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1、工法开发 新安江水电站大坝横缝化学灌浆工艺性试验 王林林杨宇 ( 杭州国电水利电力工程有限公司浙江杭州3 1 0 0 3 0 ) 接 娶本文对新安江水电站大坝横缝化学灌浆工艺性试验做了简单介绍。主要包括试验原因、试验 方案、试验实施及试验成果。同时，在试验后也提出了试验过程中存在的问题及体会，可供以后类似 工程参考。 关键镯坝段侧向稳定；化学灌浆；H K G 环氧灌浆材料；工艺性试验 1 概况 新安江水电厂位于浙江省建德市铜官峡谷，大坝为混凝土宽缝重力坝，最大坝高 1 0 5 m ，坝轴线长度为4 6 6 5 m 。大坝右岸岸坡坝段地形向河床倾斜，设计要求各坝段基 础平台开挖宽度不小于坝段宽度
2、的3 0 一5 0 ，各坝段间离基础面高度1 5 1 8 m 范围 内的横缝进行横缝灌浆。在此条件下各坝段的稳定可按平面问题验算坝体上下游方向 的稳定性，不验算坝体侧向稳定。但由于施工过程中右岸山体自然坡度较陡，上部又 受施工缆机平台限制，开挖施工中又因岩体节理发育，岩性坚硬，爆破往往沿层面、 节理面崩落，使开挖的台阶成为参差不齐的斜面，尤其是4 号坝段基础几乎没有成形 的平台。另外，还存在基础欠挖等缺陷，对右岸坝段的稳定( 主要是坝段侧向稳定) 安 全不利。 2 化学灌浆工艺性试验起因及目的 水电站建成至今已安全运行4 0 年，为确保右岸岸坡坝段侧向稳定安全系数满足设 计要求，除竣工灌浆外，
3、大坝右岸横缝于1 9 9 4 年、2 0 0 2 年分别进行了水泥补强灌浆， 第2 次大坝安全定检( 2 0 0 1 2 0 0 3 年，历时2 年) 最终认为：由于钻孔检查表明3 6 号 坝段横缝灌浆存在薄弱环节，建议作针对性的补强和复查。 通过分析知横缝经过2 次水泥补强灌浆后，横缝的空隙率有较大的缩小，可灌性 有较大减小，横缝内的结构状况得到一定改善，侧向抗剪能力得到一定的加强。但从 检查情况来看，没有一个横缝灌浆区的质量完全合格，横缝灌浆区内水泥结石胶结强 度较低，缝面主要呈张开状态，两岸边坡坝段，特别是右岸的边坡坝段侧向稳定问题 仍未得到根本性解决。针对横缝灌浆区现状，水泥类灌浆材料
4、已不能满足横缝面充填 和粘接的要求。通常化学材料的可灌性较水泥好，粘接强度高，因此可以通过选择某 个横缝灌浆区进行工艺性试验，根据试验成果对所有不合格横缝灌浆区进行化学灌浆 作者简介：王林林( 1 9 8 1 一) ，男，浙江慈溪人，杭州国电水利电力工程有限公司助理工程师，二级注 册结构工程师，主要从事防水、补强、加固工程及特种专业工程的设计和施工。 补强和复查。通过工艺性试验选择合适的孑L 距( 排距) 、灌浆材料、灌浆压力、灌浆工 艺，为右岸坝段横缝化学补强灌浆施工提供依据。 3 工艺性试验方案参数 3 1 试验位置选择 根据相关资料分析，为尽量减少试验中灌浆压力等因素对坝体侧向稳定产生的
5、不 利影响，选择5 6 号坝段横缝进行灌浆工艺性试验。 3 2 布孔方式 由于不同孔距对灌浆的工程量及灌浆质量有很大影响，因此工艺性试验成果要为 选择合适的孔距提供依据。经综合分析，最终选定在5 6 号坝段横缝V2 0 7 0 m 灌浆 廊道内骑缝布置试验及检查孔，具体孔位布置及特性参数略。 3 3 灌浆材料 根据横缝已经过多次水泥灌浆处理，缝面开度较小、可灌性差的实际情况以及 2 0 0 4 年杭州国电水利电力工程有限公司进行的化学灌浆材料比选试验情况，确定本次 工艺性试验中灌浆材料选择H K G 一2 低粘度环氧灌浆材料。 H K G 系列环氧灌浆材料具有粘度小，强度高等优点。产品为双组分
6、，操作方便， 可以对微细的混凝土裂缝和基岩缝隙进行灌浆处理，从而达到防渗补强加固目的。H K G 一2 环氧灌浆材料的主要特点、主要性能指标从略。 3 4 灌浆压力 由于二次横缝补强灌浆的压水试验吸水率很小且灌浆时耗灰量也很少，说明5 6 号坝段横缝的可灌性较差，故1 号、2 号灌浆试验孔灌浆压力选择0 8 1 0 M P a ；并根 据1 号、2 号灌浆试验孔进浆情况及1 号检查孑L 推断的浆液扩散情况，3 号、4 号灌浆 试验孔选择灌浆压力0 8 1 0 M P a 或1 2 1 4 M P a 。通过对5 6 号坝段稳定复核计 算，在各种工况下试验所取用的灌浆压力值不会对5 6 号坝段稳
7、定产生不利影响。 3 5 施工流程 造1 号试验孔，洗孔、压水试验一+ 造2 号试验孔，洗孔、压水试验_ l 号试验孔灌 浆+ 2 号试验孔灌浆- + 钻1 号检查孔一1 号检查孔压水试验、灌浆封闭+ 3 号、4 号灌 浆试验孔洗孑L 、压水试验、灌浆+ 钻2 号检查孔2 号检查孑L 压水试验、灌浆_ + 钻3 号 检查孑L 乃号检查孔灌浆封闭- + 增设检查孔( 必要时) 。 4 现场试验实施情况 4 1 现场试验主要工艺要求 4 1 1 放样及钻孔 钻孑L 前先进行孔位精确放样，并保证钻机稳固周正。根据设计孔位校正钻机立轴， 1 7 0 工法开发 保证钻孔倾角与设计倾角一致。采用杭州钻机厂
8、生产的s G B 1 5 0 型钻机，钻孔直径为 1 3 0 r a m 。钻孔均采用金刚石钻头骑缝钻进，钻进角度、孔深、孔径需满足设计要求，以达 到了解横缝填充情况的目的，为取得较完整的横缝连接面混凝土芯，采用双层岩芯管取 芯，并控制每次钻进进尺不超过1 O m ，钻孔终孔左右向偏斜度可按下式计算控制： 卢 a r c t a n 寻 O 5 D 式中：醐斜角； D 。钻孔孔径； D ：钻孔孔深。 钻进过程中测定回水或涌水变化情况，并记录变化时的孔深、耗水量、涌水量等。 并初步分析判定其产生原因。 4 1 2 压水试验 各试验孔全孔做一试验段进行压水试验，并做好详细记录，以了解横缝是否与库
9、水连通。孔内有涌水时宜采用抽水洗孔，洗孔至回水清净。压水压力一般采用灌浆压 力的8 0 ，采用单点法，每5 m i n 测读一次压人流量，取最后的流量值作为计算流量， 其成果以透水率表示。当横缝有漏水时，应采取措施予以封堵。 4 1 3 化学灌浆 钻孔及压水试验结束后，先进行孔内灌浆管的埋管和封孔工作。待封孔材料达到 一定强度后，再进行化学灌浆工作。采用丙酮赶水，再灌浆液，注意观察孔位附近横 缝和相邻孔有无冒浆，如有冒浆则采用间歇灌注和封堵的方法。待出浆管出浆后表明 浆液已基本充满钻孔，此时扎紧出浆管适当加大灌浆压力至设计值，稳压2 0 m i n 不进 浆为灌浆结束标准，将进浆管路封闭。 4
10、 2 现场试验各孔的实际特性参数 根据试验方案，结合现场实际试验实施情况，各试验孔、检查孔的实际最终布置 及其他特性参数见表1 。 表1各孔的实际布置及其他特性参数表 钻孔类别灌浆试验孔检查孔 孔号1 号2 号3 号4 号1 号2 号3 号4 号 位 高程 V2 1 2 0V2 2 2 0V2 3 8 0V2 3 8 0 V2 1 7 0V2 1 9 5V2 3 9 0V2 2 0 8 右坝坝上坝上坝上坝上坝上坝上坝上坝上 置 桩号 0 + 0 1 4 1 804 - 0 1 4 1 8O + 0 1 3 4 3O + 0 1 2 4 3O + 0 1 4 1 8 O + 0 1 4 1 8
11、O + 0 1 2 9 3O4 - 0 1 4 1 8 钻进倾角 5 0 05 0 03 0 03 1 。0 02 50 9 0 03 0 。 实际 3 8 13 8 94 O 4 2 4 O4 65 05 O 孔深( m ) 实际 1 3 01 3 01 3 01 3 01 3 01 3 01 3 01 3 0 孔径( m m ) 绿色化学灌浆技】I 【 5 工艺性试验成果 5 1 芯样分类 根据芯样横缝面实际填充情况及制定的分类标准对试验孔及检查孔芯样进行分类 统计。 5 1 1 试验孔芯样分类统计 试验孔混凝土芯样分类统计成果： ( 1 ) 试验孔累计孔深为1 6 2 m ，其中取到横缝
12、的芯样长度为1 5 9 m ，约占9 8 ，其 中3 号、4 号试验孔芯样未见止浆片。 ( 2 ) 试验孔芯样中有水泥结石( A 类和A 一1 类) 的岩芯长度占骑缝取芯长度的 2 7 ，有粉末状水泥和沥青质( C 类和E 类) 的岩芯长度占骑缝取芯长度的5 5 ，其余 的占1 8 。 ( 3 ) 结合前两次质量检查取芯情况，可认为在5 6 号坝段灌浆区内取芯位置不同 对芯样缝面特征影响较大。但从三次取芯统计情况来看，横缝面主要填充粉末状水泥 结石和沥青质，这对化学浆液的可灌浆性会产生一定的影响。 5 1 2 检查孔芯样分类统计 检查孔混凝土芯样分类统计成果： ( 1 ) 检查孔累计孔深为1
13、8 6 m ，取到横缝的芯样长度为1 8 6 m ，其中1 号、3 号检 查孔芯样未见止浆片。 ( 2 ) 检查孔芯样有浆液固结体、胶结良好( A 类和A 一1 类) 的岩芯长度占骑缝取芯 长度的2 6 5 ，表明本次工艺试验选用的化灌材料在一定条件能满足填充横缝面的要 求，横缝面局部有浆液固结体( C 类) 的岩芯长度占骑缝取芯长度的9 3 。 ( 3 ) 有水泥结石( A 类和A 一1 类) 的岩芯长度占骑缝取芯长度的1 7 ，有粉末状水 泥和沥青质( C 类和E 类) 的岩芯长度约占骑缝取芯长度的2 6 。 ( 4 ) 横缝面化学灌浆质量受较多不定因素影响，从4 个检查孔芯样情况表明，各
14、类 缝面类别在各检查孔中所占比例均不一致。 5 2 压水试验及灌浆情况 5 2 1 试验孔压水试验及灌浆情况 试验孔压水试验及灌浆情况见表2 。 表2 试验孔压水试验及灌浆情况表 试验 钻孔实钻 地一；水情况 塞子压水灌浆 横缝面 倾角孔深涌水压涌水量位置压力 ( L ( m i n 压力 孔号m m ) ) 进浆量( 1 【g ) ( 。)( m )力( M P a )( L r a i n )( m )( M P a )( M P a ) l5 03 8 1O 0 l0 0 40 8o 8O 0 0 1 1 71 O1 2 5 2 5 03 8 9O 0 1 0 0 1 ( 1 4 ) 0
15、 8O 8 0 0 1 6 ( 0 0 1 1 ) 1 - 04 3 8 33 04 0 干孔 0 51 20 0 0 0 1 8L23 5 1 4 3 14 2 干孔 0 51 2O O o ( ) 3 41 2 1 5 6 注：括号中为在首次定检时的灌浆孔中所测数值，孔内占浆量近似按实钻孔深扣除封孔长度计算。 由表2 分析可知压水试验值与缝面C 、E 类芯样所占比例有关，压水试验表明，除 2 号试验孔值较大外，其余3 孔的值均较小，均小于0 0 0 2 L ( m i n m m ) ；综合试 验孔芯样分析及压水试验表明5 6 号坝段横缝面灌浆区经过三次水泥灌浆后，横缝的 空隙率有很大的缩
16、小，可灌性有很大的减小，但所选化学浆材仍具有较好的可灌性。 5 2 2 检查孔压水试验及灌浆情况 检查孔压水试验及灌浆情况见表3 。 表3检查孔压水试验及灌浆情况表 试验 钻孔 实钻 地下水情况 塞子压水灌浆 倾角孔深 涌水压 涌水量位置压力 ( L ( m i n 压力 横缝面 孔号m - m ) ) 进浆量( 1 【g ) ( 。)( m )力( M P a )( L m i n )( m )( M P a ) ( M P a ) lO4 0O 1 6O 2O 8O 8O 0 0 2 31 2 1 1 5 22 54 6O 1 3O 1 20 5O 8O 0 0 3 01 25 1 7 3 9 05 O 干孔 O 51 - 2
