小浪底水利樞紐壩基防滲工程

1、小浪底水利樞紐壩基防滲工程 1 工程簡(jiǎn)況 小浪底水利樞紐工程是集防洪、防凌、減淤、灌溉、供水、發(fā)電為一體的綜合性水利工程。大壩為壤，3。水電站為壩旁引水式地下億m，最大壩高154m，水庫(kù)庫(kù)容為126.5土斜心墻堆石壩, 軸線長(zhǎng)度1667m h。年發(fā)電量51億kW臺(tái)發(fā)電機(jī)組，總裝機(jī)廠房，6180萬(wàn) kW, 大壩基礎(chǔ)的河床覆蓋層深厚，最深處達(dá)80余米。覆蓋層自上而下大致分為四層：表砂層、上部砂礫石層、底砂層和底部砂礫石層。河床基巖為二迭系的P12粘土巖和三迭系的T11、T12砂巖，斷裂構(gòu)造發(fā)育,穿越帷幕軸線的斷層主要有右岸F、F、F、F等,左岸F、F、F和F等。 28240232332382312

2、361 根據(jù)黃河多泥砂的特點(diǎn)以及對(duì)土石壩基防滲處理的特點(diǎn)，確定小浪底防滲工程設(shè)計(jì)思想為以垂直防滲為主水平防滲為輔。壩基覆蓋層采用混凝土防滲墻，墻下及兩岸巖體采用帷幕灌漿。 深覆蓋層防滲墻施工是小浪底工程重大技術(shù)難題之一。在防滲墻施工中，我局首次開(kāi)發(fā)了緩凝型混凝土，解決了大深度、高標(biāo)號(hào)混凝土防滲墻施工技術(shù)難題，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)的技術(shù)空白。在灌漿工程施工中，成功地引進(jìn)并開(kāi)發(fā)了GIN灌漿法，開(kāi)發(fā)了國(guó)內(nèi)最先進(jìn)的GMS2000系列灌漿自動(dòng)記錄儀，氣、液壓灌漿塞等先進(jìn)的工藝和器械。 2 混凝土防滲墻施工 混凝土防滲墻設(shè)計(jì)厚度1.2m，墻體混凝土設(shè)計(jì)標(biāo)號(hào)為R=33Mpa（保證率85%），變形模量E=30000Mp

3、a,90抗?jié)B標(biāo)號(hào)不小于B8，混凝土塌落度1822cm，擴(kuò)散度3438cm。墻頂設(shè)計(jì)高程為126m和138m，高程126m以上的墻體內(nèi)要求下設(shè)鋼筋籠，墻段接頭采用鉆鑿接頭孔法（即套打一鉆法）。要求槽孔孔斜率不大于4，接頭孔孔斜率不大于2。 23。主壩防，澆筑混凝土21526.9m，成墻面積最大深度右岸防滲墻軸線長(zhǎng) 259.6m, 81.90m10540.63m 所示。1滲墻剖面如圖 防滲墻共分43個(gè)槽段施工，槽孔長(zhǎng)度6.66.7m。防滲墻采用CZ30和CZ22型沖擊鉆機(jī)和液壓抓斗造222，鉆鑿混凝土工效達(dá)3m48m孔，施工高峰期沖擊鉆機(jī)造主孔工效達(dá)1.8 m，抓斗工效達(dá)，造副孔工效達(dá)2。 2.3

4、m 防滲墻混凝土由JS500型混凝土攪拌機(jī)拌和，采用自動(dòng)稱量系統(tǒng)稱量骨料，人工加水泥和摻和料，該3/h。攪拌好的混凝土由攪拌車運(yùn)輸并灌入導(dǎo)管。攪拌站的生產(chǎn)能力為53 m 33，該制漿站日制漿能力為900m610臺(tái)2m個(gè)儲(chǔ)漿池，總儲(chǔ)量為泥漿攪拌機(jī)制漿，備有 造孔泥漿由3。 548m 工程初期使用了普通型混凝土，但由于其早期強(qiáng)度高（R為30.7Mpa、R為44.7Mpa），使得接頭孔235的造孔非常困難。為此，專門(mén)研制了緩凝型混凝土。這種混凝土早期強(qiáng)度低，后期強(qiáng)度高，完全滿足早期混凝土接頭的鉆鑿，保證了工程的順利進(jìn)行。緩凝型混凝土的應(yīng)用是該項(xiàng)工程的關(guān)鍵技術(shù)。為了監(jiān)測(cè)混凝土質(zhì)量，在混凝土澆筑過(guò)程中進(jìn)

5、行機(jī)口取樣，以求得28d、90d的抗壓強(qiáng)度，部分樣品還求得7d、14d、60d和360d的抗壓強(qiáng)度、抗?jié)B指標(biāo)及彈性模量。 對(duì)機(jī)口取樣混凝土90d的抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析得到：R的平均值為38.7Mpa，標(biāo)準(zhǔn)離90差為3.8MPa，離差系數(shù)C=0.098,強(qiáng)度保證率P=93.5%，合格率100%，抗?jié)B標(biāo)號(hào)均大于B12，彈性模量vE在30000MPa左右?；炷临|(zhì)量完全滿足設(shè)計(jì)要求。 連接墻段的43個(gè)接頭孔孔斜率均滿足設(shè)計(jì)要求，混凝土澆筑速度為2.55.22m/h,符合規(guī)范要求。經(jīng)檢測(cè)，防滲墻質(zhì)量良好。 3 帷幕灌漿施工 帷幕灌漿孔為雙排孔布置,孔距為2,左岸山坡和右岸灘地?cái)鄬佑绊憥Р捎?/p>

6、3排布置,最破碎的部位增至5排。灌漿帷幕防滲標(biāo)準(zhǔn)為5Lu。右岸防滲墻和近三分之二的帷幕灌漿工程量由我局完成。 大壩的防滲帷幕線總長(zhǎng)2900,帷幕底線從河床部位向兩岸逐漸抬高。左岸巖體較陡,灌漿帷幕分三層#灌槳洞為第三層。右岸坡度較緩,絕大部分在壩基表面直接即壩基表面為第一層,4灌漿洞為第二層,3,實(shí)施#灌漿洞為第二層。分層實(shí)施的帷幕,2各層間設(shè)銜接灌部分地段分兩層實(shí)施進(jìn)行,即壩基表面為第一層,1、漿帷幕使之相接。另外,在左岸洞群穿越帷幕軸線的部位,設(shè)置了環(huán)形灌漿帷幕與主帷幕相接,使整個(gè)防滲帷幕成封閉狀態(tài)。 施工設(shè)備3.1 小浪底帷幕灌漿工程會(huì)聚了國(guó)內(nèi)外多種鉆灌設(shè)備，有國(guó)產(chǎn)的SGZI、SGZ-、

7、XYZ、XYI型回轉(zhuǎn)鉆機(jī)，有國(guó)外的Atlas A52CB鉆機(jī)和DIAMEC 262鉆機(jī)；有國(guó)產(chǎn)的BW2/40和GBW100/100灌漿泵，也有國(guó)外的計(jì)量泵；有國(guó)產(chǎn)的ZJ200、ZJ400高速攪拌機(jī),也有國(guó)外自動(dòng)化程度較高的集中制漿系統(tǒng)。 3.2 鉆孔、沖洗及壓水試驗(yàn) 絕大部分的灌漿孔采用回轉(zhuǎn)鉆機(jī)造孔，僅一部分（主要是環(huán)形帷幕灌漿孔）采用沖擊鉆機(jī)造孔。回轉(zhuǎn)鉆機(jī)造孔直徑大多為56和76 ，開(kāi)孔直徑大多為91。沖擊鉆機(jī)造孔孔徑為85。多數(shù)用金剛石鉆頭，先導(dǎo)孔和檢查孔主要采用110雙管鉆具取芯鉆進(jìn)。鉆孔孔向的測(cè)量采用DUZ-D型深井照相測(cè)斜儀，精度為0.5。 對(duì)每個(gè)灌漿段均進(jìn)行孔壁沖洗和裂隙沖洗。為了

8、解原地層的透水性及灌后幕體的防滲性能，對(duì)先導(dǎo)孔和檢查孔的各段采用三級(jí)壓力（即0.3、0.6、1.0）五個(gè)階段壓水法。壓水試驗(yàn)采用自動(dòng)記錄儀記錄壓力、流量、時(shí)間等參數(shù)。 3.3 灌漿方法 小浪底樞紐帷幕灌漿所采用的灌漿方法歸納起來(lái)主要有三種：孔口封閉灌漿法、自下而上分段灌漿法、GIN灌漿法。 3.4 灌漿壓力 按照標(biāo)書(shū)技術(shù)規(guī)范要求，國(guó)際標(biāo)部分灌漿壓力最大為3.5MPa。在右岸壩基帷幕灌漿施工過(guò)程中，因出現(xiàn)巖體變形現(xiàn)象，將壓力降低為最大不超過(guò)1.9MPa。在左岸施工時(shí)也以此為限。左右岸各孔段采用的最大灌漿壓力如表31 。在施工中，出現(xiàn)串冒漿、耗漿量較大等現(xiàn)象時(shí)，采取限壓限量措施。尤其是在左岸區(qū)施工

9、中，最大灌漿壓力曾一度限制為1.0MPa、0.5MPa。盡管如此，在右岸F斷層，和左岸F斷層2381部位巖體抬升高度曾超過(guò)1m。 3.5 灌漿漿液 小浪底帷幕灌漿幾乎全部采用了穩(wěn)定性漿液。選用的穩(wěn)定性漿液具有下列性能：水灰比 0.60.75 ，3 ，析水率（2）15MPa，凝聚力2。 4N/m#普通硅酸鹽水泥、優(yōu)質(zhì)鈉膨潤(rùn)土和高效塑化劑（有RCM緩凝型減水劑、制備穩(wěn)定性漿液選用 525 減水劑）。SIKA R4引氣型高效減水劑和UNF 制漿工藝流程為先在攪拌機(jī)內(nèi)加入定量的水，再加入膨潤(rùn)土漿和水泥，攪拌min后加入減水劑，再攪拌min。 在施工中,應(yīng)用的灌漿塞有進(jìn)口的液壓式灌漿塞,和國(guó)產(chǎn)(由基礎(chǔ)局

10、科研所研制)的液壓和氣壓灌漿塞。膨脹體有膠囊式,它靠囊內(nèi)充氣體或液體膨脹，也有膠球式,它靠機(jī)械擠壓使膠球變形，增大直徑。機(jī)械擠壓方法有螺桿式和活塞式。 3.6 灌漿結(jié)束條件 按照規(guī)范要求，灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行拒漿標(biāo)準(zhǔn)，即灌漿過(guò)程中，當(dāng)灌漿壓力和注入率達(dá)到規(guī)定值后結(jié)束。 在施工中，根據(jù)實(shí)際情況，對(duì)結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了適時(shí)調(diào)整、修改。各部位帷幕灌漿執(zhí)行的結(jié)束條件如表3-4： 表3-4 各部位帷幕灌漿結(jié)束條件 部位 結(jié)束條件 左右岸壩基 (1)注入量200L/m，P=P時(shí)，注入率1L/min，延續(xù)30min后結(jié)束；(2)注入max量 200L/m,PP時(shí)，延續(xù)30min后結(jié)束；(3)注入量200L/m,PP,

11、間歇15min，a.恢復(fù)灌漿直至B；minmin3/段，請(qǐng)示監(jiān)理工程師。 左岸山脊 先期 (1)當(dāng)注入量達(dá)到1000L之前，若灌漿壓力達(dá)最大灌量超過(guò)b.10到設(shè)計(jì)值，流量小于0.4L/min，延續(xù)30min結(jié)束。(2)當(dāng)注入量達(dá)到1000L5000L之間，若灌漿壓力達(dá)到設(shè)計(jì)值，不論流量為多少，延續(xù)30min結(jié)束。(3)當(dāng)注入量達(dá)到5000L10000L之間，若灌漿壓力達(dá)到設(shè)計(jì)值，不論流量為多少，延續(xù)30min結(jié)束；若灌漿壓力未達(dá)到設(shè)計(jì)值，則由現(xiàn)場(chǎng)工程師確定處理方法。 后期 (1)當(dāng)注入量達(dá)到3000L之前，若灌漿壓力達(dá)到設(shè)計(jì)值，流量小于1L/min，延續(xù)30min結(jié)束。(2)當(dāng)注入量達(dá)到300

12、0L，若灌漿壓力達(dá)到設(shè)計(jì)值，不論流量為多少，延續(xù)30min結(jié)束。(3)當(dāng)注入量達(dá)到3000L以后，若壓力達(dá)到該段壓力的60%，灌注5000L后停止灌漿，待凝8h,或者達(dá)到設(shè)計(jì)壓力，延續(xù)30min，可開(kāi)始下#、 23000L以后，若壓力仍未達(dá)到該段壓力的60%，則改用水泥砂漿灌注。一段鉆孔；(4)當(dāng)注入量達(dá)到#灌漿洞 在規(guī)定壓力下，注入率不大于1L/min時(shí)，繼續(xù)灌注不少于390min、4，且在設(shè)計(jì)壓力下的灌漿時(shí)#洞GIN法灌漿 （1）達(dá)到GIN值，且流量小于2L/min時(shí)，持2間不少于120min，或按工程師指令執(zhí)行。 續(xù)10min可以結(jié)束。（2）達(dá)到GIN值，但流量較大時(shí),應(yīng)調(diào)整壓力,使之沿

13、GIN曲線下滑，直至流量小于L/min時(shí)，再持續(xù)10min可結(jié)束。灌漿過(guò)程中壓力不得小于最低壓力值。（3）達(dá)到最大壓力值，流量小于L/min時(shí)，持續(xù)min結(jié)束。（4）流量較大，但壓力達(dá)不到最低壓力時(shí)，應(yīng)按規(guī)定及時(shí)采取措施，包#洞GIN法灌漿 （ 。41）當(dāng)灌漿達(dá)到最大限制壓力P或達(dá)到6括限流、限量及間歇等 ,間歇時(shí)間12hmaxGIN，每5m段長(zhǎng)注入率小于1L/min時(shí)，延續(xù)30min；（2）當(dāng)灌漿達(dá)到最大灌入量限值V，且小于設(shè)計(jì)maxGIN時(shí)，采用間歇灌漿，間歇30min后復(fù)灌，直至達(dá)到（1），或當(dāng)累計(jì)注入量達(dá)到2000L/m時(shí)，灌漿也 后結(jié)束。30min持續(xù),時(shí)0.4L/min當(dāng)吸漿率,在

14、規(guī)定壓力下 環(huán)形帷幕灌漿 可結(jié)束。 3.7 灌漿自動(dòng)記錄及灌漿過(guò)程監(jiān)控 小浪底帷幕灌漿過(guò)程及數(shù)據(jù)的記錄全部為自動(dòng)記錄儀記錄, 這就避免了人為因素對(duì)記錄的準(zhǔn)確性的影響。選用的灌漿自動(dòng)記錄儀多數(shù)為中國(guó)水利水電基礎(chǔ)工程局與天津大學(xué)和西安交大等單位共同研制的J31A、J31B、J31C型智能記錄儀和J31D、GMS2000型多路灌漿監(jiān)控系統(tǒng)。部分灌漿選用了長(zhǎng)委科學(xué)院研制的GJY和GJY型記錄裝置。 3.8 灌漿效果評(píng)價(jià) 各灌漿區(qū)段、各序孔的單位注入量情況見(jiàn)表3-5。由各次序孔的水泥單耗可以看出，隨著灌漿次序的增加，水泥單耗逐序減小。 各灌漿區(qū)段壓水試驗(yàn)檢查結(jié)果如表3-6。壓水試驗(yàn)結(jié)果表明試驗(yàn)段透水率的

15、合格率在94%以上，其中3lu的達(dá)92.8%，表明灌漿效果是好的。對(duì)檢查孔的不合格孔段，均進(jìn)行了補(bǔ)灌或在其附近增加序孔，進(jìn)行了加密補(bǔ)強(qiáng)灌漿，并直至檢查合格。 從灌漿成果及檢查孔檢查結(jié)果看，各區(qū)域的灌漿效果良好，灌漿帷幕均能滿足設(shè)計(jì)防滲要求。1999年9月，小浪底水利樞紐蓄水安全鑒定委員會(huì)對(duì)帷幕灌漿的質(zhì)量評(píng)價(jià)如下：“從整體看，帷幕灌漿設(shè)計(jì)合理，施工工藝符合技術(shù)要求。各地段、序孔單位水泥注入量隨灌漿次序的增加而有較明顯降低，符合一般規(guī)律。灌漿質(zhì)量滿足設(shè)計(jì)要求，具備下閘蓄水條件?！?由于水庫(kù)蓄水后兩岸均出現(xiàn)較大滲漏，有關(guān)各方于1999年12月中旬在小浪底召開(kāi)了防滲系統(tǒng)專家咨詢會(huì)，會(huì)議決定對(duì)防滲帷幕進(jìn)

16、行補(bǔ)強(qiáng)灌漿。會(huì)議對(duì)防滲補(bǔ)強(qiáng)方案提出了以下指導(dǎo)性意見(jiàn)：（1）原設(shè)計(jì)的一#灌漿洞中對(duì)原一排帷幕區(qū)再增加一排帷幕，對(duì)F、F3、4F斷層影響帶再排帷幕改為二排。左岸2382402361巖層為宜。（2）右岸2#增加兩排帷幕。增加帷幕的深度以達(dá)到90m高程或達(dá)T灌漿洞內(nèi)對(duì)單排帷幕進(jìn)1行加排加深補(bǔ)強(qiáng)處理。建議進(jìn)一步研究對(duì)F、F斷層帶帶狀透水區(qū)用帷幕封閉的必要性、可行性和實(shí)施233231方案。 具體方案為：左岸部分，大壩左端以北的地面帷幕灌漿尚未實(shí)施，由原設(shè)計(jì)的一排孔，改為兩排孔。#3-1#灌漿洞以北至F透水巖層；4130m灌漿洞左端以南，帷幕底高程由加深到高程90m，以封堵T在428147粘土巖層，帷幕仍TT斷層以北為。F135m斷層間，帷幕底高程抬高到125m，以封堵主要透水巖層1128為一排孔，以封堵巖體上部風(fēng)化殼，幕底高程不變，仍為240.0m。由于帷幕與隧洞交叉的部位無(wú)法補(bǔ)灌，估計(jì)這些部位仍存在“盲區(qū)”。 右岸部分，在上游壩腳處的215.