低的，反映了基巖總體的灌漿效果較好，滲透性差，也證實(shí)了抬動(dòng)面水泥漿填充飽滿，不存在不良結(jié)構(gòu)面和滲漏缺陷。

3.4 孔內(nèi)電視

孔內(nèi)電視共檢查16孔（未入巖除外），其中168mm的孔4個(gè)，Φ75mm的孔12個(gè)?？變?nèi)電視能較清晰地反映混凝土的密實(shí)度和均一性，反映混凝土與基巖的膠結(jié)情況和基巖裂縫的填充情況。從總體情況來看，混凝土澆筑質(zhì)量較好，混凝土與基巖的膠結(jié)良好，絕大部分孔可見結(jié)合部位或基巖淺表層裂隙有水泥漿（亦或水泥砂漿）填充，固結(jié)灌漿的吸漿情況和串漿情況由此可以得到印證。鑒于混凝土澆筑時(shí)，基巖面鋪設(shè)了水泥砂漿，而且澆筑過程中存在漿液集中現(xiàn)象，所以水泥漿（亦或水泥砂漿）填充情況也不足以反映墊層混凝土抬動(dòng)情況。但結(jié)合聲波測(cè)試和芯樣分析，可以肯定發(fā)生了抬動(dòng)的檢查孔有 D6、X6、X7、X11，很有可能發(fā)生了抬動(dòng)的檢查孔有 D4、D5、X4、X8、X9、X10、X12、X15、X17。 從水泥漿填充的密集程度和填充厚度分析，可以宏觀地判斷抬動(dòng)范圍基本在12#壩塊的0+22.7～0+39.7之間，而且偏向11#壩塊，集中在F2斷層部位，抬動(dòng)幅度不超過2 cm。

4 抬動(dòng)分析與處理

通過采用以上四種手段普查，以及結(jié)合固結(jié)灌漿施工情況，地形地質(zhì)情況和裂縫分布情況，從外表所見到的錯(cuò)臺(tái)情況綜合分析認(rèn)為，孔內(nèi)電視作為最直觀的手段，能有效地觀察到鉆孔內(nèi)的裂隙填充情況、層面膠結(jié)情況，是檢查抬動(dòng)情況的最有效手段。鉆孔取芯是孔內(nèi)電視的有效佐證，可以使裂隙填充和層面膠結(jié)情況得到印證，也是行之有效的主要手段。聲波測(cè)試和壓水檢查可以間接分析抬動(dòng)情況，從數(shù)據(jù)上判斷固結(jié)灌漿效果和基巖抬動(dòng)后的危害程度，從而酌情處理。通過以上四種手段檢查，經(jīng)綜合分析認(rèn)為：

（1）抬動(dòng)范圍基本在擬定范圍內(nèi)，而且偏向11#壩塊，集中在F2斷層部位，占12壩段基礎(chǔ)總面積的38%，抬動(dòng)幅度在20mm以內(nèi)。

（2）抬動(dòng)面多位于基巖與混凝土結(jié)合部位或基礎(chǔ)淺層部位。

（3）抬動(dòng)原因主要是混凝土基礎(chǔ)面裂隙比較發(fā)育，滲漏通道暢通，而且連片滲透，造成抬動(dòng)變形。

（4）抬動(dòng)面水泥漿充填飽滿，沒有不良結(jié)構(gòu)縫，可以認(rèn)為對(duì)基礎(chǔ)影響不大。

（5）控制抬動(dòng)變形的主要辦法是增加混凝土蓋重，嚴(yán)格分序施工，單孔灌注。

鑒于抬動(dòng)范圍所占混凝土塊的比例不大，抬動(dòng)幅度較小，且抬動(dòng)面為水泥漿所填充密實(shí)，因此認(rèn)為抬動(dòng)對(duì)壩基的承載能力影響甚微，但對(duì)抗滑穩(wěn)定會(huì)有一定影響?？紤]到12壩段下游與廠壩導(dǎo)墻相接，廠壩導(dǎo)墻在12壩段建基面處的寬度至少有12m（至95m高程時(shí)縮窄為3m），12壩段寬度只有15.5m，因此，可以說12壩段的下游部位（60m高程以上）被斷面積為262m2的廠壩導(dǎo)墻頂著，對(duì)抗滑穩(wěn)定極為有利（原設(shè)計(jì)沒有考慮）?；谏鲜鰧?duì)抬動(dòng)影響的判斷和12壩段穩(wěn)定的有利條件，決定對(duì)抬動(dòng)只進(jìn)行簡(jiǎn)單處理。首先，對(duì)壩體所有裂縫進(jìn)行化學(xué)灌漿;其次對(duì)12壩段通倉(cāng)布置兩層鋼筋，每層鋼筋網(wǎng)順流向?yàn)棣?8，垂直流向?yàn)棣?2；然后在抬動(dòng)區(qū)域增設(shè)Φ36＠200×200錨桿，錨桿入巖3m；最后對(duì)抬動(dòng)區(qū)域進(jìn)行補(bǔ)充固結(jié)灌漿，固結(jié)灌漿孔入巖（6～8）m，灌漿參數(shù)在原來基礎(chǔ)上稍有調(diào)整。