林志旺

(中國水利水電第五工程局有限公司,成都 610066)

1 地質(zhì)條件

仙居抽水蓄能電站尾水系統(tǒng)包括:尾水隧洞、支管及岔管、尾調(diào)豎井、施工支洞等洞室。工程區(qū)為灰綠色～灰紫色熔結(jié)凝灰?guī)r,間夾灰紫色角礫凝灰?guī)r及凝灰質(zhì)泥巖、沉凝灰?guī)r,巖體呈中～厚層狀結(jié)構(gòu),局部呈薄層狀,新鮮,層面節(jié)理發(fā)育,呈次塊狀～塊狀結(jié)構(gòu),微風(fēng)化～新鮮,巖層產(chǎn)狀為N65～80 °W,NE∠35～45 °;熔結(jié)凝灰?guī)r為硬質(zhì)巖,抗風(fēng)化能力強(qiáng),巖石風(fēng)化受地形、巖性及斷裂構(gòu)造控制,地表多呈弱風(fēng)化,局部為強(qiáng)風(fēng)化,厚約2～5 m,弱風(fēng)化帶下限埋深一般為4～25 m,斷層帶或埡口部位相對較深。

受構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響,層狀結(jié)構(gòu)的凝灰質(zhì)砂巖內(nèi)除層面節(jié)理較發(fā)育外,沿層間產(chǎn)生了順層擠壓現(xiàn)象,在后期風(fēng)化應(yīng)力的作用和改造下,形成構(gòu)造、風(fēng)化復(fù)合型的順層軟弱夾層,規(guī)模一般較小,寬度2～10 cm,擠壓帶內(nèi)以巖屑夾泥或巖屑為主,少數(shù)為泥質(zhì)充填。

2 生產(chǎn)性灌漿試驗(yàn)

根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙?zhí)峁┑墓酀{參數(shù)(孔距2.3 m,排距3.0 m,壓力1.5 MPa,水灰比2∶1、1∶1、0.5∶1),未能考慮尾水系統(tǒng)較長(1.07 km),地質(zhì)條件差異化大。為了解巖體的可灌性、提出適合凝灰?guī)r的灌漿材料、灌漿工藝、控制標(biāo)準(zhǔn)、檢測及評判方式等,同時(shí),為灌漿設(shè)計(jì)參數(shù)優(yōu)化調(diào)整提供依據(jù)和參考,在施工前進(jìn)行了生產(chǎn)性灌漿試驗(yàn)[1]。

尾水系統(tǒng)凝灰?guī)r主要以Ⅲ、Ⅳ圍巖為主,局部為Ⅱ類圍巖,生產(chǎn)性灌漿試驗(yàn)選定在不同圍巖類別的Ⅲ類、Ⅳ類兩個(gè)區(qū)域同時(shí)進(jìn)行試驗(yàn),具體灌漿試驗(yàn)效果見表1。

表1 尾水系統(tǒng)不同圍巖類別(Ⅲ類、Ⅳ類)灌漿試驗(yàn)效果比較

因此,從不同圍巖類別灌后效果分析,試驗(yàn)二區(qū)(Ⅳ類圍巖)滿足質(zhì)量要求。通過召開灌漿試驗(yàn)專題會(huì)議,并結(jié)合施工現(xiàn)場實(shí)際情況,為確保細(xì)微裂隙灌漿效果良好,最終決定采取以下灌漿參數(shù)運(yùn)用于尾水系統(tǒng)凝灰?guī)r固結(jié)灌漿施工中。灌漿施工參數(shù)見表2。

表2 尾水系統(tǒng)凝灰?guī)r固結(jié)灌漿施工參數(shù)

3 凝灰?guī)r灌漿施工

3.1 鉆孔與沖洗

本工程尾水系統(tǒng)固結(jié)灌漿設(shè)計(jì)鉆孔入巖深度為3.5 m,襯砌混凝土厚度0.5 m,每環(huán)12個(gè)灌漿孔。根據(jù)鉆孔爆破開挖時(shí)的經(jīng)驗(yàn),固結(jié)灌漿宜采用風(fēng)動(dòng)設(shè)備+合金鉆頭造孔。

鉆孔采用脈沖壓力水進(jìn)行鉆孔沖洗,返水清凈時(shí)止或不大于15 min,孔底巖粉沉渣厚度小于20 cm,洗孔壓力為灌漿壓力的80 %,并不大于1 MPa。

3.2 壓水試驗(yàn)

先導(dǎo)孔、檢查孔采用單點(diǎn)法壓水試驗(yàn),其他孔采用簡易壓水試驗(yàn),壓水壓力為該段灌漿壓力的80 %,并不大于1 MPa。

3.3 灌漿施工

(1)灌漿應(yīng)分為兩個(gè)次序施工,按先Ⅰ序后Ⅱ序逐漸加密的原則施工,水灰比采用3∶1、2∶1、1∶1、0.8:1、0.5∶1的五個(gè)比級。同排、同次序的灌漿孔,灌前透水率小于3.0 Lu時(shí)可進(jìn)行并聯(lián)灌注,隧洞內(nèi)并聯(lián)灌注的孔應(yīng)呈對稱布置且并灌孔數(shù)不得多于3個(gè)。

(2)固結(jié)灌漿采用孔口封閉、孔內(nèi)循環(huán),射漿管距孔底小于0.5 m。支洞封堵固結(jié)灌漿孔深大于6.0 m時(shí)采用自上而下分段灌漿法施工,灌漿分段時(shí)第一段宜為2.0 m,第二段為3.0 m,以下各段不大于6.0 m。

(3)固結(jié)灌漿在最大設(shè)計(jì)壓力下,當(dāng)注入率不大于1 L/min時(shí),繼續(xù)灌注30 min,即可結(jié)束。

(4)本工程固結(jié)灌漿封孔采用“導(dǎo)管注漿法及全孔灌漿封孔法”;隧洞腰線以下固結(jié)灌漿封孔采用“導(dǎo)管注漿法”封孔,腰線以上固結(jié)灌漿采用“全孔灌漿封孔法”封孔。保證了固結(jié)灌漿封孔的飽滿度和密實(shí)度。如果灌漿結(jié)束時(shí)水灰比為0.5∶1,此孔就不需要進(jìn)行漿液置換,灌漿結(jié)束水灰比為其他比級時(shí)均應(yīng)進(jìn)行濃漿置換,卡塞段采用干硬性水泥砂漿人工封填搗實(shí)。封孔質(zhì)量通過1#尾水系統(tǒng)充排水試驗(yàn)完成后,放空檢查未發(fā)現(xiàn)灌漿封孔存在滲、漏水情況,封孔質(zhì)量滿足設(shè)計(jì)要求。

4 凝灰?guī)r灌漿特殊情況處理措施

4.1 不限量及間歇措施

(1)根據(jù)灌漿試驗(yàn)過程及試驗(yàn)區(qū)檢查結(jié)果,凝灰?guī)r灌漿過程中不宜采用待凝、摻入水玻璃等促進(jìn)漿液盡快凝固的措施,必須在灌漿過程中一次性把裂縫等滲漏通道封閉,否則灌漿質(zhì)量很難保證,故在吸漿量大的區(qū)域不采取待凝、限量的措施[2],而是采取低壓濃漿、細(xì)流慢灌、間歇等措施來保證灌漿質(zhì)量。

(2)為降低成本,灌漿過程中對吸漿量大的孔段把流量控制在15～25 L/( min·段),每次灌注水泥1.0 t左右間歇15～25 min后再恢復(fù)灌漿。

4.2 低壓濃漿

(1)固結(jié)灌漿因入巖深度較淺,受巖石開挖等因素影響存在空洞、孔洞、巖石破碎嚴(yán)重等情況,在灌漿過程中應(yīng)根據(jù)每個(gè)灌漿孔灌漿過程中壓力～流量關(guān)系靈活控制,既要保證抬動(dòng)不超過標(biāo)準(zhǔn)和巖石裂隙不發(fā)生劈裂,防止發(fā)生跑漿、冒漿的情況,也要保證固結(jié)灌漿質(zhì)量。

(2)由于固結(jié)灌漿中遇到的空洞、孔洞、巖石破碎等區(qū)域灌漿注入量較大,應(yīng)注意不能過快升壓,以免破壞巖石或混凝土;吸漿量大時(shí)應(yīng)將注入量控制在15～25L/( min·段),吸漿量小于15 L/min時(shí)應(yīng)當(dāng)盡快將壓力升到設(shè)計(jì)值。如果在升壓過程中引起注漿率突然增大,應(yīng)立即查明原因,采取相應(yīng)的措施處理[3]。

4.3 細(xì)流慢灌

灌漿壓力的增大,意味著巖石裂隙受力面積的增大,因而容易引起裂隙的進(jìn)一步增大,并導(dǎo)致冒漿或遠(yuǎn)距離流失。因此,對于巖石破碎、裂隙發(fā)育的地質(zhì)條件,在控制灌漿壓力的同時(shí)必須控制注漿率?？刂屏髁繛? L/(min·m),當(dāng)流量小于3L/( min·m)且持續(xù)10 min后,進(jìn)行緩慢升壓,如升壓過程中,流量增加≥6 L/(min·m)時(shí),立即降低至流量不大于5 L/(min·m)。

當(dāng)出現(xiàn)無壓即能灌入較大流量時(shí),控制吸漿量不大于3 L/(min·m),當(dāng)壓力上升時(shí),吸漿量控制為5 L/( min·m)。

4.4 逐級變漿

凝灰?guī)r裂縫濃漿很難充填密室,灌漿過程中如果越級變漿,將產(chǎn)生瞬間不吸漿的情況,為保證灌漿質(zhì)量,確保裂隙充填飽滿、密實(shí),減小滲流量,灌漿過程中不采取越級變漿,而是逐級變漿。

5 結(jié)語

根據(jù)生產(chǎn)性試驗(yàn)確定的參數(shù)及灌漿過程中采取的措施,在仙居抽水蓄能電站尾水系統(tǒng)中固結(jié)灌漿累計(jì)完成230個(gè)單元,共計(jì)31 080 m;灌漿自檢一次性合格226個(gè)單元,業(yè)主組織的第三方隨機(jī)質(zhì)量抽檢一次性全部合格。經(jīng)過1#、2#尾水系統(tǒng)充排水試驗(yàn)及放空后的檢查,未發(fā)現(xiàn)固結(jié)灌漿存在質(zhì)量問題,均滿足設(shè)計(jì)要求,且經(jīng)過六年多的電站運(yùn)行驗(yàn)證了灌漿參數(shù)的正確性,為類似凝灰?guī)r地質(zhì)條件的灌漿提供了可借鑒的經(jīng)驗(yàn)。