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        高滲透壓力條件下淺層灌漿施工工藝探討

        2017-03-09 01:53:33國(guó)權(quán)
        四川水力發(fā)電 2017年1期
        關(guān)鍵詞:錦屏孔口基巖

        殷 國(guó) 權(quán)

        (中國(guó)水利水電第七工程局成都水電建設(shè)工程有限公司,四川 成都 611130)

        高滲透壓力條件下淺層灌漿施工工藝探討

        殷 國(guó) 權(quán)

        (中國(guó)水利水電第七工程局成都水電建設(shè)工程有限公司,四川 成都 611130)

        基礎(chǔ)處理工程中的淺層灌漿因受施工工藝的限制,在進(jìn)行無蓋重灌漿時(shí)存在施工盲區(qū),進(jìn)行有蓋重灌漿時(shí)容易發(fā)生有害抬動(dòng)破壞。錦屏一級(jí)水電站水頭高度達(dá)300m,錦屏二級(jí)水電站最大埋深為2 525m,滲透壓力較高。在錦屏一、二級(jí)水電站施工過程中,通過不斷總結(jié)和改進(jìn)機(jī)具、灌漿材料、施工工藝方法,使高滲透壓力條件下淺層灌漿施工這一難題得到了有效的解決。介紹了所采用的施工工藝和取得的效果。

        高滲透壓力;淺層;灌漿;施工工藝;探討;錦屏一、二級(jí)水電站

        1 概 述

        錦屏一、二級(jí)水電站位于四川省涼山彝族自治州木里、鹽源、冕寧三縣交界處的雅礱江干流錦屏大河灣上,系雅礱江卡拉至江口河段五級(jí)開發(fā)的第一、二座梯級(jí)電站。電站工程地質(zhì)條件復(fù)雜,基礎(chǔ)處理工程量為國(guó)內(nèi)類似工程之最。施工過程中,孔口段0~5m灌漿后出現(xiàn)聲波不滿足檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)的孔段較多。項(xiàng)目部經(jīng)過不斷嘗試和總結(jié),對(duì)灌漿采用的機(jī)具、灌漿材料、施工工藝方法進(jìn)行了改進(jìn),使聲波檢測(cè)在后期的施工中合格率不斷提高。

        筆者介紹了所采用的施工工藝。

        2 高滲透壓力條件下淺層灌漿施工工藝

        2.1 壩基固結(jié)灌漿孔口段施工

        錦屏一級(jí)水電站壩基固結(jié)灌漿施工先進(jìn)行的是無蓋重灌漿,后進(jìn)行的是孔口段0~5m加強(qiáng)灌漿,陡坡壩段進(jìn)行的是引管灌漿。

        (1)無蓋重灌漿。

        灌漿壓力小,灌漿處理后較處理前改善不大。普通的灌漿塞長(zhǎng)度為1.2~1.5m,灌漿過程中在0~1.5m范圍內(nèi)會(huì)出現(xiàn)盲區(qū)。錦屏一級(jí)水電站壩基固結(jié)灌漿9~11#壩段灌后的檢查結(jié)果中的孔口段聲波不合格情況見表1。

        表1 孔口段聲波不合格情況表

        項(xiàng)目部對(duì)于不合格檢查孔均采用了以不合格檢查孔為中心、按9m×9m為一個(gè)單元布置補(bǔ)強(qiáng)灌漿孔的原則進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)灌漿處理,經(jīng)過補(bǔ)強(qiáng)灌漿后,不合格孔均滿足設(shè)計(jì)要求。補(bǔ)強(qiáng)灌漿典型布置情況見圖1。

        圖1 補(bǔ)強(qiáng)灌漿典型布置圖

        (2)有蓋重灌漿。

        在河床壩段,固結(jié)灌漿完成后,根據(jù)混凝土間歇期進(jìn)行了有蓋重固結(jié)灌漿。若灌漿塞卡在混凝土與基巖接觸面以下,則混凝土與基巖接觸面灌漿效果不能得到保證;若灌漿塞卡在混凝土與基巖接觸面以上,雖然混凝土與基巖接觸面灌漿效果能夠得到保證,但在高壓力作用下極易發(fā)生有害抬動(dòng)破壞。

        (3)引管固結(jié)灌漿。

        在陡坡壩段,固結(jié)灌漿完成后,根據(jù)混凝土間歇期進(jìn)行了引管固結(jié)灌漿。采用“單管單引”時(shí),灌漿采用純壓式;采用“雙管雙引”時(shí),灌漿采用循環(huán)式。兩種灌漿布置型式見圖2、3。

        圖2 單管單引布置圖

        采用“單管單引”的引管布置和灌漿方式不利于滲水、稀漿的排除,對(duì)灌漿孔封孔質(zhì)量有影響,而且普通水泥的單耗量極小、可灌性較差。考慮到壩基淺表0~5m是拱壩的重要持力層,同時(shí)0~5m引管固結(jié)灌漿還兼做大壩與基巖面?zhèn)鹊慕佑|灌漿,因此而將其調(diào)整為“雙管雙引”的布置方式,同時(shí)采用濕磨細(xì)水泥進(jìn)行灌注施工。

        圖3 雙管雙引布置圖

        從灌漿效果看,“雙管雙引” 的引管布置和灌漿方式的單位耗灰量大于“單管單引”的方式,能夠保證灌漿孔的封孔質(zhì)量。

        2.2 深孔帷幕灌漿中的孔口段施工

        從錦屏一級(jí)水電站已施工的部分壩段灌后聲波成果可以看出,受灌漿方式和灌漿壓力影響,孔口段5m范圍內(nèi)灌后的聲波測(cè)試成果多數(shù)不能滿足設(shè)計(jì)要求。

        對(duì)于孔口段0~5m以及接觸段灌漿,采用常規(guī)卡塞灌漿存在的缺陷表現(xiàn)為:①普通的灌漿塞長(zhǎng)度為1.2~1.5m,灌漿過程中,在0~1.5m范圍內(nèi)會(huì)出現(xiàn)盲區(qū);②灌漿壓力小,灌漿處理后較處理前改善不大;③灌漿塞卡在混凝土與基巖接觸面以下時(shí),混凝土與基巖接觸面灌漿效果不能得到保證;④灌漿塞卡在混凝土與基巖接觸面以上時(shí),雖然混凝土與基巖接觸面灌漿效果能夠得到保證,但在高壓力作用下極易發(fā)生有害抬動(dòng)破壞。

        經(jīng)過認(rèn)真進(jìn)行分析和總結(jié),項(xiàng)目部在工藝上做了一定的改進(jìn):①將孔口段0~5m改用膠球塞(加工成4個(gè)膠球,長(zhǎng)度為50cm左右),可以減小盲區(qū)的范圍;②接觸段鉆機(jī)定位加固→0~2m鉆孔→裂隙沖洗及壓水試驗(yàn)→孔口段灌漿→2~5m鉆孔→裂隙沖洗及壓水試驗(yàn)→第二段灌漿→待凝→擴(kuò)孔→鑲鑄孔口管。孔口段灌漿施工工藝流程見圖4。對(duì)于接觸段灌漿,有的專家認(rèn)為阻塞位置在混凝土面以下10~20cm時(shí),在壓力的作用下即可滿足設(shè)計(jì)要求。

        由于水電站帷幕灌漿孔口段要求100%合格,因此,該工藝在后期帷幕灌漿中得到了應(yīng)用及推廣,并進(jìn)行了更深入的總結(jié)。

        3 引水隧洞松動(dòng)圈防滲固結(jié)灌漿施工

        錦屏二級(jí)水電站水工隧洞高壓固結(jié)灌漿的目的是加固隧洞圍巖、封閉隧洞周邊巖體裂隙,提高隧洞圍巖的整體性和抗變形能力,增強(qiáng)圍巖的抗?jié)B能力。引水隧洞高壓固結(jié)灌漿的目的是通過灌漿在周邊形成一定深度的灌漿加固圈,使其成為隧洞承載和防滲阻水的主要結(jié)構(gòu)。為了減少作用在引水隧洞內(nèi)側(cè)襯砌結(jié)構(gòu)上的外水壓力和滲透梯度,防滲高壓固結(jié)灌漿利用在滲透水壓力作用下結(jié)構(gòu)滲透系數(shù)與所受滲透壓力成反比的滲流力學(xué)基本原理,通過合理的圍巖固結(jié)灌漿設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)了隧洞外層圍巖固結(jié)灌漿圈滲透系數(shù)較小,相應(yīng)承擔(dān)的外水滲透壓力大;內(nèi)層固結(jié)灌漿圈滲透系數(shù)較大,相應(yīng)承擔(dān)的外水滲透壓力小,即達(dá)到了隧洞圍巖滲透系數(shù)由外到內(nèi)逐層遞增,滲透水壓力由外到內(nèi)逐層遞減的效果,使圍巖固結(jié)灌漿圈成為承載高外水壓力的主要結(jié)構(gòu)。

        a—第一段鉆進(jìn);b、c—第一段灌漿;d—第二段鉆孔;e—第二段灌漿圖4 孔口段灌漿及孔口管安裝施工工藝流程圖

        防滲固結(jié)灌漿均為松動(dòng)圈的淺孔固結(jié)灌漿,基本孔深主要為6m,灌漿壓力要求達(dá)到6MPa,灌漿的防滲標(biāo)準(zhǔn)為1Lu,采用固結(jié)灌漿工藝,要求達(dá)到帷幕灌漿的防滲標(biāo)準(zhǔn)。因此,采取何種有效的措施保障固結(jié)灌漿在滿足圍巖加固和防滲質(zhì)量要求的條件下按期完成是該工程的重點(diǎn)之一。

        在工程施工過程中,經(jīng)過大量試驗(yàn),完成了循環(huán)式機(jī)械塞的改進(jìn)設(shè)計(jì)(圖5),經(jīng)過在錦屏二級(jí)水電站1#、2#引水隧洞使用循環(huán)式機(jī)械塞并予以全面推廣,在滿足質(zhì)量要求的同時(shí),降低了施工成本,節(jié)省了輔助時(shí)間,提高了施工效率,加快了施工進(jìn)度,受到了監(jiān)理、業(yè)主及設(shè)計(jì)單位的一致好評(píng)。

        1.漿管接頭螺栓;2.快速接頭;3.螺紋螺栓;4.三通管;5.螺栓管;6.加力螺帽;7.傳力軸承;8.外管;9.撞壓平衡板;10膨脹膠球;11.固定螺帽;12.內(nèi)管;13.傳力支架圖5 改進(jìn)型循環(huán)式機(jī)械塞示意圖

        改進(jìn)型循環(huán)式機(jī)械塞所使用的材料均為常規(guī)材料,易采購(gòu),單套塞包括圓管形膠球塞(5個(gè))、傳力支架(3個(gè))、擠壓平衡板(9塊)、推力軸承(1個(gè))、加力螺帽(1個(gè))、固定螺帽(1個(gè))、三通(1個(gè))、進(jìn)回漿管轉(zhuǎn)換器(1個(gè))、進(jìn)漿管(1根)、回漿管(1根)。

        由于采用了改進(jìn)型循環(huán)式機(jī)械塞灌漿工藝,無需加工預(yù)埋鋼管和孔口封閉的鋼材,減少了氣囊塞的購(gòu)買數(shù)量,大大節(jié)省了人力、財(cái)力,節(jié)省施工成本約1 200萬元,同時(shí)避免了孔口封閉灌漿法工藝的待凝等工序,節(jié)約了工期,提高了鉆灌工效,提前完成了錦屏二級(jí)水電站東端1#、2#引水隧洞的施工任務(wù)。

        4 結(jié) 語

        在錦屏一、二級(jí)水電站固結(jié)灌漿施工過程中,通過改進(jìn)施工工藝、灌漿設(shè)備,提高了高滲透壓力條件下淺孔灌漿的合格率。無蓋重補(bǔ)強(qiáng)工藝、有蓋重阻塞工藝、陡坡壩段“雙管雙引”循環(huán)灌漿工藝、引水隧洞改進(jìn)型循環(huán)式機(jī)械塞灌漿工藝經(jīng)過在錦屏工程中的大量實(shí)踐已經(jīng)比較成熟,在今后類似工程中具有較高的推廣應(yīng)用價(jià)值。

        (責(zé)任編輯:李燕輝)

        2016-09-09

        TV7;TV52;TV

        B

        1001-2184(2017)01-0105-03

        殷國(guó)權(quán)(1978-),男,四川成都人,副總經(jīng)理兼項(xiàng)目經(jīng)理,高級(jí)工程師,學(xué)士,從事水利水電、鐵路工程施工技術(shù)與管理工作.

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