阿海電站導流洞進口邊坡固結(jié)灌漿錨筋樁施工

1、阿海電站導流洞進口邊坡預固結(jié)灌漿錨筋樁施工作者:水電十四局勘察設(shè)計研究院 劉勇斌【摘要】 阿海電站導流洞進口邊坡地質(zhì)條件復雜，為提高圍巖的整體穩(wěn)定性，為確保導洞洞進口開挖安全施工，對進口段邊坡采取了預固結(jié)灌漿、懸吊錨筋樁、錨索、長錨桿鎖口等加固措施，文中對預固結(jié)灌漿和錨筋樁施工工藝進行了介紹?！娟P(guān)鍵詞】 阿海電站 導流洞進口邊坡 預固結(jié)灌漿 懸吊錨筋樁 施工工藝1、 工程地質(zhì)概況1.1 工程概況阿海水電站壩址位于云南省麗江市玉龍縣（右岸）與寧蒗縣（左岸）交界的金沙江中游河段，是金沙江中游河段規(guī)劃的第四個梯級電站，總裝機容量200萬千瓦。導流系統(tǒng)布置在樞紐左岸，及1、2導流洞，洞身混凝土襯砌后斷

2、面為16m×19m（寬×高），進口高程分別為1406m和1408m。工程施工導流采用圍堰一次斷流，1#、2#導流隧洞泄流的全年導流方式。截流后第一個枯水期由1#導流隧洞泄流。1.2 工程地質(zhì)條件1#導流洞進口部位地形坡度在高程1460m以下為40°50°，高程1460m1580m為25°30°，高程1580m以上為35°40°，隧洞軸線方向S67°E，岸坡走向S15°E，兩者夾角為52°。高程1460m1475m為左岸壩前堆積體的下游邊緣部位，厚約3m15m，靠上游側(cè)稍厚，組成物質(zhì)下部

3、為沖積成因的卵礫石夾漂石、孤石和砂，上部為冰磧成因的碎塊石夾砂土，密實，表部具半膠結(jié)。其余地段基巖裸露，巖性為泥盆系班滿到地組下段（D1b1）灰、深灰色中至厚層狀砂巖夾薄至中厚層狀粉砂質(zhì)板巖、粉砂巖，板巖類普遍含碳質(zhì)，夾層厚度一般小于0.3m，底部有兩層厚1.5m2m的復成分礫巖。其中砂巖為中厚層狀，部分為薄層狀，板巖多為薄層狀或與泥質(zhì)粉砂巖呈互層狀。巖石經(jīng)區(qū)域變質(zhì)作用和受多期構(gòu)造影響頁巖已板巖化。受擠壓及層間錯動影響多以片理化，面光滑具擦痕，部分為“磨光鏡面”、夾石英條帶、構(gòu)造透鏡體、和構(gòu)造片狀片巖。 圍巖結(jié)構(gòu)為單斜層狀，層面節(jié)理發(fā)育，部分沿層面多次錯動，為主要軟弱結(jié)構(gòu)面，與層面近正交的層間

4、節(jié)理受限制，多錯列相接。傾向節(jié)理間距為13m左右，節(jié)理多面為銹面或附應力礦物，黃鐵礦等。2#導流洞進口位于1#導流洞上游側(cè)。進口部位地形坡度在高程1470m以下約40°，高程1470m1650m為28°左右，高程1650m以上為35°40°。隧洞軸線方向S67°E，岸坡走向S15°E。地段內(nèi)在高程1481m以下基巖裸露，地質(zhì)條件與1#導流洞進口類似，高程1481m以上為堆積體分布，厚0m45m不等。2 、預固結(jié)灌漿施工2.1 物探測試（1）固結(jié)灌漿施工前抽取一定數(shù)量固結(jié)孔作為物探測試孔，孔深與固結(jié)灌漿孔相同，通過灌漿前后巖石波速的對比

5、檢測灌漿效果。（2）所有物探測試孔均應分別進行灌前、灌后的物探測試工作，包括固結(jié)灌漿檢查孔的聲波測試。（3）灌漿前應對物探測試孔加以保護，以防雜物堵塞測試孔。（4）物探測試孔，在灌后物探測試工作完成后，應按固結(jié)灌漿檢查孔的要求進行封孔。2.2 導流洞進口邊坡預固結(jié)灌漿錨筋樁施工程序 施工排架搭設(shè) 固結(jié)孔鉆孔 鉆孔沖洗及裂隙沖洗 預固結(jié)灌漿、序鉆孔、灌漿 固結(jié)灌漿質(zhì)量檢查 灌后物探測試 序固結(jié)孔掃孔 下放錨筋樁 注漿 錨筋樁無損檢測。2.3 固結(jié)灌漿工藝流程固結(jié)灌漿施工工藝流程圖如下。固結(jié)灌漿工藝流程圖布孔水泥水其它攪拌過濾送漿按需要調(diào)整漿液被灌孔（段）灌漿控制閥造孔洗孔及壓水試驗壓力表、自動記

6、錄儀每分鐘耗量設(shè)計標準達到設(shè)計結(jié)束標準此孔（段）結(jié)束達到設(shè)計壓力轉(zhuǎn)入下一孔（段）2.4 固結(jié)灌漿施工工藝措施 鉆孔采用YG-40、70錨固鉆機或地質(zhì)鉆機鉆孔，開孔孔徑110或 91，根據(jù)開孔成孔條件，便于灌漿可埋設(shè)108或 89無縫管作孔口管，孔口管埋設(shè)深度為入巖不少于1.0m，預固結(jié)灌漿孔間排距2m×1.5m，錨筋樁孔間排距4m×1.5m。鉆孔先施工序孔，待序孔灌漿結(jié)束后方能進行序孔的鉆孔施工。鉆孔過程中對各種情況進行記錄，如塌孔、卡鉆、掉鉆、不返水等。鉆孔遇有塌孔、掉塊難以鉆進時，可先進行灌漿處理，而后繼續(xù)鉆進。如發(fā)現(xiàn)集中漏水，應查明漏水部位、漏水量和漏水原因，經(jīng)處理后

7、再鉆進。 鉆孔裂隙沖洗及壓水鉆孔后根據(jù)成孔條件進行鉆孔沖洗，若成孔好，采取風動鉆機造孔的，達到鉆進深度后，先用風吹凈孔內(nèi)的粉渣后，采取壓力水進行敞開式鉆孔裂隙沖洗，沖洗至回水清凈；采取地質(zhì)鉆機的直接利用鉆桿進行沖洗至回水清凈即可。鉆孔塌孔、掉塊等成孔較難或鉆孔不返水的孔段不沖洗直接進行灌漿施工。鑒于地質(zhì)為泥質(zhì)巖類板巖化，在輝綠巖兩側(cè)變質(zhì)作用較強烈，緊靠輝綠巖部分砂巖角巖化。巖體破碎、節(jié)理、裂隙結(jié)構(gòu)面發(fā)育，且與水易軟化，壓水的意義不大，不進行灌前壓水。 灌漿（1）灌漿方式灌漿擬采取孔口封閉、純壓式灌漿，最終根據(jù)現(xiàn)場施工過程中巖層的不同的地質(zhì)條件選擇適宜的灌漿方式進行灌漿施工。一序孔采取自上而下分

8、段灌漿；二序孔采取自下而上、自上而下或綜合法進行灌漿。強風化堆積體部位的灌漿無法成孔采取花管或套管跟進灌漿。（2）灌漿分段根據(jù)鉆孔成孔條件進行分段，孔口段段長易短，初頂段定為3.05.0m，灌漿段最大段長不宜超過10m。 （3）灌漿壓力初步擬定灌漿壓力：一序孔0.50.8 Mpa；二序孔0.81.0 Mpa。最終壓力根據(jù)現(xiàn)場施工確定。（4）漿液配比及變換原則灌漿漿液水灰比采用1:1、0.8:1、0.6:1（或0.5）三個比級，灌漿起始水灰比為1:1。固結(jié)灌漿液濃度應由稀變濃，逐級變換，漿液變換按以下執(zhí)行：當灌漿壓力保持不變，注入率持續(xù)減少時，或當注入率不變而壓力持續(xù)升高時，不得改變水灰比；當某

9、一比級漿液的注入量已達300L以上或灌注時間已達1h而灌漿壓力和注入率均無改變或改變不顯著時，應改濃一級。當注入率大于30L/min時，可根據(jù)具體情況越級變濃。已使用最大濃度的漿液灌注時，灌漿段灌灰量已達10T，吸漿量還很大，采用加砂、速凝劑、低壓慢灌、間歇灌漿等方法處理，仍達不到結(jié)束標準的報告工程師，按其要求處理。（5）灌漿結(jié)束標準固結(jié)灌漿在規(guī)定壓力下，當注入率不大于1Lmin繼續(xù)灌注30min，灌漿即可結(jié)束。（6）封孔灌漿孔采用“置換和壓力灌漿封孔法”進行封孔，每一個孔灌漿結(jié)束后，均采用0.6:1的濃漿置換孔內(nèi)清漿,全孔復灌一次，封孔壓力與孔口段灌漿壓力相同, 當注入率為0時，延續(xù)灌注10

10、min即可結(jié)束，孔口空余部分用人工拌制水泥砂漿封滿。 （7）質(zhì)量檢查固結(jié)灌漿壓水試驗檢查在該部位灌漿結(jié)束3天后進行。灌漿結(jié)束后，將灌漿記錄和有關(guān)資料提交給監(jiān)理人，以便擬定檢查孔的孔位。檢查孔的數(shù)量不少于灌漿孔總數(shù)的5，孔段合格率應在80以上，不合格孔段的透水率值不超過設(shè)計規(guī)定值的150，且不集中，灌漿質(zhì)量可認為合格。否則，按監(jiān)理人批準的措施進行處理。檢查孔施工要求：壓水壓力為0.3Mpa，合格段透水率值不應大于5.0lu。檢查孔壓水采用單點法壓水，檢查孔壓水合格后按要求進行封孔。（8）特殊情況處理被串孔正在鉆進時，應立即停止鉆進，條件可能下，被串孔與施灌孔同時灌注，否則用灌漿塞塞緊。灌漿結(jié)束后

11、應立即將被串孔掃孔洗凈，待后再灌。灌漿過程中，若因故中斷，應盡早恢復灌漿，中斷超過30min時，應進行鉆孔沖洗，若沖洗無效，應掃孔復灌，復灌時漿液濃度從起灌水灰比開始灌漿。若灌漿時周圍出現(xiàn)漏漿情況，采用低壓慢灌、間歇灌漿、封堵冒漿處等方法。灌漿時已使用最大濃度漿液灌注，吸漿量仍然很大，若每段耗灰量達到10T時，可采用低壓慢灌、間歇灌漿或加砂等方法。水灰砂比一般為0.6：1：0.40.6。耗灰量較大的灌段，灌后必須進行待凝，以免造成待凝過短，水泥結(jié)石強度過低，無法承受較大的灌漿壓力而被沖開，耗灰量又猛增的現(xiàn)象，若待凝時間8h仍出現(xiàn)上述現(xiàn)象，待凝時間可增至12h。灌漿出現(xiàn)耗漿量較大的孔段，及時向監(jiān)

12、理工程師反映，研究處理方案，處理結(jié)果及時報監(jiān)理工程師確認。3 、灌漿成果分析灌漿成果的分析和評價主要包括灌漿成果、檢查孔壓水、物探檢測等三個方面的分析及評價。3.1 灌漿成果分析 固結(jié)累計完成20412.78m，水泥耗量2922.42t，最大單耗484.0kg/m，最小單耗17.7kg/m，平均單耗143.16kg/m，序孔灌漿進尺12596.88m，灌灰量2228.55t，單位耗灰量為176.91Kg/m，序孔灌漿進尺7851.9m，灌灰量693.86t，單位耗灰量88.78Kg/m。預固結(jié)灌漿成果統(tǒng)計表工程部位工程量（m）耗灰量（t）單耗（Kg/m）分序工程量（m）耗灰量（t）單耗（Kg/

13、m）1導流洞進口邊坡9097.31040.53114.375990.5802.40 133.95 3106.8238.13 76.65 2導流洞進口邊坡11315.481881.88166.316606.381426.15 215.87 4709.1455.73 96.78 合計20412.782922.42143.1612596.882228.55 176.91 7815.9693.86 88.78 根據(jù)灌漿綜合統(tǒng)計表累計分析序孔和序孔單耗灰區(qū)間分部情況，繪制單耗灰累計曲線圖，固結(jié)灌漿單耗灰頻率曲線見下圖：1、2導流洞進口邊坡預固結(jié)灌漿單耗灰頻率曲線通過單位耗灰量頻率曲線圖，綜合分析預固結(jié)灌

14、漿單位注入量區(qū)間分部情況，可以看出預固結(jié)灌漿單位注入量區(qū)間分部符合灌漿的一般規(guī)律。在頻率曲線相對較小的0100 Kg/m區(qū)間中，序孔累計頻率為18.5，序孔累計頻率為70.4，序孔較序孔累計頻率增加了51.9；在吸漿量相對較大的100Kg/m500Kg/m區(qū)間中，序孔累計頻率為81.4，序孔累計頻率為29.6，序孔較序孔累計頻率減少了51.8。序孔平均單耗為I序孔平均單耗的51.8%，、次序孔的平均單耗呈遞減趨勢，且減幅較大，說明灌漿分序的合理性，且灌漿效果顯著。3.2 檢查孔壓水情況檢查孔壓水成果表工程部位段數(shù)最大值最小值平均值1導流洞進口邊坡283.5840.191.672導流洞進口邊坡7

15、63.0720.191.62 灌漿后對預固結(jié)灌漿進行了質(zhì)量檢查，檢查孔采用單點壓水試驗進行，共進行了段壓水試驗，最大值3.584Lu，最小值0.19Lu，全部符合設(shè)計要求q5.0Lu的防滲標準，3.3 物探測試分析物探測試采用單孔聲波測試，測量方式為點測，點距0.2m，井下裝置采用一發(fā)雙收系，間距0.2m。主要檢測設(shè)備：武漢巖海公司生產(chǎn)的RS-STOIC聲波檢測儀，聲波換能器主頻30HZ左右。1#導流洞進口邊坡物探檢測結(jié)果顯示，灌前波速主要集中在1.85.0km/s,平均波速為3.57 km/s；灌后波速主要集中在3.05.0km/s,平均波速為3.78 km/s。說明在Vp低值部位灌漿效果較

16、好。2#導流洞進口邊坡布置物探檢測檢測孔14個，其中灌前孔10個，灌后孔4個，從檢測結(jié)果可以看出，灌前物探孔波速主要集中在1.85.0km/s，灌后檢查孔波速主要集中在3.05.0km/s，說明在Vp低值部位灌漿效果較好。4、 懸吊錨筋樁施工 根據(jù)1、2導流洞進口邊坡地質(zhì)情況，層狀結(jié)構(gòu)比較明顯，為保證圍巖的整體穩(wěn)定性，確保導流洞進口開挖安全施工，采用懸吊錨筋樁（328）進行處理，孔深18m42m，孔深應控制在超過洞內(nèi)開挖線50cm左右，其下端部應與洞內(nèi)鋼支撐進行焊接，工程量為16350.1m。4.1 錨筋樁施工技術(shù)要求（1）下放錨筋樁之前應進行孔深測量，孔深不足的應進行掃孔，超深部分用小石塊填

17、至設(shè)計孔深，孔深嚴格控制在設(shè)計孔深±30cm之內(nèi)；（2）錨筋樁下料長度控制在距孔口50cm以內(nèi)，最長不能超過1m；（3）錨筋樁在下放過程中，鋼筋螺紋連接必須到位，且外露不能超過兩絲。（4）錨筋樁孔在注漿之前，必須將孔口保護好，直至最后一次注漿。并通知質(zhì)檢和監(jiān)理進行現(xiàn)場旁站。（5）注漿必須飽滿，每個錨筋樁孔必須重復注漿34次。4.2 錨筋樁造孔懸吊錨筋樁孔造孔時鉆機要調(diào)平，并定時對鉆機檢驗，確?？紫虼怪?。另外，考慮到懸吊錨筋樁孔鉆孔過程中孔斜誤差以及注漿密實度，為了便于錨筋樁的安裝，錨筋樁孔徑應大于錨筋束直徑的1.2倍。安裝328錨筋樁，連接套筒壁厚3mm，錨筋束直徑為73mm，經(jīng)計算

18、，錨筋樁孔徑選擇91mm較為合理。錨筋樁孔徑計算示意圖如下。4.3 懸吊錨筋樁加工、安裝錨筋樁連接采用套接，在施工前可根據(jù)孔深要求，對錨筋樁的長短、所加工的方式以及連接頭進行詳細的計算，便于加工。同一孔內(nèi)錨筋樁連接位置要相互錯開，不得在同一斷面上，相鄰兩個接頭之間的距離不得小于50cm。錨筋樁的安裝采用5t手動葫蘆進行起吊，人工配合安裝的方式進行。4.4 注漿錨筋樁注漿使用濃漿（水泥:水，大于1:0.45）進行，錨筋樁安裝完成之后應立即進行注漿，且在水泥漿凝固之前，不得敲擊、碰撞和拉拔。4.5 懸吊錨筋樁無損檢測成果懸吊錨筋樁質(zhì)量檢測內(nèi)容包括錨筋樁的長度是否達到設(shè)計長度及注漿密實度達到多少，方

19、法采用聲波應力波反射法，根據(jù)相關(guān)技術(shù)要求，應按錨筋樁施工總量的1020進行檢測，密實度合格標準為80以上。阿海水電站1#、導流洞進口邊坡懸吊錨筋樁檢測綜合成果表工程部位錨桿編號類型露筋長度(m)設(shè)計長度(m)測試長度(m)密實度(%)缺陷位置(m)長度合格判定密實度合格判定綜合判定1導流洞進口邊坡5.5-13*28懸吊錨筋樁0.829.3 29.2 93.8 1.63.4合格合格合格5.5-21.333.1 33.0 95.2 2.94.5合格合格合格5.5-30.6823.5 23.4 92.7 8.310合格合格合格5.5-40.521.5 21.4 92.5 1.43合格合格合格5.5-

20、51.2521.4 21.4 93.5 12.4合格合格合格5.5-80.7521.3 21.3 96.2 1.62.4合格合格合格5.5-90.620.9 20.9 90.9 3.85.7合格合格合格5.5-101.423.3 23.2 92.2 2.84.6合格合格合格5.5-110.624.0 24.0 96.7 3.284.08合格合格合格5.5-120.625.6 25.5 95.7 1.32.4合格合格合格阿海水電站2#導流洞進口邊坡懸吊錨筋樁檢測綜合成果表工程部位錨桿編號類型露筋長度(m)設(shè)計長度(m)測試長度(m)密實度(%)缺陷位置(m)長度合格判定密實度合格判定綜合判定2導

21、流洞進口邊坡1450-13*28懸吊錨筋樁0.6136.0 35.9 92.5 5.58.2合格合格合格1450-20.939.0 38.7 97.2 6.98合格合格合格1450-30.8527.3 27.0 92.2 8.310.4合格合格合格1450-40.129.0 28.9 97.6 1.72.4合格合格合格1450-50.534.0 33.8 91.7 6.89.6合格合格合格1450-60.531.0 31.0 100.0 合格合格合格1450-70.231.0 30.9 95.8 1.93.2合格合格合格1450-80.428.0 27.9 91.4 7.49.8合格合格合格1450-90.824.8 24.7 89.5 2.34.9合格合格合格1450-100.623.3 23.2 77.6 3.26.610.212合格不合格不合格1450-111.217.4 17.0 84.7 4.16.7合格合格合格綜合以上數(shù)據(jù)分析，1、2