锦屏一级水电站垫座固结灌浆.doc

1、锦屏一级水电站垫座固结灌浆生产性试验施工技术黄平 鲜绍毅 肖铧(中国水利水电第七工程局成都水电建设工程有限公司，四川成都，611130）【摘 要】 四川雅砻江锦屏一级水电站是在建的世界最高的双曲拱坝，大坝坝高305m，对大坝坝基及垫座基础灌浆施工技术要求高。通过垫座固结灌浆生产性试验，对设计灌浆施工参数及工艺流程进行试验,并在保证工程质量的前提下进行合理优化，掌握固结灌浆合理的施工工艺措施,为全面展开的垫座固结灌浆做好技术准备。【关键词】 锦屏电站 垫座 固结灌浆 生产性试验1 工程概述与工程地质锦屏一级水电站位于四川省凉山彝族自治州木里县和盐源县交界处的雅砻江大河湾干流河段上，是雅砻江下游从

2、卡拉至河口河段水电规划梯级开发的龙头水库，距河口358km,距西昌市直线距离约75km。垫座基础1685m1730m全部为第2（6-2）层薄中厚层状大理岩夹绿片岩，并开始出露glc3、glc4、glc7三组层间挤压错动带，挤压带及裂隙发育，裂面普遍锈染.在1705m1730m发育第组裂隙，裂隙分布密集，裂面起伏、粗糙,微风化新鲜。1705m1685m,零星发育第组、第组裂隙，发育不均匀，裂面部分有锈染现象.2 试验区场地选择与钻孔布置固结灌浆生产性试验区参照1730-1#灌浆廊道内固结灌浆孔位布置，只选取底板部分灌浆孔进行试验.共布置3环，环间距为3。0m，每环9个灌浆孔，共计27个灌浆孔。灌

3、浆孔最大顶角22。8°，最大孔深48.81m，相邻两孔孔底间距为2.754。39m（孔底平均间距3。19m）。其布孔形式参见图1所示。图1 灌浆试验孔布置图3 灌浆材料及浆液试验灌浆用水泥采用P.O42。5R普通硅酸盐水泥,其细度为通过80m方孔筛的筛余量不大于5；减水剂为JG-2H型缓凝高效减水剂（固含量为22%）.灌浆水灰比为2：1、1：1、0。7：1、0.5：1四级水灰比。4 灌浆施工技术（1) 固结灌浆施工前，为保证固结灌浆施工质量，在固结灌浆试验区周围靠外侧先进行预灌浆施工，以形成灌浆封闭帷幕，防止固结灌浆时浆液扩散至较远区域.预灌浆孔深6m,孔距3m，孔径76mm，全长一

4、次成孔、灌浆。灌浆采用有压循环式灌浆的方式，分两序施工.（2) 固结灌浆分序：固结灌浆按分序加密的原则进行，先施工一序排，再施工二序排，每排也按中间插入、逐渐加密的原则分三序施工.(3) 固结灌浆段长划分:第一段段长3m,第二段段长3m，第三段段长4m，第四段及以下各段一般为5m，最后一段段长不大于6。0m。（4） 固结灌浆钻孔选用地质钻机配60mm金刚石钻头钻孔。钻孔放样开孔误差不大于10cm，孔斜偏差不超过2.5%.(5） 钻孔冲洗：每一段钻孔完成后,均进行钻孔冲洗,直至回水澄清为止。（6) 裂隙冲洗：采用水进行冲洗,冲洗压力为灌浆压力的80%，压力超过1MPa，采用1MPa。钻孔冲洗时间

5、冲至回水清净后10min结束，且总的时间要求，单孔不少于30min，串通孔不少于2h。对回水达不到清净要求的孔段，继续进行冲洗，孔内残存的沉积物厚度不得超过20cm。（7） 压水试验：灌前测试孔和灌后检查孔均进行“单点法”常规压水试验，其余灌浆孔做简易压水试验，简易压水试验可结合裂隙冲洗进行。常规压水试验压力为该段灌浆压力的80，超过1MPa采用1MPa；各级压水压力下压入流量的稳定标准为：在稳定压力下每隔5min测读一次压入流量，连续四次读数中最大值与最小值之差小于最终值的10,或最大值与最小值之差小于1L/min时,即可结束压水，以最高压力阶段压力值及相应的流量计算透水率。简易压水试验压力

6、为该段灌浆压力的80,超过1MPa采用1MPa；压水时间为20min，每5min测读一次压水压力和流量，取最后读数为计算值。简易压水可结合该段的裂隙冲洗进行。(8) 灌浆方法：固结灌浆孔全部采用孔口封闭灌浆法。(9） 浆液水灰比 固结灌浆浆液浓度由稀到浓逐级变换，试验水灰比采用2：1、1：1、0.7：1、0。5:1四个比级。(10) 灌浆压力按表3进行控制.表3 固结灌浆生产性试验压力控制表孔 深（m）03366101015152020序孔压力（MPa）0。50.80.81.51.52.02.03.03。04.03。04.0序孔压力(MPa）0.50。81.52.02。02.52.53。53。

7、54。53。54。5序孔压力（MPa)0。50。82。02.52。53。03.04。04.05.04。05。0（11） 结束标准：各灌浆段在最大设计压力下,注入率不大于1L/min后，继续灌注60min，结束该段灌浆。（12) 封孔：采用全孔灌浆封孔法进行封孔。5 灌浆成果分析5.1 透水率变化各孔段灌前压水试验透水率成果见表4。从表4看,序孔灌前透水率平均值为55.39lu，序孔灌前透水率平均值为8.62lu,序孔透水率平均值为5。31lu.平均透水率序孔序孔序孔,说明经过先序孔的灌浆,后序孔的灌前透水率逐渐减小，达到了灌浆效果.表4 灌前简易压水区间段数和频率灌浆次序孔数压水试验段数透水率

8、（Lu)区间段数/频率(%)透水率平均值（Lu)1155101050501001009852/212/1416/1922/264/529/3455.396577/1224/4213/239/161/23/58.621211731/1259/2313/1112/51/11/15.315.2 单位注灰量变化各灌浆孔单位注灰量统计见表5。从表5看，随灌序的增加,试验区各次序孔的单位注灰量分布总体上遵循逐序递减的规律.其中序孔单位注灰量100kg/m的频率为38，序孔单位注灰量100kg/m的频率为19%，序孔单位注灰量100kg/m的频率为18。说明随着灌浆次序的增进，岩体逐渐被灌注密实，地层的均一

9、性得到明显改善。从单位注灰量均值可以看出,序孔单位注灰量为409。77kg/m，序孔单位注灰量为164.13kg/m,序孔单位注灰量为89。74kg/m，随灌序的增加，各次序孔单位注灰量逐渐减小,遵循一般灌浆规律。表5 各次序灌浆孔单位注灰量成果统计表孔序单位注灰量（kg/m）单位注灰量段数/频率%总段数10kg/m1050kg/m50100kg/m1001000kg/m>1000kg/m段数频率段数频率段数频率段数频率段数频率409。77875642487818211517164。13572436638147124787.941173376651715201711合计213。06261

10、10415459321245172085。3 抬动成果分析施工过程中，累计观测365次，发生抬动变形21次。其中有14次发生在第一段，抬动值在3176m之间；有2次发生在第三段，抬动值在15m以内;有5次发生在第五段，抬动值在10m以内。说明第一段发生变形的危害性大，而第五段是压力升至4.0MPa后的第一段，段顶至地面为15.0m，易产生抬动变形，但变形值较小,不易造成破坏.固在施工过程中，应加强对孔口20m范围内的抬动观测，防止因抬动变形造成混凝土裂缝.6 灌浆质量检查6.1灌后检查标准固结灌浆后岩体物理力学参数指标参见表6.表6 灌浆处理后岩体物理力学性质设计要求岩类 指标声波波速（m/s

11、）声波波速（m/s）钻孔变形模量E(GPa）单位透水率q（Lu)大理岩III2类岩体5000测点大于85%4200的测点小于5%7。03。0IV2类岩体4600测点大于85%3900的测点小于5%5。03。0砂板岩III2类岩体4800测点大于85%4100的测点小于5%6.03.0IV2类岩体4500测点大于85%3800的测点小于5%4。23。06。2 灌后压水试验检查在灌浆全部结束7天后，布设了2个固结灌浆检查孔，进行压水试验.灌后检查孔压水试验透水频率统计见表6.从表6看,透水率平均值5.13Lu(最大值12。45Lu，最小值1。42Lu)，小于3Lu的7段，占37，3Lu5Lu、5L

12、u10Lu、10Lu50Lu分别为5段、5段、2段，分别占26%、26、11。根据设计技术要求，灌后检查孔单位透水率不大于3lu，且压水试验孔段合格率在85以上，不合格孔段合格率不超过设计规定的150%，且不集中。从表7可以看出，灌后检查孔单位透水率小于3lu的孔段只占37，不满足设计技术要求。表7 灌后检查孔透水频率统计表平均透水率(Lu）透水率段数/频率%总段数3Lu35Lu510Lu1050 Lu50100Lu100Lu段数频率段数频率段数频率段数频率段数频率段数频率5。13197375265262110000造成以上原因主要有以下几个方面。（1) 从钻孔岩芯及孔内电视看，试验区裂隙以陡

13、倾为主,陡倾角裂隙间连通不畅.灌浆过程中，在灌浆压力下,浆液大多随陡倾裂隙进行渗透，而浆液横向渗透扩散半径较小，无法渗透到灌浆区域部分孔段位置。(2） 在灌浆过程中,灌浆待凝情况经常出现，且待凝后复灌时，该孔段一般不再吸浆。说明灌浆待凝后,大部分裂缝已被水泥浆液封堵,复灌时,浆液已经没有渗透通道，即便在灌浆压力作用下，浆液也无法横向扩散或横向扩散半径很小,部分裂缝无水泥填充,导致部分孔段岩石透水性仍然偏高。6。3 弹性声波检测灌后声波按岩级综合统计见表8。从表8看,1级大理岩灌后岩体声波波速低于4300m/s的测点占0，灌后岩体声波波速大于5200m/s的测点占97.39%；2级大理岩灌后岩体

14、声波波速低于4200m/s的测点占1。43%,灌后岩体声波波速大于5000m/s的测点占87.14%，均满足设计技术指标的要求，故该灌浆试验区灌后检测孔1级大理岩、2级大理岩岩体声波速度达到设计要求。表8 各灌序岩体测试孔声波波速统计表岩 性灌序波速特征完整性系数KV测点数波速分布（)km/s平均值大值平均小值平均4.24。24。34.35。05。05.25.2III1级大理岩灌前5605582953050。744070.250。253.195.1691。15灌后5929605756300.83383000.262.3597.39III2级大理岩灌前5206560046850.642396.6

15、90。4223。0112.9756。9灌后5647596250440。75701.432。868。577。14806。4 钻孔变模检测按岩级划分岩体变模值综合统计见表9。从表9看，III1级大理岩灌前岩体平均变模值为9.25GPa，灌后岩体平均变模值为11。92GPa；III2级大理岩灌前岩体平均变模值为7.23GPa,灌后岩体平均变模值为8.85Gpa，均满足设计技术指标的要求。表9 各灌序按岩级划分岩体变模值综合统计表岩 性灌序变模值（Gpa）点数变模值分布特征(%)Gpa平均值大值平均小值平均0335577101011111515III1级大理岩灌前9。2514。425。56128。33

16、8。3333。338。3302516。67灌后11。9214.779。781400035.71042。8621.43III2级大理岩灌前7。2317.314。7154004000020灌后8。8510.66.24500204020200全局系统灌前8。6614。094。851717.655.8835。295。88017。6517.65灌后11.1413.78.2517005.8835.295.8835.2917.657 结论(1） 灌浆实施过程中，严格按照施工技术要求进行灌浆作业,灌浆施工过程监理工程师全程旁站,灌浆施工过程质量可控，试验资料真实、可靠，试验成果具有较好的规律性,灌浆效果是好的，对今后的设计、施工具有指导意义.（2) 灌浆试验采取孔口封闭灌浆法，灌注普通水泥浆液和高灌浆压力的灌浆工艺，技术可靠，用于锦屏一级电站垫座基础加固处理时合适的.(3） 序孔与两侧相邻孔的平均间距为1.5m，而灌后检查孔与两侧灌浆孔的平均距离也为1.5m，所以导致序孔的平均透水率已接近灌后检查孔压水试验透水率，不满足设计技术要求。因此,垫座固结灌浆区域灌浆孔环距可适当缩小为2。02。5m。（4) 固结灌浆试验采取分序加密、分段钻灌，孔口封闭灌浆法和灌