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1、紫 坪 铺枢 纽 工程 煤 系地 层 帷幕 灌 浆实 践 成都水 利水 电建 设 有 限责 任 公司 苏 长林 徐 键 关键词 煤 系地 层 帷幕 灌浆 过 程监 控 特殊 情况 紫 坪铺 摘 要 紫 坪铺 煤系 地层 帷幕灌 浆孔 深 、 地 质条 件 复杂 、 技 术含 量高 。 施工 中结合 实际并充分 发挥 专家 咨询 意见 的作用 ， 加 强灌 浆施 工管 理 ， 针 对具 体问 题实 施具 体的 、 切 合实际的 解决 方法 。 紫坪铺水利枢纽工程位于岷江上游沙金坝河段 ， 距下游都江堰市约 9Km ， 是集防洪 、 灌溉 、 调节 、 发电于一体的综合性水利工程 。 大坝为钢筋混
2、凝土面板堆石坝 ， 最大坝高 156m ， 装机容量 760MW ， 水库库容 11.12 亿 m3。 紫坪铺坝区基岩地层为三叠系上统须家河组 （ T33x j） 含煤砂页岩地层 ， 主要为 ： 局部含煤含砾中细粒砂岩 、 含有煤块煤屑粉砂岩 、 煤质页岩和含有煤块煤屑泥质粉砂岩 。 坝区节理裂隙主要为 ： N50 75 E/NW 50 60 ， 节理面平直 ，延伸长 ， 与层面基本一致 ； N10 45 E/SE.NW 10 35 ， 面平直 ， 与层面近于直交 ； N50 80 W/SW 60 80 ， 具张性结构面特征 ， 延伸较长 。 “ 沙金坝向斜 ” 核部处于河床帷幕线中部 ， 往
3、左岸含煤及煤质页岩互层发育 。 此类地层灌浆在 国内尚属罕见 。 紫坪铺大坝帷幕灌浆分为趾板帷幕灌浆和左 、 右两岸灌浆廊道帷幕灌浆 ， 由我公司承担的主要是左岸河床段 、 左岸斜坡部分趾板 、 右岸部分斜坡趾板及右岸部分廊道的帷幕灌浆 。 这里主要讲述左岸河床段及左岸部分斜坡段趾板的帷幕灌浆情况 。 1 . 帷幕灌 浆设计 设计为双排帷幕灌浆 ， 下游排为主帷幕 ， 上游排为次帷幕 。 排距 1.50m ， 孔距 2.0m ， 分三序施工 ， 布孔型式呈梅花型布置 。 主帷幕孔深 89.00 1 03.00m ， 次帷幕孔深 62.60 73.50m 。 紫坪铺大坝灌浆帷幕防渗设计标准为 3
4、Lu 。 2 . 帷幕灌 浆施工 2 .1 施工 设备 及条件 我公司采用了 XY - 2 型 、 SGZ - 型回转钻机 ， 3SNS 、 SGB6 - 10 型灌浆泵 ， ZJ - 400UnRegistered高速搅拌机 ， 成都西易公司研发 、 生产的 WEGJ - A 型便携式多路灌浆自动监测仪进行灌浆压力 、 注入率的记录 。 河床段为水平段 ， 斜坡段坡度为 23.26 。 斜坡段施工主要在移动平台上施工 ， 平台主要结构为槽钢 ， 依靠 “ 葫芦 ” 进行牵引移动 ， 然后利用钢绳进行固定 。 制浆站集中设置在河床段上游相对高地处 ， 利用高速搅拌机制浆 ， 并用泥浆泵送至各灌
5、浆点 。 2 .2 钻孔 、 冲 洗及压水 试验 所有灌浆孔均采用回转钻机钻孔 ， 开孔采用 9 1mm ， 其余均采用 75m m 钻孔 ，一般采用金刚石钻头或硬质合金钻头钻进 。 先导孔及检查孔主要采用 91mm 及 75mm 双管钻具取芯钻进 ， 并根据需要作弹模 试验 。 钻孔孔斜的测量 采用上海地质仪器研究所制造的 KXP - 1 型测斜仪 ， 钻孔最大孔底偏差距设计规定最大值为 2.70m（ 见表 1 ） ， 绝大部分灌 浆孔一次合格 ， 对个别 偏斜过大的孔段均采取了纠偏措施 。 表 1 设计孔斜允许偏差表 孔深 （ m ） 20 30 40 50 60 80 100 120 最
6、大允许偏差（ m ） 0.20 0.40 0.60 0. 90 1.20 1.60 2.10 2.70 每个灌浆段均进行孔壁和裂隙冲洗 。 当完成灌浆段钻孔后 ， 加大泵量增加流速 ， 使孔壁得到充分 、 有效的冲洗 ， 将孔内沉淀物冲出 ， 之后施以 80% 灌浆压力（ 最 高 压 力 不 大 于 1MP a ） 的 压 力 水 对 裂 隙 进 行 脉 动 冲 洗 ， 直 至 回 水 清 净 后 持 续10min ， 达到孔底沉淀小于 0.20m 。 为了解地层的灌前透水性及灌后幕体的防渗性能 ， 对先导孔及检查孔均逐段进行了五点法压水 。 2 .3 灌浆 方法 由于帷幕灌浆区域地质条件所揭
7、示煤层 、 煤质页岩互层较发育 ， 采用卡塞灌浆是根本不现实的 ， 本次帷幕灌浆采用的均为 国内最常用的孔口封闭 ， 自上而下分段循环灌浆法 。 2 .4 灌浆压 力与 段长 按最初设计 紫坪铺水利枢纽工程大坝灌浆施工技术要求 的要求 ， 趾板帷幕灌浆压力最大值为 4.0MPa ， 段长为混凝土与基岩接触段控制为 2.0m ， 第二段为UnRegistered3.0m ， 以下各段为 5.0m （ 见表 2 ） 。 表 2. 最初设计压力与孔深关系表 孔深 （ m ） 0 3 3 6 6 1 1 1 1 1 6 1 6 2 1 2 1 2 6 2 6 3 1 3 1 3 6 3 6 4 1 4
8、 1 8 0 8 0 0 . 2 0 . 3 0 . 3 5 0 . 3 5 0 . 5 0 . 5 0 . 6 0 . 6 0 . 7 0 . 7 0 . 8 0 . 8 1 . 0 1 . 0 1 . 2 1 . 2 1 . 5 1 . 5 2 . 0 2 . 0 3 . 5 0 . 3 0 . 4 0 . 4 5 0 . 4 5 0 . 6 0 . 6 0 . 7 0 . 7 0 . 8 0 . 8 0 . 9 0 . 9 1 . 2 1 . 2 1 . 4 1 . 4 1 . 7 1 . 7 2 . 3 2 . 3 4 . 0 压力（ M P a ） 0 . 3 0 . 4 0 . 4
9、 5 0 . 4 5 0 . 6 0 . 6 0 . 7 0 . 7 0 . 8 0 . 8 0 . 9 0 . 9 1 . 2 1 . 2 1 . 4 1 . 4 1 . 7 1 . 7 2 . 3 2 . 3 4 . 0 通过紫坪铺水 利枢纽左 、 右两岸生产性帷幕灌浆试验 ， 在施工过程中因岩体出现变形及趾板出现裂缝和 紫坪铺水利枢纽工程第四次专家咨询会咨询意见 将灌浆压力降低为最大不超过 2.5MPa （ 见表 3 ） 。 表 3. 修改后压力与孔深关系表 孔深 （ m ） 0 2 2 5 5 1 0 1 0 1 5 1 5 2 0 2 0 2 5 2 5 3 0 3 0 3 5 3
10、5 8 0 8 0 0 . 3 0 . 4 0 . 6 5 0 . 7 5 0 . 8 5 1 . 0 1 . 2 1 . 4 2 . 0 2 . 0 0 . 4 0 . 5 0 . 7 5 0 . 9 1 . 0 5 1 . 2 5 1 . 4 1 . 6 5 2 . 0 2 . 5 压力（ M P a ） 0 . 4 0 . 5 0 . 7 5 0 . 9 1 . 0 5 1 . 2 5 1 . 4 1 . 6 5 2 . 0 2 . 5 由于帷幕灌浆实际施工中的特殊情况 ， 及灌浆施工过程中所反映出根据段深压力递增速率过快 ， 设计部门再次根据专家意见及各方讨论后在表 3 中所示压力基础
11、上略加调整将压力递增速率减缓 ( 见表 4) 。 表 4 二次调整后压力参数表 孔深 （ m ） 25 - 30 30 - 35 35 - 40 40 - 45 45 - 50 50 - 55 55 - 80 80 序孔 1.15 1.30 1.45 1.60 1.75 1.90 2.0 2.0 序孔 1.30 1.45 1.60 1.75 1.90 2.0 2.0 2.5 压力（ M Pa ） 序孔 1.30 1.45 1.60 1.75 1.90 2.0 2.0 2.5 注 ： 表中未标明的 0 25m 孔深的灌浆压力与 “ 表 3 ” 相同 。 帷幕灌浆施工工期由于非施工原因导致滞后 3
12、 个月 ， 施工过程中由于趾板裂UnRegistered缝及雨季影响 、 面板 （ 积水坑 ） 清渣 （ 清淤 ） 等原因耽误 3 个月 ， 但业主要求帷幕灌浆节点工期不变 。 因此 ， 通过设计 、 业主 、 监理各方共同商议确定将次帷幕段长进行调整 （ 见表 5 ） 。 表 5 次帷 幕调整段长后压力与孔深关系表 孔深 （ m ） 0 2 2 5 5 1 0 1 0 1 8 1 8 2 6 2 6 3 4 3 4 4 2 4 2 5 0 5 0 5 8 5 8 8 0 8 0 0 . 3 0 . 4 0 . 6 5 0 . 8 1 . 0 1 . 2 1 . 4 1 . 6 1 . 8 2
13、 . 0 2 . 0 0 . 4 0 . 5 0 . 7 5 0 . 9 5 1 . 1 5 1 . 3 5 1 . 5 5 1 . 7 5 2 . 0 2 . 0 2 . 5 压力（ M P a ） 0 . 4 0 . 5 0 . 7 5 0 . 9 5 1 . 1 5 1 . 3 5 1 . 5 5 1 . 7 5 2 . 0 2 . 0 2 . 5 2 .5 灌浆 浆液 与浆液变 换 根据设计要求 ， 本次灌浆采用 5 1 、 3 1 、 2 1 、 1 1 、 0.8 1 、 0.6 1 、0.5 1 七级水灰比纯水泥浆液 ， 开灌水灰比一律采用 5 1 浆液 。 变浆原则按有关规范及
14、设计要求进行 。 由于开灌水灰比一律采用 5 1 浆液 ，因此遇吸浆量大时越级变浆较 快 。 2 .6 灌浆 结束 标准 由于紫坪铺水利枢纽工程在招投标的依据是 SL 62 - 94 灌浆规范 ， 因此帷幕灌浆施工初期的灌浆结束标准也是按 “ SL 62 - 94 规范 ” 执行 ； 后期由于业主要求工期紧 ， 为有效减少中间辅助时间 、 加快施工进度 ， 经业主 、 设计 、 监理共同讨论后执行 DL/T 5148 - 2001 灌浆规范 ， 改为在该灌浆段最大设计压力下 ， 注入率不大于 1L/min 继续灌注 60min 90min 。 2 .7 灌浆 记录 与过程监 控 灌浆工程是隐蔽工程 ， 对工程质量的评价主要以过程和数据记录为依据 ， 因此 ， 记录的准确性和及时性 尤为重要 。 本次帷幕灌浆过程及数据的记录全部采用自动记录仪记录与人工手工记录相结合 ， 这就避免了人为因素对记录的准确性的影响 ， 同时也起到了自动记录与手工记录的比较作用而更能准确地反映记录的准确性 。 本 次 灌 浆 过 程 中 除 现 场 值 班 技 术 人 员 进 行 灌 浆 过 程 的 中 间 环 节 控 制 与 检 查外 ，
