纳子峡大坝灌浆试验技术要求

1、附件1大通河纳子峡水电站工程砼面板堆石坝灌浆试验技术要求 甘肃省水利水电勘测设计研究院 二一年十一月1概述纳子峡水电站大通河流域水利水电规划的13个梯级中第4座水电站。电站开发方式为混合式，上接海浪沟水电站，下游为石头峡水电站，工程总库容为7.33108 m3 ，最大坝高121.5m属二等大（2）型工程。其中混凝土面板坝为1级建筑物，其它主要建筑物溢洪道、放空泄洪洞、引水隧洞、高压管道、厂房等为2级，次要建筑物为3级。电站总装机容量87MW，保证出力16.6MW，多年平均发电量为3.106亿kWh，年利用小时数3570h。大坝趾板基础防渗帷幕沿趾板中线布置，帷幕深度以基岩透水率吕荣值小于3lu

2、控制，两岸帷幕灌浆沿趾板线布置。为减少绕坝渗漏，降低两岸孔隙水压力，在两岸坝肩设置灌浆洞将帷幕向岸里延伸至水库正常蓄水位与相对不透水层范围线（q3Lu）相交处，左岸灌浆廊道长170m，右岸灌浆廊道长70m。帷幕灌浆设置1道帷幕，灌浆孔间距为2m，灌浆压力3.0Mpa，孔深入相对不透水层（q3Lu）。2水文、地质条件水文纳子峡水电站位于大通河上游的青海省祁连县多隆乡纳子峡出口附近，控制流域面积6593km2。坝址以上径流主要来源于大气降水，其中以雨水补给为主，雪水补给为辅。全年可分为3月中、下旬至5月为春汛期，由上游冰雪融水和降雨补给；69月为夏秋洪水期，以大面积降水补给为主，有的年份可延长至1

3、0月上旬；1011月为秋季平水期，以地下水补给及河槽储蓄量为主；12月至次年3月初为冬季枯水期，以地下水补给为主，水量小而稳定。径流年内分配69月占年径流比例最大约66.0%，2月份最小。最小流量出现在12月下旬2月下旬。坝址区多年平均流量为41.2m3/s，多年平均径流量13.00亿m3。气象据门源地面气象站多年气候资料统计，本地区多年平均气温0.5，历年极端最高气温27.7 ，极端最低气温34.1 ；多年平均降水量525mm，多年平均蒸发量1137.4mm；历年最大积雪深度19.0cm；最大冻土深度200cm；多年平均日照时数22652740h；多年平均相对湿度61.0%，多年平均风速1.

4、9m/s、历年最大风速23.0 m/s，相应风向NW，年绝对无霜期51天。趾板基础工程地质条件左岸趾板基础趾板斜切左岸，呈折线布置,长约225m左右，轴线总体方向NE17NE36。岸坡3133m高程以上至坡顶大部分基岩裸露,由黑云毌石英片岩夹花岗片麻岩组成,岩性致密坚硬,抗风化能力强，无强风化层，弱风化岩体厚度1418m。受构造作用影响，岩体中断裂较发育，岩体破碎，尤其是顺坡向卸荷裂隙发育对岸坡稳定性和趾板渗漏影响较大，需采取工程处理措施。在岸坡高陡部位，存在规模不大的危岩，部分岩块已崩落，对砼面板安全有影响，在施工开挖中，易发生沿结构面掉塌现象，谨防上部岩体出现倒坡失稳，对面板以上岸坡分布的

5、卸荷岩体采取适当锚固处理措施；沿趾板线松散堆积物主要分布于3133m高程以下坡脚部位，松散稍密，局部夹大孤石，有架空现象。左岸岩体中断裂较发育，岩体透水性大，岩体表层4060m范围内为中等透水弱透水上带(Lu=5100）；6070m范围内为弱透水中带(Lu=35）；70m以下为弱透水下带(Lu3）。右岸趾板基础轴线方向SE111SE92NE55，呈折线布置，长约248m，斜切右岸。沿线大部分为崩坡积块石碎石土所覆盖，零星出露基岩。崩坡积块石碎石土，厚312m，表层有厚约0.5m左右的含碎石砂壤土，具大孔隙，富含有机质，植物根系发育，其下为架空现象严重的崩堆大块石、碎石，松散，空洞直径局部达0.

6、51.0m。下伏基岩在3143.7m高程以下为前寒武系黑云母石英片岩夹花岗片麻岩，受构造作用影响较强烈，岩体较破碎，节理裂隙较发育，岩体完整性较差；3143.7m高程以上为加里东早期侵入的片麻状花岗闪长岩，岩块致密坚硬，岩体中节理裂隙发育，结构面相互切割，岩体破碎, 尤其是坡顶及岸坡高陡部位卸荷裂隙的发育对岸坡岩体稳定性和趾板渗漏影响较大，需采取工程处理措施。右岸岩体存在强风化层，厚度25m，弱风化厚度1216m，右岸岩体中断裂构造不甚发育，岩体稳定性和完整性较左岸好，岩体透水性较左岸差。右岸岩体中断裂构造不甚发育，岩体透水性较左岸小，总体属中等弱透水岩体，岩体表层1015m范围内为中等透水弱

7、透水上带(Lu=1005),1525m范围内为弱透水中带(Lu=35),25m以下为弱透水下带(Lu3）。河床趾板基础趾板横切河床，轴线方向约SE145,河水面宽4245m，河水位高程3091.13091.6m。河床覆盖层为冲积砂卵砾石层，厚度为17.5321.09m，中密密实，渗透系数一般为5075m/d，强透水。近岸河床孤块(漂)石含量较多，多为岸坡岩体卸荷崩塌堆积所致，结构不均一,粒径相差悬殊。河床中心附近相对含孤块(漂)石较少，卵砾石较多，物质成因以冲积为主，无胶结，含泥量小，颗粒级配较好，整层分选差，磨圆度一般，,含砾砂层多呈零星鸡窝状分布。下伏基岩为黑云母石英片岩夹花岗片麻岩，局部

8、为绢云母绿泥石石英片岩和少量的石英岩(F7断层附近)岩体破碎，节理裂隙发育，河床基岩强风化带厚度为28m，弱风化带厚度为1114m，遇到断裂破碎带时一般加大25m。根据河床钻孔压水试验资料，右岸坡脚附近6070m范围内为中等透水弱透水上带(Lu=5100), 7080m范围内为中等透水弱透水中带（Lu=35），80m以下为弱透水下带（Lu3）；河床至左岸坡脚60m范围内，属中等透水弱透水中上带(Lu=3100）；60m以下为弱透水下带（Lu3）,其中局部地段的岩体受断裂影响，Lu=310。3试验目的(1)论证大坝坝基、坝肩岩石及断层的可灌性和灌浆效果作出评价。(2)比较选择经济合理的帷幕灌浆原

9、材料、最优的浆液配合比、提高灌浆效果的措施。(3)比较选择经济合理的灌浆施工方法和施工工艺。(4)试验、论证、优化帷幕灌浆设计方案及技术参数（包括孔深、孔距、排距、分段灌浆压力、灌浆方法、浆液配合比、质量控制标准等）的合理性，并确定灌浆质量检查的标准及方法。(5)利用浆液掺和料（包括砂、粘土、粉煤灰、水玻璃等）对提高灌浆效果的必要性。(6)外加剂的使用效果。4试验原材料4.1 对水泥的要求（1）使用青海省大通水泥厂生产的42.5普通硅酸盐水泥，灌浆用的水泥必须符合GB175质量标准，不得使用潮结块水泥；（2）水泥使用前应由实验室进行校核鉴定，符合要求方可使用；（3）对水泥细度的要求为通过80u

10、m方孔筛的筛余量不宜大于5%；（4）灌浆用水泥必须符合质量标准，不得使用受潮结块的水泥。采用细水泥时，应严格防潮和缩短存放时间。4.2 灌浆用水应符合拌制水工混凝土用水的要求，拌和水温度不宜低于5。4.3 帷幕灌浆一般使用纯水泥浆液，在特殊地质条件下或有特殊要求时，根据需要通过现场灌浆试验论证可使用下列类型浆液：（1）细水泥浆液：指干磨水泥浆液、湿磨水泥浆液和超细水泥浆液；（2）稳定浆液：指掺有少量稳定剂，析水率不大于5%的水泥浆液；（3）混合浆液：指掺有掺合料的水泥浆液；（4）膏状浆淤：指塑性屈服强度大于20Pa的混合浆液。4.4 根据灌浆需要，可在水泥浆液中掺入下列掺合料：（1）砂：应为质

11、地坚硬的天然砂或人工砂，粒径不大于2.5mm,细度模数应小于2.0,SO3含量小于1%，含泥量不大于3%，有机物含量不大于3%；（2）粘土：塑性指数不小于14，粘粒（粒径小于0.005mm）含量不低于25%，含砂量不大于5%，有机物含量不大于3%；（3）粉煤灰：应为精选的粉煤灰，不宜粗于同时使用的水泥，烧失量宜小于8%，SO3含量小于3%；（4）水玻璃：模数宜为2.43.0，浓度宜为3045波美度。4.5 根据灌浆需要，可在水泥浆液中加入下列外加剂：（1）速凝剂：水玻璃、氯化钙、三乙醇胺等；（2）减水剂：萘系高效减水剂、林质素磺酸盐类减水剂等；（3）稳定剂：膨润土及其它高塑性粘土等。4.6 灌

12、浆时，如需在浆液中掺入掺合料和加入外加剂，由应通过室内浆材料试验和现场灌浆试验检测各掺合料、外加剂的性能指标和与其它成份的相容性，并确定掺入种类及其掺加量等，并报监理工程师批准。4.7 纯水泥浆液一般可不再进行室内试验，其它类型浆液应根据工程需要，有选择地进行下列各项性能试验：（1）掺合料的细度和颗分曲线；（2）浆液的流动性或流变参数；（3）浆液的沉降稳定性；（4）浆液的凝结时间；（5）结石的容重、强度、弹性模量和渗透性。5灌浆试验内容5.1 试验位置选择及钻孔布置由于本工程大坝坝址区河床段、左、右岸地质条件相差较大，岩体裂隙发育程度不同，为使试验结果能够比较准确地反映实际，本次帷幕灌浆试验场

13、地选择梁个试区进行灌浆试验。试区选择在左坝肩趾1附近，共14个孔，主要论证黑云母石英片岩夹片麻岩及裂隙发育情况下的可灌性，进一步论证该区防渗帷幕的合理深度。试区选择在右坝肩趾8附近，共14个孔，主要论证片麻状花岗闪长岩的可灌性，进一步论证该区防渗帷幕的合理深度。两个试区不同试验段确定基岩段不同透水性岩层、断层交汇带及其影响带有关灌浆施工工艺、灌浆材料、灌浆配合比、灌浆压力、灌浆施工机械设备等。若灌浆试验在帷幕线上进行时，一定要严格按照设计要求和规程规范进行，不得导致影响防渗帷幕的不良后果发生。各试验区固结灌浆和帷幕灌浆试验孔的布置方式由试验单位对试验孔进行详细布置，并请业主、监理、设计单位同意

14、后可以实施。5.2 钻孔深度 钻孔深度依据地质勘探资料及设计规范标准确定帷幕深度防渗标准以基岩透水性3L u控制。据此，试区帷幕灌浆单个钻孔深度一般设计为90100m，试区单个钻孔深度设计为4060m。但在具体施工过程中可根据钻孔压水试验情况随时调整。5.3 钻孔及裂隙冲洗帷幕灌浆孔采用回转式钻机钻进，固结灌浆孔采用风钻或其他型式钻机钻孔，钻孔必须保证孔向准确，应进行孔斜测量，发现偏斜超过要求，要及时纠正，其最大允许偏差值按下表控制。钻孔孔底最大允许偏差值控制表孔深(m)203040506070120终孔方位角最大允许偏差值(m)0.250.450.701.01.3孔深2.51.7%3当钻孔深

15、度达到510m时，应测斜一次，如发现孔斜以超过允许值，应及时纠正偏差或采取补救措施。帷幕和固结灌浆孔在灌浆前应对钻孔和裂隙进行压力水冲洗，直至回水清净为止，冲洗压力为灌浆压力的80%。5.4 压水试验灌浆孔压水实验水压力为灌浆压力的80%，最大不超过10Mpa，压水时间为20min，每5min测度一次压入流量，取最后的流量作为计算流量，其成果以透水率q表示，单位为吕荣（Lu）。压水实验应参照水工建筑物水泥灌浆施工技术规范（DL/T5148-2001）附录A的规定执行。5.5 灌浆方法帷幕灌浆采用自上而下的循环式灌浆和纯压式灌浆两种方法，固结灌浆采用单孔纯压式灌浆的方法，均采用分段灌浆。5.6

16、灌浆压力 初步设计阶段帷幕灌浆压力为3.0Mpa，固结灌浆压力为0.5Mpa，通过本次试验对设计拟定的灌浆压力进行验证和调整。检查孔位置现场指定，压力及方法按照规范规定进行。5.7 灌浆浆液配比及变换原则灌浆浆液的浓度由稀变浓，逐级变换。帷幕灌浆水灰比采用5:1、3:1、2:1、1:1、0.8:1、0.6:1（或. 0.5:1）六个比级；固结灌浆水灰比采用3:1、2:1、1:1、0.6:1（或. 0.5:1）四个比级。变换原则：（1）当灌浆压力保持不变，注入率持续减少时，或当注入率不变而压力持续升高时，不得改变水灰比；（2）当某一级浆液的注入量已达300L以上或灌注时间已达30min，而灌浆压

17、力和注入率均无改变或改变不显著时，应改用浓一级的浆液灌注；（3）当注入率大于30L/min时，可根据具体情况越级变浓；（4）当遇到溶洞、孔穴或大裂隙，其压水试验Lu100时可直接采用最浓一级浆液灌注。5.8 灌浆结束标准及封孔方法帷幕灌浆采用自上而下分段灌浆法时，灌浆段在最大压力下，当注入率不大于1L/min时，继续灌注60min，灌浆工作即可结束。帷幕灌浆采用自下而上分段灌浆法时，灌浆段在最大压力下，当注入率不大于1L/min时，继续灌注30min，灌浆工作即可结束。凡已达终孔深度，并且本孔已按要求完成灌浆工作的钻孔，必须及时作好填封工作：（1）采用自上而下分段灌浆法时，灌浆孔封孔应采用“分

18、段灌浆封孔法”或“全孔灌浆封孔法”；（2）采用自下而上分段灌浆法时，灌浆孔封孔可采用“全孔灌浆封孔法”；（3）砂砾石覆盖层钻孔采用水泥粘土浆回填；（4）砼内预埋灌浆钢管灌浆结束后采用水泥砂浆填封。5.9特殊情况处理（1）帷幕灌浆孔的终孔段，其透水率大于设计规定值时，钻孔加深。（2）灌浆过程中，发现地表和建筑物接缝冒浆、漏浆时，可用嵌缝或表面封堵的方法处理。当冒浆、漏浆处是人所不能到达的地点时，可采用低压、浓浆、限流、限量、间歇灌浆等方法进行处理。（3）灌浆过程中发生串浆时，如串浆孔具备灌浆条件，可以同时进行灌浆，应一泵灌一孔，但要防止因大面积岩层升压而使上部建筑物或岩层遭到破坏。否则应将串浆孔用塞塞住，待灌浆孔灌浆结束后，串浆孔再行扫孔、冲洗，而后继续钻进和灌浆。（4）灌浆工作必须连续进行，若因故中断时，可遵照下列原则进行处理：a) 应及早恢复灌浆。否则应立即冲洗钻孔，而后恢复灌浆，若无法冲洗或冲洗无效，则应进行扫孔，而后恢复灌浆。b) 恢复灌浆时，应使用开灌比级的水泥浆进行灌注。如注入率与中断前的相近，即可改用中断前比级的水泥浆继续灌浆；如注入率较中断前