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1、13- 1 - 1 -阿海电站导流洞进口边坡预固结灌浆锚筋桩施工作者:水电十四局勘察设计研究院 刘勇斌【摘要】 阿海电站导流洞 进口边坡地质条件复杂，为提高围岩的整体稳定性，为确保导洞洞进口开挖安全施工，对进口段边坡采取了预固结灌浆、悬吊锚筋桩、锚索、 长锚杆锁口等加固措施，文中对预固结灌浆和锚筋桩施工工艺进行了介绍。【关键词】 阿海电站 导流洞进口边坡 预固结灌浆 悬吊锚筋桩 施工工艺1、 工程地质概况1.1 工程概况阿海水电站坝址位于云南省丽江市玉龙县（右岸）与宁蒗县（左岸）交界的金沙江中游河段，是金沙江中游河段规划的第四个梯级电站，总装机容量 200 万千瓦。导流系统布置在枢纽左岸，及
2、1 、2 导流洞，洞身混凝土衬砌后断面为 16m19m（宽高）， 进口高程分别为 1406m和 1408m。工程施工导流采用围堰一次断流， 1#、2#导流隧洞泄流的全年导流方式。截流后第一个枯水期由 1#导流隧洞泄流。1.2 工程地质条件1#导流洞进口部位地形坡度在高程 1460m 以下为 4050，高程 1460m1580m 为 2530，高程 1580m 以上为 3540，隧洞轴线方向 S67E，岸坡走向 S15E，两者夹角 为 52。高程1460m1475m 为左岸坝前堆积体的下游边缘部位，厚约 3m15m，靠上游侧稍厚，组成物质下部为冲积成因的卵砾石夹漂石、孤石和砂，上部为冰碛成因的碎
3、块石夹砂土，密实，表部具半胶结。13- 2 - 2 -其余地段基岩裸露，岩性为泥盆系班满到地组下段（D1b1 ）灰、深灰色中至厚层状砂岩夹薄至中厚层状粉砂质板岩、粉砂岩，板岩类普遍含碳质， 夹层厚度一般小于 0.3m，底部有两 层厚 1.5m2m 的复成分砾岩。其中砂岩为中厚层状，部分为薄层状，板岩多为薄层状或与泥质粉砂岩呈互层状。岩石经区域变质作用和受多期构造影响页岩已板岩化。受挤压及层间错动影响多以片理化，面光滑具擦痕，部分为“磨光镜面”、 夹石英条 带、构造透镜体、和构造片状片岩。 围岩结构为单斜层状， 层面节理发育，部分沿层面多次错动，为主要软弱结构面，与层面近正交的层间节理受限制，多
4、错列相接。倾向节理间距为13m 左右， 节理多面为锈面或附应力矿物，黄铁矿等。2#导流洞进口位于 1#导流洞上游侧。进口部位地形坡度在高程1470m 以下约 40，高程 1470m1650m 为 28左右，高程 1650m 以上为 3540。隧洞 轴线 方向 S67E，岸坡走向 S15E。地段内在高程 1481m 以下基岩裸露，地质条件与 1#导流洞 进口类似，高程1481m 以上为堆积体分布，厚 0m45m 不等。2 、预固结灌浆施工2.1 物探测试（1）固结灌浆施工前抽取一定数量固结孔作为物探测试孔，孔深与固结灌浆孔相同，通过灌浆前后岩石波速的对比检测灌浆效果。（2）所有物探测试孔均应分别
5、进行灌前、灌后的物探测试工作，包括固结灌浆检查孔的声波测试。（3）灌浆前应对物探测试孔加以保护，以防杂物堵塞测试孔。（4）物探测试孔，在灌后物探测试工作完成后，应按固结灌浆检查孔的要求进行封孔。2.2 导流洞进口边坡预固结灌浆锚筋桩施工程序13- 3 - 3 -施工排架搭设 固结孔钻孔 钻孔冲洗及裂隙冲洗 预固结灌浆 、序钻孔、灌浆 固结灌浆质量检查 灌后物探测试 序固结孔扫孔 下放锚筋桩 注浆 锚筋桩无损检测。2.3 固结灌浆工艺流程固结灌浆施工工艺流程图如下。固结灌浆工艺流程图2.4 固结灌浆施工工艺措施2.4.1 钻孔采用 YG-40、70 锚固钻机或地质钻机钻孔，开孔孔径 110 或
6、91，根据开孔成孔条件，便于灌浆可埋设 108 或 89 无缝管作孔布孔水泥水 其它搅 拌过滤送 浆按需要调整浆 液被灌孔（段）灌浆控制阀造孔洗孔及压水试验 压力表、自动记录仪每分钟耗量设计标准达到设计结束标准此孔（段）结束达到设计压力转入下一孔（段）13- 4 - 4 -口管，孔口管埋设深度为入岩不少于 1.0m，预固结灌浆孔间排距2m1.5m，锚筋桩孔间排距 4m1.5m。钻孔先施工序孔，待序孔灌浆结束后方能进行序孔的钻孔施工。钻孔过程中对各种情况进行记录，如塌孔、卡钻、掉钻、不返水等。钻孔遇有塌孔、掉块难以钻进时，可先进行灌浆处理，而后继续钻进。如发现集中漏水，应查明漏水部位、漏水量和漏
7、水原因，经处理后再钻进。2.4.2 钻孔裂隙冲洗及压水钻孔后根据成孔条件进行钻孔冲洗，若成孔好，采取风动钻机造孔的，达到钻进深度后，先用风吹净孔内的粉渣后，采取压力水进行敞开式钻孔裂隙冲洗，冲洗至回水清净；采取地质钻机的直接利用钻杆进行冲洗至回水清净即可。钻孔塌孔、掉块等成孔较难或钻孔不返水的孔段不冲洗直接进行灌浆施工。鉴于地质为泥质岩类板岩化，在辉绿岩两侧变质作用较强烈，紧靠辉绿岩部分砂岩角岩化。岩体破碎、节理、裂隙结构面发育，且与水易软化，压 水的意义不大，不进行灌前压水。2.4.3 灌浆（1）灌浆方式灌浆拟采取孔口封闭、纯压式灌浆，最终根据现场施工过程中岩层的不同的地质条件选择适宜的灌浆
8、方式进行灌浆施工。一序孔采取自上而下分段灌浆；二序孔采取自下而上、自上而下或综合法进行灌浆。强风化堆积体部位的灌浆无法成孔采取花管或套管跟进灌浆。（2）灌浆分段根据钻孔成孔条件进行分段，孔口段段长易短，初顶段定为13- 5 - 5 -3.05.0m，灌浆段最大段长不宜超过10m。 （3）灌浆压力初步拟定灌浆压力：一序孔0.50.8 Mpa；二序孔0.81.0 Mpa 。最终压力根据现场施工确定。（4）浆液配比及变换原则灌浆浆液水灰比采用1:1、0.8:1、0.6:1 （或0.5）三个比级，灌浆起始水灰比为1:1。固结灌浆液浓度应由稀变浓，逐 级变换，浆液变换按以下执行：当灌浆压力保持不变，注入
9、率持续减少时，或当注入率不变而压力持续升高时，不得改变水灰比；当某一比级浆液的注入量已达300L以上或灌注时间已达1h而灌浆压力和注入率均无改变或改变不显著时，应改浓一级。当注入率大于30L/min 时，可根据具体情况越级变浓。已使用最大浓度的浆液灌注时，灌浆段灌灰量已达10T，吸浆量还很大，采用加砂、速凝剂 、低 压慢灌、间歇灌浆等方法处理，仍达不到结束标准的报告工程师，按其要求处理。（5）灌浆结束标准固结灌浆在规定压力下，当注入率不大于1Lmin继续灌注30min，灌浆 即可结束。（6）封孔灌浆孔采用“置换和压 力灌浆封孔法” 进行封孔，每一个孔灌 浆结束后，均采用0.6:1的浓浆置换孔内
10、清浆,全孔复灌一次，封孔压力与孔口段灌浆压力相同, 当注入率为0时，延续灌注10min即可结束，孔口空余部分用人工拌制水泥砂浆封满。 （7）质量检查13- 6 - 6 -固结灌浆压水试验检查在该部位灌浆结束3天后进行。灌浆结束后，将灌浆记录和有关资料提交给监理人，以便拟定检查孔的孔位。检查孔的数量不少于灌浆孔总数的5，孔段合格率应在80以上，不合格孔段的透水率值不超过设计规定值的150，且不集中，灌浆质量可认为合格。否则，按监理人批准的措施进行处理。检查孔施工要求：压 水 压 力 为 0.3Mpa，合 格 段 透 水 率 值 不 应 大于 5.0lu。检 查 孔 压 水 采 用 单 点 法 压
11、 水 ，检 查 孔 压 水 合 格 后 按 要 求进 行 封 孔 。（8）特殊情况处理被串孔正在钻进时，应立即停止钻进，条件可能下，被串孔与施灌孔同时灌注，否则用灌浆塞塞紧。灌浆结束后应立即将被串孔扫孔洗净，待后再灌。灌浆过程中，若因故中断，应尽早恢复灌浆，中断超过30min 时，应进行钻孔冲洗，若冲洗无效，应扫孔复灌，复灌时浆液浓度从起灌水灰比开始灌浆。若灌浆时周围出现漏浆情况，采用低压慢灌、间歇灌浆、封堵冒浆处等方法。灌浆时已使用最大浓度浆液灌注，吸浆量仍然很大，若每段耗灰量达到10T时，可采用低压慢灌、间歇灌浆或加砂等方法。水灰砂比一般为0.6：1：0.40.6。耗灰量较大的灌段，灌后必
12、须进行待凝，以免造成待凝过短，水泥结石强度过低，无法承受较大的灌浆压力而被冲开，耗灰量又猛增的现象，若待凝时间8h仍出现上述现象，待凝时间可增至12h。灌浆出现耗浆量较大的孔段，及时向监理工程师反映，研究处理方案，处理 结果及时报监理工程师确认。13- 7 - 7 -3 、灌浆成果分析灌浆成果的分析和评价主要包括灌浆成果、检查孔压水、物探检测等三个方面的分析及评价。3.1 灌浆成果分析固结累计完成 20412.78m，水泥耗量 2922.42t，最大单耗484.0kg/m，最小 单耗 17.7kg/m，平均单耗 143.16kg/m，序孔灌浆进尺 12596.88m，灌灰量 2228.55t，
13、单位耗灰量为 176.91Kg/m，序孔灌浆进尺 7851.9m，灌灰量 693.86t，单位耗灰量 88.78Kg/m。预固结灌浆成果统计表工程部位工程量（m）耗灰量（t）单耗（Kg/m）分序工程量（m）耗灰量（t）单耗（Kg/m） 5990.5 802.40 133.95 1 导流洞进口边坡9097.3 1040.53 114.37 3106.8 238.13 76.65 6606.38 1426.15 215.87 2 导流洞进口边坡11315.48 1881.88 166.31 4709.1 455.73 96.78 12596.88 2228.55 176.91 合计 20412.7
14、8 2922.42 143.16 7815.9 693.86 88.78 根据灌浆综合统计表累计分析序孔和序孔单耗灰区间分部情况，绘制单耗灰累计曲线图，固结灌浆单耗灰频率曲线见下图：1 、2 导流洞进口边坡预固结灌浆单耗灰频率曲线13- 8 - 8 -率%x. 通过单位耗灰量频率曲线图，综合分析预固结灌浆单位注入量区间分部情况，可以看出预固结灌浆单位注入量区间分部符合灌浆的一般规律。在 频率曲线相对较小的 0100 Kg/m 区间中，序孔累计频率为 18.5， 序孔累计频率为 70.4，序孔较序孔累计频率增加了 51.9；在吸浆量相对较大的 100Kg/m500Kg/m 区间中，序孔累计频率为
15、 81.4，序孔累计频率为 29.6，序孔较序孔累计频率减少了 51.8。序孔平均单耗为 I 序孔平均单耗的51.8%，、 次序孔的平均单耗呈递减趋势 ，且减幅较大，说明灌浆分序的合理性，且灌浆效果显著。3.2 检查孔压水情况检查孔压水成果表工程部位 段数 最大值 最小值 平均值1 导流洞进口边坡 28 3.584 0.19 1.672 导流洞进口 76 3.072 0.19 1.6213- 9 - 9 -边坡灌浆后对预固结灌浆进行了质量检查，检查孔采用单点压水试验进行，共进行了段压水试验，最大值 3.584Lu，最小值 0.19Lu，全部符合设计要求 q5.0Lu 的防渗标准，3.3 物探测
16、试分析物探测试采用单孔声波测试，测量方式为点测，点距 0.2m，井下装置采用一发双收系，间距 0.2m。主要检测设备：武汉岩海公司生产的 RS-STOIC 声波检测仪 ，声波 换能器主频 30HZ 左右。1#导流洞进口边坡物探检测结果显示，灌前波速主要集中在1.85.0km/s, 平均波速为 3.57 km/s；灌后波速主要集中在3.05.0km/s, 平均波速为 3.78 km/s。说明在 Vp 低值部位灌浆效果较好。2#导流洞进口边坡布置物探检测检测孔 14 个，其中灌前孔 10 个，灌后孔 4 个，从检测结果可以看出，灌前物探孔波速主要集中在1.85.0km/s ，灌后 检查 孔波速主要集中
