云南泗南江大坝基础处理施工技术

/云南xx大坝基础处理施工技术综述1、工程概述xx水电站位于云南省xx地区xx自治县xx乡、xx乡和xx乡境内，电站以发电为主，采用跨流域、混合式开发，库容为2.46×108m3；总装机容量为201MW。枢纽工程由混凝土面板堆石坝、左岸电站进水口、左岸泄洪冲沙（兼放空）洞、右岸导流隧洞、右岸溢洪洞、引水隧洞、调压室、压力管道及地面式主、副厂房（开关站和主变场）等建筑物组成。工程等别为Ⅱ等大（2）型工程。最大坝高115.0m，坝顶高程为905.0m，趾板基础最低高程为790.0m，坝顶长度362.463m，底宽366.0m，坝顶宽度8.0m，坝顶上游设防浪墙，墙底高程902.0m，墙顶高程906.2m，填筑总量约258.0万m3。2、大坝地质条件工程枢纽区山脉、主要河流及较大冲沟的发育受地质构造控制明显，以南北向和北北西走向为主。首部枢纽区xx总体自东向西流，坝址河面高程790m～805m。坝址河谷两岸地形总体基本对称，多呈“V”字型，属横向谷，地形坡度多在30°～45°间，导流洞出口段及拱坝坝址更陡，达50°～65°。坝址两岸冲沟发育，多数冲沟具常年流水，左岸大冲沟较多，右岸岸坡稍完整。工程枢纽区主要出露二迭系上统龙潭组（P2l）及三迭系上统一碗水组（T3y）、路马组（T3l）地层，龙潭组地层与一碗水组地层呈断层接触。印支期侵入岩零星分布于P2l内，第四系松散层厚度变化较大。3、施工技术要求3.1固结灌浆3.1.1孔位布置：大坝固结灌浆，排距为1.5m，孔距为1.5m3.1.2钻孔：固结钻孔一般都按预埋管施工，使用SGZ-IA-150型地质钻机进行钻孔，金刚石钻头钻进，终孔孔径不小于φ56mm。3.1.3固结灌浆（1）固结灌浆分为二个次序施工，按照先钻灌上、下游排，逐渐向帷幕轴线收缩的原则进行。（2）固结灌浆第一段灌浆结束后，需待凝12h以上，再进行第二段灌浆。（3）固结灌浆前取总孔数5%的Ⅰ序孔进行灌前压水试验。（4）固结灌浆压水试验可在裂隙冲洗后或结合裂隙冲洗进行。压水采用单点法，压水时间一般为20min，每5min测读一次压入流量，压入流量最大值与最小值之差不大于1L，取最后的流量值作为计算流量，其成果仍以透水率表示。计算公式为：q=Q/PL式中：q——透水率（Lu）；Q——压入流量（L/min）；P——该段内的全压力（MPa）；L——该段段长（m）。（5）灌浆压力：固结灌浆孔深为入岩8m的孔，第一段为3m，灌浆压力为0.3Mpa，第二段为5m，灌浆压力为0.5Mpa。孔深为入岩6m的孔，分一段灌浆，灌浆压力为0.4Mpa。（6）浆液浓度：固结灌浆浆液浓度一般分为3:1、2:1、1:1、0.8:1、0.6:1等5个比级，注入量大的孔段采用灌注砂浆。（7）浆液变化：固结灌浆浆液变化同帷幕灌浆。（8）结束标准：在规定的压力下，当注入率不大于1.0L（9）封孔：固结灌浆封孔采用机械人工相结合，孔口空余部分用人工拌制水泥砂浆封满，孔口与砼表面齐平。（10）工程质量指标：固结检查孔压水试验结果小于5Lu。3.1.4固结灌浆质量检查固结灌浆检查孔必须在该单元灌浆结束7d后进行，检查孔的数量为灌浆孔总数的5%，压水试验采用单点法，固结检查孔数量不少于灌浆孔总数的5%，其孔位确定由监理工程师、设计、施工单位共同商定。大坝趾板固结灌浆检查孔压水51个孔共77段，透水率均小于5Lu，通过检查孔压水试验成果可知，经过固结灌浆，灌浆前后透水率有明显改变，说明固结灌浆满足设计要求。3.2帷幕灌浆3.2.1孔位布置大坝帷幕灌浆，排距为1.5m，孔距为1.5m。帷幕灌浆在815.0m高程以下共设上、下游两排孔，在815.0m高程以上设一排帷幕孔，孔距为1.5m3.2.2钻孔（1）帷幕灌浆钻孔严格按照设计图纸所要求的规定进行，孔位误差不大于10cm，钻孔均进行统一编号。所有帷幕孔开孔孔径为φ91mm，下φ89mm的孔口管，终孔孔径为φ56mm，先导孔及检查孔终孔孔径为φ75mm，砼盖板部位套管埋入岩石深度不得小于1.0m，且必须镶铸牢实，保证灌浆时套管周围不漏浆。（2）为保证孔向准确，帷幕孔都进行了孔斜测量，每孔测点都不少于3个，一般每两段测量一次，发现偏斜超过要求及时纠正或采取补救措施。孔底的偏差值不得大于表：中的规定。孔深孔斜最大允许偏差值表表：3.孔深（m）2030405060最大允许偏差值（m）单排孔0.250.450.701.001.30二排孔0.250.500.801.151.50孔深超过60m时，一般不宜超过孔距3.2.3钻孔冲冼及裂隙冲洗灌浆孔段在钻孔结束后需进行钻孔冲洗，直至孔口返清水，孔内沉淀物厚度不得超过20cm，灌浆前宜采用压力水进行裂隙冲洗，冲洗压力可为灌浆压力的80%，若该值大于1MPa，则采用1MPa，若遇塌孔严重的孔段不再进行裂隙冲洗和简易压水。3.2.4简易压水试验帷幕灌浆每段灌前均进行简易压水，压水压力为灌浆压力的80%。若该值大于1MPa，则采用1MPa。压水时间一般为20min，每5min测读一次压入流量，取最后的流量值计算透水率。计算公式同固结压水试验。3.2.5（1）帷幕灌浆：帷幕灌浆采用孔口封闭、孔内循环、自上而下的灌浆方法。（2）帷幕灌浆方式为：孔内循环式，射浆管距离孔底不大于0.5m。（3）帷幕灌浆施工程序为：先灌下游排，后灌上游排。同一排上相邻的两个次序孔之间，以及后序排上第一序孔与其相应部位前序排上最后次序孔之间在岩石中钻孔灌浆的间隔高差不得小于15m。（4）帷幕灌浆施工分段为：第一段为盖板以下2.0m，第二段为3.0m，第三段为5.0m,以下各段当吸浆量小或特殊情况下可适当缩短或加长，但不得大于8.0m。混凝土趾板和基岩接触段灌浆后应待凝24h，方可进行以下各段的钻孔灌浆工作。（5）灌浆压力：第一段灌浆压力0.3Mpa，第二段灌浆压力0.5Mpa，第三段灌浆压力1.0Mpa，第四段以下灌浆压力尽快达到设计最大压力1.5～2.0Mpa。（6）浆液浓度:帷幕灌浆浆液水灰比一般采用5：1、3:1、2:1、1:1、0.8:1、0.6:1六个比级。施工时应根据先导孔压水及灌前简易压水的透水率确定其开灌水灰比，如果透水率较大应采用适当浓的浆液，如果透水率很小，可采用稀的浆液进行起灌。（7）浆液变化帷幕灌浆浆液变化应由稀到浓逐级变换，一般按以下执行：——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；——当某一浆液的注入量已达到300L以上或灌注时间已达1小时，而灌浆压力和注入率均无改变或改变不显著时，应加浓一级；——当注入率大于30L/min时，可越级变浓。（8）结束标准：在规定的压力下，当注入率不大于1L/min，继续灌注60min（9）封孔：采用置换和压力灌浆封孔法，封孔压力为全孔最大灌浆压力，封孔浆液浓度为0.6:1，待浆液沉淀后，人工拌制干硬性水泥，用钢管插捣密实。（10）工程质量指标：帷幕检查孔压水试验结果小于3Lu。3.2.6帷幕灌浆质量检查帷幕灌浆检查孔数量不少于灌浆孔总数的10%。一个单元至少布置一个检查孔，检查孔采用五点法进行压水试验，自上而下分段卡塞，岩芯全部保留并进行描述和编录。帷幕灌浆检查孔在该单元灌浆结束14天后进行，检查孔孔位布置由设计、监理及施工单位共同商定，一般布置在地质条件差、耗浆量大、灌浆出现异常情况的部位。帷幕灌浆工程质量的评定标准为：经检查孔压水试验检查，坝体混凝土与基岩接触段及其下一段的透水率的合格率为100%，其余各段的合格率不小于90%。当设计防渗标准为小于2Lu时，不合格试段的透水率不超过设计规定的200%；当设计防渗标号尊大于或等于2Lu时，不合格试段的透水率不超过设计规定的150%，且不合格试段的分布不集中，灌浆质量可评为合格。若个别孔段透水率较大，按要求进行补灌处理。3.2.7特殊情况处理1）灌浆中断处理 灌浆中断多属于管路堵塞或机械故障、停电原因所致，处理方法是中断后恢复灌浆的注入率与中段前的注入率相差较大或灌浆中断时间超过30min，该孔段将进行扫孔、洗孔后复灌，以达到正常结束标准。2）冒浆处理灌浆过程中左右岸周边基岩会发生冒浆，采用的方法是：若冒浆量较大时，采用较浓的水泥加一定量的速凝剂封堵冒浆处，待冒浆处凝固后恢复灌浆；若冒浆量较小时，采用间歇灌浆、停停灌灌的方法处理，直至此段灌浆正常结束。冒浆部位主要集中在左岸七、八单元，右岸十四、十五单元。3）串浆处理灌浆过程中发生串浆，若串浆孔正在钻进，则立即停止钻进，在串浆孔顶部加栓塞，灌浆结束后对串浆孔重新进行扫孔、灌浆；若串浆部位较远，立即查明原因，采取浓浆限流的处理方法。因帷幕灌浆按次序施工，串浆孔较少。4）耗浆较大处理灌浆时已使用最大浓度浆液灌注，吸浆量仍然很大，若每段单耗达到500kg/m时，采用低压慢灌、间歇灌浆或加砂等方法。砂浆水灰比为1：2：2，耗灰量较大的灌段，灌后一般待凝12h，以免造成待凝过短，水泥结石强度过低，无法承受较大的灌浆压力而被冲开，耗灰量又猛增的现象。另外，对耗浆量大的部位，增加灌浆孔，保证渗水通道被浆液充填堵塞，形成连续的幕体。如：耗浆大的孔为27#、35#孔，单耗达到3091.4Kg/m、3862.4Kg/m，分别都增加灌浆孔5）趾板抬动变形处理灌浆过程中使用自动记录仪自动监测浆液流量及压力，并注意被灌地段的变化，若观测安装百分表抬动值大于200微米时，立即降低灌浆压力，并报告监理采取措施。4、成果分析4.1灌浆成果分析4.1①各单元各次序单位注灰量对比在固结灌浆单元中，Ⅰ序孔各段最大单位注灰量为4957kg/m，最小单位注灰量为0.12kg/m，平均单位注灰量为99.45kg/m；Ⅱ序孔各段最大单位注灰量为354.7kg/m，最小单位注灰量为0.42kg/m，平均单位注灰量为32.04kg/m。②各单元灌前灌后透水率对比在固结灌浆单元中，灌前最大透水率为681.40Lu，最小透水率为0.44Lu，平均透水率为33.58Lu。在固结灌浆单元中，灌后检查孔最大透水率为4.35Lu，最小透水率为0Lu，平均透水率为1.28Lu。4.1①各单元各次序单位注灰量对比在帷幕灌浆单元中，Ⅰ序孔各段最大单位注灰量为5505.51kg/m，最小单位注灰量为0.97kg/m，平均单位注灰量为173.20kg/m；Ⅱ序孔各段最大单位注灰量为2697.75kg/m，最小单位注灰量为0.51kg/m，平均单位注灰量为90.47kg/m；Ⅲ序孔各段最大单位注灰量为1023.27kg/m，最小单位注灰量为0.45kg/m，平均单位注灰量为24.63kg/m。从幕灌浆各次序单位注灰量资料来看，各单元各次序单位注灰量大部分随着孔序加密呈递减规律，即Ⅲ＜Ⅱ＜Ⅰ，尤其是在同一个单元里递减更为明显，个别单元出现耗浆较大情况，主要是Ⅲ序孔中个别孔段出现下浆量和漏浆现象，说明受灌体地质条件较复杂，经过Ⅲ序孔的逐渐加密，微小的渗水通道均被水泥浆液充填封堵，这可以从剩余Ⅲ序孔的灌浆资料和检查孔的压水透水率资料中可以反应出来。②各单元各次序灌前灌后透水率对比在帷幕灌浆单元中，Ⅰ序孔灌前各段最大透水率为963.60Lu，最小透水率为0Lu，平均透水率为16.49Lu；Ⅱ序孔灌前各段最大透水率为775.19Lu，最小透水率为0.06Lu，平均透水率为11.07Lu；Ⅲ序孔灌前各段最大透水率为216.32Lu，最小透水率为0Lu，平均透水率为4.05Lu。在帷幕灌浆单元中，检查孔各段最大透水率为2.9Lu，最小透水率为0Lu，平均透水率为0.80Lu。按设计和规范要求，帷幕灌浆须深入相对不透水层3m～5m，个别单元最后一段灌前压水透水率大于3Lu或单耗大于50kg/m均已加深一段至三段，所有检查孔压水孔段的透水率均达到设计防渗标准要求，从检查孔取芯来看水泥结石局部可见，说明随着灌浆的进展，受灌体的渗水通道被浆液充填堵塞，形成了连续的幕体。③测斜成果分析帷幕灌浆各单元各孔的测斜资料来看，Ⅰ序孔偏斜最大值为0.78m，最小值为0m，平均值0.33m，Ⅱ序孔偏斜最大值为0.68m，最小值为0m，平均值0.30m，Ⅲ序孔偏斜最大值为0.97m，最小值为0m，平均值0.31m，均小于设计和规范允许的偏斜值，说明通过帷幕灌浆，在大坝趾板基础已施工的帷幕灌浆中已形成一定的幕体，未出现“透通道”。④量水堰观测分析大坝2007年10月31日，开