納達水庫瀝青混凝土心墻土石壩灌漿技術應用

納達水庫瀝青混凝土心墻土石壩灌漿技術應用

摘要：瀝青心墻土石壩基礎處理是大壩防滲的關鍵環(huán)節(jié)，固結灌漿結合帷幕灌漿是防滲處理的常規(guī)有效措施。灌漿工藝試驗的所確定的施工工藝參數(shù)，對整個大壩的灌漿施工進度及質(zhì)量有著決定作用。本文通過論述貴州納達水庫的地質(zhì)情況，結合固結灌漿、帷幕灌漿的工藝、措施，以及灌漿壓水試驗成果，分析灌漿措施在防滲處理中所取得的效果。Keys：瀝青心墻土石壩；固結灌漿；帷幕灌漿；施工工藝1工程概況貴州納達水庫位于興義市以南的倉更鎮(zhèn)境內(nèi)，南盤江支流倉更河支流岔河下游河段。水庫工程規(guī)模為中型，工程等別為III等。納達水庫工程由水源工程和供水灌溉工程兩部分組成。水源工程主要建筑物包括瀝青心墻混合土石壩、左岸溢洪道、右岸輸水隧洞等組成。瀝青心墻混合土壩壩頂高程1041.2m，最大壩高81.2m，壩頂總長250m；溢洪道為開敞式，設2孔8m×5m（寬×高）表孔，堰頂高程1032.0m，溢洪道平面長325.52m；輸水隧洞總長691.75m，洞身采用城門洞形，尺寸為2m×2m。固結灌漿起輔助防滲和加固基礎作用。大壩混凝土基座范圍內(nèi)（樁號壩0-015.281～壩0+257.857）的帷幕灌漿上、下游側各布置一排，排距為4m，孔間距為3.0m，灌漿長度為6m或10m。溢洪道控制段和挑流段范圍內(nèi)布置固結灌漿，間排距詳見圖紙，灌漿長度為6m。2工程地質(zhì)條件地貌：壩址區(qū)屬侵蝕深切山地地貌，地形呈“V”形發(fā)育，兩岸山體高程均大于1200m，由于背斜褶曲存在，壩址左岸為斜逆向坡，右岸為斜順向坡，自然山坡坡度約30°～60°之間。地層巖性：壩區(qū)基巖三疊系中統(tǒng)河口組上段（T2hb）細砂巖與灰質(zhì)泥巖互層和第四系松散堆積物（Q）。三疊系中統(tǒng)河口組上段（T2hb）細砂巖夾灰質(zhì)泥巖互層，灰色，灰質(zhì)泥巖顏色稍深，薄層~中厚層狀，地表大部分被殘坡積層覆蓋。按成因類型，本區(qū)第四系松散堆積層分為殘坡積層（Q4edl）和河流沖積層（Q4al）。主要地質(zhì)問題：壩基巖體以厚層狀細砂巖為主，灰質(zhì)泥巖夾層厚度所占比例較小，壩基巖體呈硬巖夾軟巖相間的結構，壩址區(qū)小型褶皺較為發(fā)育，受其影響，壩址區(qū)巖層產(chǎn)狀比較紊亂，據(jù)鉆探資料，壩線下游基巖面起伏不大，無沖刷深坑、河床跌坎等臨空面分布。壩基巖體綜合強度滿足設計要求。壩基巖體灰質(zhì)泥巖夾層為易風化巖，開挖時須注意封堵保護。壩基巖體為陡傾角橫向谷，抗滑穩(wěn)定問題不突出。壩基存在滲漏問題，建議對壩基進行防滲處理，兩岸壩肩自然邊坡穩(wěn)定。殘坡積碎石土和全~強風化層邊坡開挖時易失穩(wěn)，施工中對邊坡要進行支護處理。3生產(chǎn)性灌漿試驗3.1灌漿試驗孔的布置大壩開挖至基巖面后澆筑混凝土基座（即齒槽），齒槽呈倒T型，頂寬8米，底寬6米，厚3米，設計兩排固結孔，排距4米孔距3米，居中一排帷幕孔，孔距間隔2米。整體灌漿施工前選定大壩河床段壩0+100.50m~壩0+150.50m范圍為灌漿試驗段，共計布設固結灌漿孔34個，帷幕灌漿孔26個（包括3個先導孔），固結檢查孔2個，帷幕檢查孔3個，安裝抬動觀測裝置4套。3.2灌漿試驗的目的①論證本工程采用灌漿方法在技術上的可行性、施工效果的可靠性、經(jīng)濟上的合理性。②試驗評價固結、帷幕灌漿后地基的滲透性和抗?jié)B透破壞能力。③推薦合理的灌漿布置，如灌漿孔排數(shù)、排距、孔距，孔深等。④推薦適宜的施工方法、施工程序、灌漿壓力、灌漿材料、漿液配比與漿材性能，適宜的水灰比。⑤研究適合本工程特點與要求的灌漿質(zhì)量標準和檢查方法，為編制灌漿工程施工技術要求、制定驗收評價標準提供技術依據(jù)。⑥檢驗帷幕底線的合理性。3.3灌漿施工方法3.3.1灌漿方法（1）基礎灌漿必須按先固結后帷幕的順序進行。均按分序加密的原則施工。根據(jù)先導孔施工實際及現(xiàn)場地質(zhì)條件，為了更好的保證帷幕灌漿質(zhì)量，帷幕灌漿采用孔口封閉灌漿方法。（2）灌漿方式采用循環(huán)式灌漿。灌漿應首先實施先導孔，帷幕灌漿中Ⅰ序孔每隔16m作為先導孔，用以確定帷幕界限是否滿足要求。第一段在巖石中的長度為2m，第二段長3m，以下灌漿段長度可采用5m，特殊情況下可適當縮短或加長，但不得大于10m。固結灌漿深度為6m，采用循環(huán)式灌漿法。3.3.2灌漿壓力（1）固結灌漿，第一段灌漿壓力為0.3MPa，第二段灌漿壓力為0.5MPa。（2）帷幕灌漿灌漿壓力第一段采用0.8MPa，第二段每段遞增壓力根據(jù)灌漿試驗結果確定，孔底最大灌漿壓力為2.5MPa.3.3.3灌漿漿液變化（1）漿液濃度一般由稀到濃逐級變換，其配比和變換方法應通過室內(nèi)漿材試驗和現(xiàn)場工藝試驗確定。帷幕灌漿漿液水灰比采用3、2、1、0.8、0.5等五個比級（重量比），起灌水灰比3：1。固結灌漿漿液水灰比采用3、2、1、0.5等四個比級（重量比），起灌水灰比為3：1。（2）灌漿漿液變換：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；當某一比級漿液的注入量已達300L以上或灌注時間已達30min，而灌漿壓力和注入率均無改變或改變不顯著時，應改濃一級的水灰比；當注入率大于30L/min時，可根據(jù)具體情況越級變濃。（3）灌漿過程中，灌漿壓力或注入率突然改變較大時，立即查明原因，采取相應的施處理。灌漿過程中定時測記漿液密度。灌漿結束時測定漿液比重并作出記錄。3.3.4灌漿結束標準當同時滿足下述規(guī)定時，方可結束灌漿作業(yè)：灌漿在設計壓力下，當注入率不大于1L/min時，延續(xù)灌注時間不少于30min，灌漿即可結束。灌漿全過程中，在最大設計壓力下的總灌時間不少于120min。3.3.5質(zhì)量檢查（1）帷幕灌漿的灌漿質(zhì)量檢查應遵守SL62-2014第5.10節(jié)規(guī)定。（2）會同監(jiān)理進行帷幕灌漿的質(zhì)量檢查，其檢查內(nèi)容和方法如下：帷幕灌漿質(zhì)量檢查應以分析檢查孔壓水試驗成果為主，結合鉆孔、取巖芯資料、灌漿記錄和測試成果等評定其質(zhì)量。（3）檢查孔布置根據(jù)其灌漿資料由參建各方現(xiàn)場定確定，其位置選擇原則如下：帷幕中心線上；巖石破碎、斷層、溶洞、節(jié)理裂隙密集帶等地質(zhì)條件復雜的部位；注入量大的孔段附近；鉆孔偏斜過大的部位；灌漿情況不正常以及分析認為帷幕灌漿質(zhì)量有問題的部位。（4）帷幕灌漿檢查孔數(shù)量可為灌漿孔總數(shù)的10%左右，一個單元工程內(nèi)，至少應布置一個檢查孔。固結灌漿檢查孔數(shù)量不少于灌漿孔總數(shù)的5%。（5）帷幕灌漿、固結灌漿檢查孔壓水試驗分別在該部位灌漿結束14d、7d后進行，在灌漿結束后7天內(nèi)或監(jiān)理指示的時間內(nèi)將有關資料提交監(jiān)理，以便確定檢查孔位置。（6）帷幕灌漿壓水試驗合格標準：第一段(接觸段)及其下一段的合格率應為100%；其余各段的合格率應為90%以上，不合格段的透水率值不超過設計規(guī)定值（質(zhì)量檢查壓水試驗值：≤3Lu）的100%，且不集中，則灌漿質(zhì)量可認為合格。否則，應按監(jiān)理的指示或批準的措施進行處理。（7）固結灌漿質(zhì)量的壓水試驗檢查，其孔段合格率應在85%以上；不合格孔段的透水率值不超過設計規(guī)定值（質(zhì)量檢查壓水試驗值：≤3Lu）的150%，且不集中，灌漿質(zhì)量可認為合格。若達不到上述合格標準的，應采取措施進行處理。4灌漿成果分析4.1固結灌漿成果分析固結灌漿透水率頻率及單耗頻率區(qū)間統(tǒng)計分析表明：試驗段固結灌漿Ⅰ序孔17個，灌漿孔水泥注入量25460.3kg，平均單位注灰量249.6kg/m，Ⅱ序孔17個，水泥注入量11655.1kg，平均單位注灰量114.3kg/m，檢查孔2個，水泥注入量59.8kg，平均單位注灰量5.0kg/m。單位注入量Ⅱ序孔較Ⅰ序孔遞減了54.2%，符合一般灌漿規(guī)律，II序孔較I序孔呈明顯遞減趨勢；I序孔灌前壓水一段，透水率為26.1Lu,檢查孔2個，平均透水率2.7Lu。4.2帷幕灌漿成果分析各次序孔單位注灰量統(tǒng)計、透水率頻率及單耗頻率見表1、圖1~圖2。試驗段帷幕灌漿Ⅰ序灌漿孔6個，水泥注入量74370.5kg，平均單位注灰量251.4kg/m，Ⅱ序孔7個，水泥注入量48364.9kg，平均單位注灰量140.7kg/m，III序孔13個，水泥注入量24351.1kg，平均單位注灰量38.3kg/m，總體單位注入量Ⅱ序孔較Ⅰ序孔遞減了44.0%，III序孔較II序孔遞減了72.8%符合一般灌漿規(guī)律，Ⅲ序孔較Ⅱ序孔,II序孔較I序孔呈現(xiàn)明顯遞減趨勢，I序孔灌前壓水66段，平均透水率為9.0Lu,II序孔灌前壓水77段，平均透水率為5.7Lu,III序孔灌前壓水142段，平均透水率為4.3Lu,檢查孔3個，壓水33段，平均透水率2.0Lu。呈現(xiàn)明顯遞減趨勢，符合灌漿一般規(guī)律。試驗段透水率區(qū)間和單位注入量區(qū)間見表35結論根據(jù)上述分析可知：（1）采用設計的灌漿方法在技術上是可行的、施工效果達到了規(guī)范規(guī)定的合格標準。（2）試驗驗證了大壩基礎固結、帷幕灌漿后地基的完整性和抗?jié)B透破壞能力滿足設計要求。（3）試驗驗證了設計灌漿布置，如灌漿孔排數(shù)、排距、孔距，孔深等是合理的，滿足規(guī)范要求。（4）驗證了設計的施工方法、施工程序、灌漿壓力、灌漿材料、漿液配比與漿材性能等的可行性。（5）驗證了適合本工程特點與要求的灌漿質(zhì)量標準和檢查方法是合理的。（6）檢驗了帷幕底線的合理性。Reference[1]尚曉威,秦志軍.績溪抽水蓄能電站下水庫鋼筋混凝土面板堆石壩壩趾板強風化基巖灌漿研究[J].水利水電技術,2016,47(S1):77-80.[2]明德巴依爾.新疆達克曲克水電站瀝青砼心墻壩的優(yōu)點分析[J].陜西水利,2016(S1):73-74.[3]邵宇,許國安,朱瑞,羅曉霞.大西溝瀝青心墻壩防滲處理和滲流分析[J].長江科學院院報,2009,26(10):76-81.[4]王勝.錦屏一級水電站左岸抗力體地質(zhì)缺陷及加固處理技術研究[D].成都理工大學,2010.[5]劉逸軍.庫什塔依水電站瀝青心墻壩壩基快速高效灌漿施工技術[J].水力發(fā)電,2012,38(04):82-83+86.[6]位敏,周和清,胡林,崔冬冬.瀝青混凝土心墻壩滲漏檢測及防滲