代凌云

(江西省水利水電開發(fā)有限公司，南昌 330000)

1 工程概況

碧湖水庫(kù)工程位于屈曲河支流長(zhǎng)田河中游段，地理位置在田抗鄉(xiāng)境內(nèi)，水庫(kù)壩址則在王田河出口下游段175.0m峽谷處段。水庫(kù)壩址區(qū)與市區(qū)相距26.0km。水庫(kù)壩址區(qū)控制流域面積231.0km2，蓄水位正常值為3.74m，總庫(kù)容3012×104m3，供水、發(fā)電、灌溉設(shè)計(jì)總引水流量為12.3m3/s，水庫(kù)電站總裝機(jī)4.0MW，水庫(kù)主要用于供水、灌溉、發(fā)電等用途。

壩址處河流大致呈南東流向，過壩后基本呈正東流向，屬橫向谷，河谷呈“U”字型，較狹窄，谷底寬約35m，正常蓄水位高程處谷寬約160m，河底高程約為132m。左岸為河灣山脊，南東走向，軸線處山頂高程約為224m，岸坡坡度約40°；右岸為河間山脊，南東走向，軸線處山頂高程為186-195m，岸坡坡度約45°。工程區(qū)位于滸嶺背斜的北西翼，壩區(qū)巖層呈單斜，走向北東，傾向北西偏上游，產(chǎn)狀一般在NE35°-50°/NW∠35°-65°，部分呈北東東或近東西走向，見有5條規(guī)模稍大斷層及若干次生小斷層，節(jié)理裂隙發(fā)育。

2 試驗(yàn)準(zhǔn)備

本次水庫(kù)壩基固結(jié)灌漿試驗(yàn)選擇了S1和S2兩個(gè)試驗(yàn)區(qū)，S1區(qū)巖體主要為深灰色薄層灰?guī)r夾少量極薄層灰?guī)r巖性，結(jié)構(gòu)致密，但層間存在錯(cuò)動(dòng)，巖體自身強(qiáng)度高風(fēng)化性弱，由于存在卸荷作用，故巖體質(zhì)量不良。S2區(qū)巖體為灰-深灰色薄層灰?guī)r夾少量中厚灰?guī)r層，巖層層間存在明顯揉皺，呈碎鱗片狀，卸荷作用明顯，巖體質(zhì)量差。

天然條件下碧湖水庫(kù)壩址區(qū)巖體達(dá)不到混凝土壩基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)施工要求，必須通過固結(jié)灌漿加固處理，故實(shí)施本次固結(jié)灌漿試驗(yàn)。試驗(yàn)?zāi)康闹饕沁M(jìn)行壩基巖體固結(jié)灌漿加固處理措施可行性判斷，為灌漿施工提供適宜的灌漿材料、漿液設(shè)計(jì)比、灌漿孔間距、孔深、注漿壓力等參數(shù)取值，最后通過孔內(nèi)壓水試驗(yàn)、卸荷試驗(yàn)等進(jìn)行灌漿處理后巖體結(jié)構(gòu)質(zhì)量改善程度的分析，為固結(jié)灌漿施工方案優(yōu)化設(shè)計(jì)提供依據(jù)[1]。

3 灌漿試驗(yàn)過程及結(jié)果分析

3.1 灌漿量分析

根據(jù)對(duì)碧湖水庫(kù)壩基固結(jié)灌漿試驗(yàn)結(jié)果的統(tǒng)計(jì)與分析，所選取的兩個(gè)試驗(yàn)區(qū)灌漿量存在較大差別，兩個(gè)試驗(yàn)區(qū)灌漿量試驗(yàn)結(jié)果比較，見表1。

表1 兩個(gè)試驗(yàn)區(qū)灌漿量試驗(yàn)結(jié)果比較

根據(jù)對(duì)不同試驗(yàn)區(qū)試驗(yàn)結(jié)果的比較發(fā)現(xiàn)，兩個(gè)試驗(yàn)區(qū)巖體的可灌注性均較好，但缺乏均一性，表明區(qū)域內(nèi)巖體存在結(jié)構(gòu)及質(zhì)量等方面的差異。相比較而言，試驗(yàn)區(qū)S1巖體吃漿量更大，這也與區(qū)域巖體結(jié)構(gòu)特征基本吻合。

3.2 灌漿量影響因素

3.2.1 灌漿序次

根據(jù)表1碧湖水庫(kù)壩基固結(jié)灌漿量試驗(yàn)結(jié)果，灌漿序次是影響單位灌漿量的主要因素之一，兩個(gè)試驗(yàn)區(qū)單位灌漿量均隨灌漿序次的增加而迅速遞減：試驗(yàn)區(qū)S1內(nèi)序次Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ所對(duì)應(yīng)的單位灌漿量分別為967.12kg/m、422.14kg/m、223.66kg/m；試驗(yàn)區(qū)S2內(nèi)序次Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ所對(duì)應(yīng)的單位灌漿量分別為447.39kg/m、155.97kg/m、113.43kg/m。充分說明，在序次Ⅰ孔結(jié)束灌漿后試驗(yàn)區(qū)內(nèi)大部分裂隙均得到充填、延伸和擴(kuò)散，在序次Ⅱ孔灌漿后灌注效果進(jìn)一步加強(qiáng)，序次Ⅲ孔所耗費(fèi)單位灌漿量最少。

3.2.2 結(jié)構(gòu)面

通常情況下，斷層、擠壓破碎帶、陡傾角裂隙等單位灌漿量較大的試驗(yàn)段巖體均具有發(fā)育的構(gòu)造形跡，碧湖水庫(kù)壩基固結(jié)灌漿所選試驗(yàn)段結(jié)構(gòu)面屬于受灌巖體中較為吃灰的結(jié)構(gòu)面，且試驗(yàn)區(qū)S2巖體內(nèi)存在發(fā)育斷層且分布位置較高，導(dǎo)致其結(jié)構(gòu)面比試驗(yàn)區(qū)S1發(fā)育，巖體卸荷程度也高。

但結(jié)合地勘資料看，碧湖水庫(kù)壩基鉆孔巖芯獲取率不高，反應(yīng)巖石強(qiáng)度及破碎程度的RQD值[2]也偏低，所以對(duì)具體結(jié)構(gòu)面單位耗漿量歲灌漿序次變化的變動(dòng)情況存在一定分析難度，文章只能做出整體上的分析與評(píng)價(jià)。試驗(yàn)區(qū)S2內(nèi)埋深10m以內(nèi)淺部的小斷層雖然灌漿壓力小，但單位耗漿量均較大，從上至下總耗漿量和單位耗漿量分別在13380-48882kg及113.43-447.39kg/m范圍變動(dòng)，表明斷層帶具有較好的可灌注性，通過固結(jié)灌漿加固處理切實(shí)可行。

對(duì)于同一測(cè)孔內(nèi)存在陡傾角裂隙發(fā)育上下段的情況下，上段單位耗漿量比下段大，說明陡傾角裂隙具有較好的連通性，下部結(jié)構(gòu)面能得到充分的灌注與填充。

3.3 巖體透水率分析

灌漿試驗(yàn)結(jié)束后在兩個(gè)試驗(yàn)區(qū)設(shè)置檢查孔，進(jìn)行壓水試驗(yàn)檢查，壓水試驗(yàn)結(jié)果，見表2。

表2 壓水試驗(yàn)結(jié)果

由表2試驗(yàn)結(jié)果可知，試驗(yàn)區(qū)S1灌漿后檢查孔內(nèi)巖體的透水率<3Lu的區(qū)間段數(shù)為16段，在總試驗(yàn)段數(shù)中占比88.89%，巖體透水率3-6Lu和6-10Lu的區(qū)間段均為1段，分別占5.55%，符合固結(jié)灌漿試驗(yàn)相關(guān)規(guī)范；試驗(yàn)區(qū)S2灌漿后檢查孔內(nèi)巖體的透水率>10Lu的區(qū)段在總試驗(yàn)段中占比62.5%，巖體透水率較大，不符合灌漿試驗(yàn)規(guī)范要求。

3.4 灌漿效果及巖體質(zhì)量分析

3.4.1 測(cè)試方法

采用地球物理測(cè)試方法進(jìn)行灌漿效果和巖體質(zhì)量改善情況的檢查，具體而言，在水耦合情況下采用聲波測(cè)試儀及地震儀進(jìn)行試驗(yàn)區(qū)內(nèi)測(cè)孔灌漿前及Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ序次孔單孔聲波測(cè)試以及兩孔間巖體地震波測(cè)試。其中，單孔聲波測(cè)試采用兼具發(fā)射、接收還能裝置的一發(fā)雙收測(cè)試探頭，按照20cm間距設(shè)置測(cè)試點(diǎn)并由下至上逐個(gè)點(diǎn)測(cè)試；兩孔間巖體地震波測(cè)試則在同一孔內(nèi)按1.0m間距設(shè)置12道串聯(lián)檢波器，在另一孔內(nèi)按2.0m間距設(shè)置激發(fā)點(diǎn)檢測(cè)，完成后兩孔互換。文章所進(jìn)行的單孔聲波測(cè)試結(jié)果能基本反應(yīng)測(cè)試區(qū)域測(cè)孔周圍巖體質(zhì)量及結(jié)構(gòu)面情況[3]。

3.4.2 測(cè)試結(jié)果分析

測(cè)試結(jié)果表明，兩個(gè)試驗(yàn)區(qū)內(nèi)單孔聲波波速和兩孔間巖體地震波波速均隨灌漿序次增加而提升。試驗(yàn)區(qū)S1內(nèi)灌漿前檢查孔及Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ序次孔巖體聲波波速均值分別為3340m/s、3660m/s、4320 m/s和4650m/s，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ序次孔巖體聲波波速分別比灌漿前檢查孔巖體聲波波速提升了9.58%、29.34%及39.22%；孔間巖體灌漿前及Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ序次孔灌漿后地震波縱波平均波速分別為2340m/s、2870m/s、3560m/s、3980m/s，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ序次孔灌漿后分別比灌漿前波速提升了13.2%、36.5%和52.3%。

試驗(yàn)區(qū)S2內(nèi)由于部分測(cè)孔存在漏水情況，聲波測(cè)試雖順利進(jìn)行，但結(jié)果準(zhǔn)確性有待進(jìn)一步驗(yàn)證。灌漿前檢查孔及Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ序次孔巖體聲波波速均值分別為2470m/s、3580m/s、3840 m/s和4110m/s；孔間巖體灌漿前及Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ序次孔灌漿后地震波縱波平均波速分別為1640m/s、2150m/s、2720m/s、2800m/s。

根據(jù)地震波測(cè)試結(jié)果，巖體地震波縱波波速雖灌漿序次增加而提升，表明兩個(gè)試驗(yàn)區(qū)內(nèi)Ⅰ、Ⅱ序次孔灌漿后其巖體內(nèi)裂隙已基本得到灌注和填充，Ⅲ序次孔的灌漿對(duì)剩余細(xì)微裂隙進(jìn)一步加密補(bǔ)灌，灌漿效果較為明顯。

4 結(jié) 論

考慮到碧湖水庫(kù)壩基區(qū)域巖層主要為夾雜少量灰?guī)r的粉砂質(zhì)泥灰?guī)r，巖體存在較大的風(fēng)化卸荷深度，且結(jié)構(gòu)面發(fā)育，具備良好的連通性，所以本試驗(yàn)選用DGH.SRC抗硫酸鹽水泥灌漿材料，試驗(yàn)結(jié)果表明，本次試驗(yàn)根據(jù)壩址巖體特征、卸荷程度等所確定的2:1、1:1、0.8:1、0.6:1四個(gè)等級(jí)的水灰比灌漿漿液較為科學(xué)，試驗(yàn)結(jié)果也證實(shí)了固結(jié)灌漿對(duì)巖層結(jié)構(gòu)加固具有顯著作用，所獲得的試驗(yàn)數(shù)據(jù)可用于碧湖水庫(kù)壩基固結(jié)灌漿設(shè)計(jì)施工。