马堵山水电站固结灌浆施工技术

　　摘要：通过对本工程固结灌浆施工的设计、试验、灌浆施工工艺及灌浆效果等方面的讨论，总结出了几点经验，更好的掌握了固结灌浆施工的工艺，为以后遇到相同或类似的问题提供了借鉴。
　　关键词：固结灌浆，吸浆量，透水率
　　1引言
　　马堵山水电站位于红河干流下游红河州的个旧市、金平县境内，水库总库容5.51亿m3，水库正常蓄水位217m，调节库容2.6亿m3，具有不完全年调节性能。电站装机容量288MW，设计年发电量13.14亿kWh。本工程等别为二等工程，工程规模为大（2）型。枢纽主要建筑物挡水及泄水建筑物、引水系统及发电厂房均为2级建筑物，次要建筑物为3级，临时建筑物为4级。
　　本工程地质情况：左岸地质结构以三迭系中统个旧组第二岩组的白云石大理岩为主，岩体呈中厚层状-薄层状结构，岩体较破碎，顺坡向卸荷裂隙、风化裂隙发育。右岸地层分布有三迭系中统个旧组第二岩组的千枚状大理岩及含炭质白云石大理岩，岩体强度不高，主要为薄层状结构，岩体较破碎。坝基开挖出露有大小断层10个。
　　
　　2坝基固结灌浆设计
　　(1)根据岩石的地质条件和坝基应力情况，固结灌浆孔排距分为2m×2m、3m×3m两种，孔深分为入基岩6m、8m、13m三种，孔深小于或等于8m的灌浆孔一次造孔灌浆，大于8m的自上而下分两段进行施工。
　　⑵孔深小于或等于8m的灌浆孔0.5~0.7MPa，大于8m的自上而下分两段进行施工，灌浆压力第一段0.4~0.5MPa，第二段灌浆压力0.6~0.7MPa。
　　⑶固结灌浆质量采用单点法进行压水试验，用测量岩体波速的方法复核。压水试验检查标准为透水率q<5Lu，岩体波速有明显改善，基本消除低波速段。
　　⑷基础抬动变形观测要求小于0.2mm。
　　⑸浆液开灌比初步选定为3：1。
　　3固结灌浆试验
　　3.1试验内容
　　根据前期地质勘探资料分析，在灌浆前，选取有代表性的3#坝段进行了6m及8m固结灌浆一次造孔灌浆试验，11#坝段进行13m分两段进行孔排间距2m与2.5m的对比试验，目的是进一步校核设计参数。
　　(1)灌浆材料的选择
　　采用纯水泥浆液进行灌注，用通海秀山水泥厂普通硅酸盐水泥42.5水泥拌制浆液。
　　(2)孔深
　　3#坝段孔深分6m及8m，11#坝段13米分两段第一段6m、第二段7m。
　　(3)布孔形式
　　采用梅花形布置，3#坝段孔排距均为3m×3m，11#坝段孔排距分为2m×2m及2.5m×2.5m两种。
　　⑷浆液浓度
　　将固结灌浆的浆液初步确定为5个比级：3：1（2：1）、1：1、0.6：1、0.5：1。
　　⑸灌浆压力
　　3#坝段孔：部分孔采用0.4MPa灌浆压力，另一部分进行以0.4MPa为起灌压力，以0.7MPa为目标压力，进行升压试验。11#坝段孔：第一段采用0.5MPa，第二段采用0.7MPa。
　　3.2灌浆试验结论
　　3#坝段试验区大部分孔洗孔无回水，无法做灌前压水试验，剩余孔灌前压水试验透水率均大于5lu，检查孔透水率为1.18~1.62lu。II序孔较I序孔灌浆单位注入量递减效果明显。灌前声波均速3945m/s，但有部分段落波仍较低，灌后测得声波均速4424m/s，原来波速较低段落波速得到较大提升。分析表明该实验区岩石裂隙较发育，吸浆量较大，但各项设计参数均能满足设计要求。
　　11#坝段试验区灌前灌后压水透水率见表1，检查孔压水试验透水率均小于设计值5.0lu，但是孔排距为2.5m的较孔排距为2.0m的偏大。11#坝段灌浆前平均波速为3398m/s，灌浆后检查孔的平均波速为4194m/s，声波平均提高率为23%。检查孔压水试验与声波测试均说明灌浆效果达到设计要求。
　　表1灌浆前后透水率统计成果表
　　名称 总段数
　　（段） 透水率区间分布（段）
　　  <1Lu 1~3Lu 3~5Lu 5~10Lu 10~100Lu >100Lu
　　灌前压水 32 0 1 12 18 0 1
　　检查孔 4 0 2 2 0 0 0
　　4固结灌浆施工
　　在固结灌浆施工过程中发现，碾压混凝土坝段在灌浆过程中有部分孔导致混凝土开裂、冒浆，左岸几个坝段吸浆量较大，串孔串浆较厉害。为了保证灌浆质量，对出现的各种现象进行深入分析与论证，同时调整了工程施工参数。主要采取了以下措施：
　　(1)对于几个吸浆量较大及串浆较厉害的坝段，将排间距分为两序，排内灌浆孔次序由两序改变为三序，这样扩大了同序孔灌浆的距离，减少了串孔的发生，提高了灌浆效果。
　　⑵在混凝土盖板上打绝对抬动观测孔，对灌浆孔进行抬动观测。将盖板抬动值控制在0.2mm以内，灌浆过程中若发现抬动超值，立即降低灌浆压力。在安全的压力下继续灌浆直到结束，对于没有达到设计灌浆压力的钻孔，则在待凝后重新在设计灌浆压力下进行扫孔、灌浆。
　　⑶混凝土盖板下的灌浆孔段，灌浆质量非常重要，减小第一段孔段长度，这样可以降低孔段内裂隙的差异，有利于集中压力灌注细小裂缝，提高岩体的灌浆质量。
　　⑷碾压混凝土坝段在混凝土浇筑完成后等待较长的时间，如果工期较紧，则增加埋管深度或增加混凝土混凝土盖板厚度来降低混凝土开裂、冒浆的事故发生。
　　(5)对于串孔且串浆的情况，如串浆孔具备灌浆条件，应一泵一孔同时进行灌浆，但并灌孔不宜多于3个。否则，先排出地下水或浆液析出的清水、稀浆、直到浓浆，在串孔冒浆比重接近灌浆孔浆液比重时，立即堵塞串浆孔。则在灌浆结束后，待凝不少于48h后，重新扫孔、灌浆。
　　(6)吸浆量较大或回浆孔段可采用低压灌浆、限制注入率、间歇灌浆法等措施进行处理。
　　(7)及时总结灌浆资料，用前一阶段的灌浆经验指导下一阶段的灌浆施工，用以提高灌浆质量。
　　5灌浆效果
　　5.1耗灰量分析
　　本工程灌浆共计3608孔，其中一序孔1648个，二序孔1628个，三序孔332个。总注灰量为978407kg；总平均单位注入量26.70kg/m。
　　一序孔、二序孔、三序孔总注灰量及单位注入量分别为（614652kg36.57kg/m）、（326168kg19.72kg/m）、（37587kg11.14kg/m）。单位注入量一序孔>二序孔>三序孔，随着孔序的加密，岩石的可灌性存在逐渐减小的趋势。同时单注大于200kg的孔数一序孔有148个，二序孔有57个；单注大于500kg的一序孔有46个，二序孔有8个；一序孔注灰量大于1000kg的有12个，均为一序孔。灌浆在排序上先灌奇数排后灌偶数排，一序排平均单注32.46kg/m，二序排平均单注21.38kg/m，随着灌浆排距的加密，注灰量趋于递减。
　　以上一序孔、二序孔和三序孔之间，排与排之间注入量递减规律表明浆液扩散半径无论是在孔间还是在排间，均超过了设计值，达到了预期的灌浆效果。
　　5.2灌浆前后透水率分析
　　由表2可以看出，灌浆后不仅大透水段消除，灌浆后质量检查孔透水率全部小于5Lu，效果明显。
　　表2灌浆前后透水率统计成果表
　　名称 总段数
　　（段） 透水率区间分布（段）
　　  <1Lu 1~3Lu 3~5Lu 5~10Lu 10~100Lu >100Lu
　　灌前压水 274 0 7 41 159 61 6
　　检查孔 266 128 136 2 0 0 0
　　
　　5.3灌浆前后声波测试
　　因为纵波波速在整体性、均一性不同的岩体传播速度不同，根据现行规范要求，为了验证灌浆前后岩体情况，在灌浆前后，进行岩体声波测试、对比，灌前与灌后的超声波平均波速3245m/s、4376m/s，提升了34.9%。
　　6结论
　　通过对本工程固结灌浆施工的设计、试验、灌浆施工工艺及灌浆效果等方面的讨论，总结出了几点经验，更好的掌握了固结灌浆施工的工艺，为以后遇到相同或类似的问题提供了借鉴。
　　⑴在同一个地段，宽大裂隙和细小裂隙往往同时存在，而两者之间的启动压力(即能够使浆液进入裂隙内的最小压力)、开灌水灰比、灌浆历时是不同的，灌浆过程中应仔细、耐心地操作。
　　⑵吸浆量较大孔段可采用低压灌浆、限制注入率、间歇灌浆法等措施进行处理。
　　⑶灌浆试验工作量不易过小，过小不能客观反映实际情况，理论能满足要求，但实际影响因素较多(如：岩石的倾向、倾角等)，尤其基岩较破碎，地质条件较差的部位。
　　参考文献：
　　[1]SL62－94水工建筑物水泥灌浆施工技术规范[S]。
　　[2]SL31－2003水利水电工程钻孔压水试验规程[S]。
　　[3]张文淖.岩石坝基的固结灌浆问题探讨[J].水力发电学报，1991,34(3):78－84。

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