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1、三峡工程坝基岩体固结灌浆现场优化设计摘要：峡大坝坝顶高程 185m，最大坝高 181m，顺水流向最大底宽 136m。坝基为闪云斜长花岗岩，建基面基岩为弱风化带及微风化、新鲜岩体。裂隙率2%，变形模量 14.7 43.1GPa，声波测试纵波速度 Vp4.35.3km/s ，动弹模 1887GPa；80%的地段属于微弱或极微弱透水岩体，是良好的 关键词：三峡工程 坝基岩体 固结灌浆 施工 优化l 工程概况三峡大坝坝顶高程 185m，最大坝高 181m，顺水流向最大底宽 136m。坝 基为闪云斜长花岗岩，建基面基岩为弱风化带及微风化、新鲜岩体。裂隙率 2%，变形模量 14.7 43.1GPa，声波测
2、试纵波速度 Vp4.3 5.3km/s ，动弹模 1887GPa；80%的地段属于微弱或极微弱透水岩体，是良好的建坝基础岩体。坝基因结灌浆的目的是对坝基浅层爆破松动及地质缺陷部位的岩体进行 补强加固，以提高坝基岩体的均匀性和整体性，减少坝基不可恢复变形，增强 浅层岩体的抗渗能力。固结灌浆的范围包括：坝踵、坝趾各 1/4 坝基宽度的区 域，地质缺陷部位和基础开挖、结构设计有特殊要求的部位。固结灌浆孔：一般地段孔排距 2.5m2.5m，灌浆深度 5m；地质缺陷或 有特殊要求的部位孔排距 2m 2m，灌浆深度 1020m。均为梅花型布孔，分两 序在 3m混凝土盖重条件下施工， I 、II 序各占 5
3、0%。二期工程设计工程量钻灌36.2 万延米。2 施工干扰和矛盾三峡工程永久建筑物固结灌浆钻灌工程量达 36.2 万延米，单个坝块钻 灌施工需占用直线工期 0.51 个月，在有盖重的条件下的固结灌浆施工，必然 造成大坝基础混凝土在强约束区的长间歇，从而增加混凝土裂缝的可能性；而 且存在固结灌浆造孔与盖重混凝土的冷却水管、基础安全监测仪器的干扰，致 使固结灌浆施工与混凝土浇筑的矛盾非常突出。三峡二期工程混凝土在大面积 开挖结束后，开始浇筑基础的当年浇筑强度即达 448万 m3/年，最高月强度约 50万 m3/月，都是世界水电工程混凝土施工之最。为减少固结灌浆的长间歇而造成的混凝土裂缝并达到缓解其
4、工期矛盾的目的，需要对固灌浆进行优化设计。大面积的常规固结灌浆只能根据建筑物结构的需要作系统布置，与受灌区的地质条件和可灌性没有直接联系，所以灌浆效果不甚理想。以左非1218坝段实际灌浆资料为例，优化设计前后灌浆效果见下表。优化设计前后灌浆效果对比表部位孔序孔数 / 个灌浆长度 /m单位注入量2007-04-23(kg/m) 分区频率 /10平均左非 123492571.255.3715.0714.317.917.344.3173492571.264.9112.6714.425.072.941.12（ 优化前 ）检2570100.99泄 1816121.082007-04-2345.513.7
5、31.814.4下块（ 优化后 ）14101.961.127.811.12.4由上表可知，优化设计前固结灌浆平均单耗极小， 95%的孔段 5Lu 的孔段仅占 17%，分析认为：这些孔段大多与卸荷 风化、爆破裂隙、建基面开挖体型，混凝土封闭条件等因素密切相关，而这些 缺陷多呈成片或线状分布，具有较强的规律性和认知条件。而施工期地质编 录，全面积的物探测试，为优化设计准备了详实可靠的资料，充分地利用这些 资料，区别不同的地段及时地调整灌浆孔的布置，达到优化设计的目的是可行 的。一期完成的岸坡坝段 3 万延米， 6000余孔固结灌浆施工为二期工程积 累了丰富的实践经验。在建立岩体裂隙密度、连通概化模
6、型的基础上，通过数 据统计分析，得出注入率与地质模型、声波波速的相关关系从已知推未知，提 出优化设计原则，用于指导和调整固结灌浆工程设计积累经验和工作基础。现场灌浆试验完成后，邀请了国内著名专家对试验成果进行了评审，对 灌浆工程提出了专家建议，有关的结论及建议意见如下：(1) 质量检查方法：以检查孔压水试验和声波测试作为质检的主要的手段。压水 试验合格标准为 3Lu，单孔声波测试 90% 的测点， Vp4.5km/s ，其余 10%的测点 4km/s。(2) 建议：(a) 设计单位应针对不同性状和不同部位的断层制定相应的处理措施。(b) 如为灌前检测出建基面验收单元的岩体平均的声波波速 Vp
7、5.0km/s 时，无须大面积布置固结灌浆孔，重点加强基岩浅层和特殊要求部位 的防渗。物探资料、同条件的先灌部位资料、本部位前序孔的灌浆资料是作为 优化设计的依据，基础固灌工程宜作为动态优化设计工程项目予以安排。2007-04-234 优化设计内容4.1 重点部位 一类为结构设计有特殊要求的部位，如：防渗灌浆帷幕外围的一、二排 兼作辅助帐幕的深固结孔；坝踵、坝址等防渗要求高、坝基应力集中和应力标 准低的部位；需要联合受力的建筑物间的陡直边坡 （如左厂 l 5坝段下游厂坝 边坡等 ）重点部位钻灌孔深度应予确保。多面临空开挖体型突变部位的固结浆灌 孔密度视地质条件、爆破情况调整或增补钻孔布置，施灌
8、过程中根据灌浆效果 作进一步调整。必要时，修改以上部位钻孔角度，倾向优势结构面，以增加其 灌浆效果。二类为地质缺陷部位：如 F7、fl050 断层，缓倾角裂隙面等部位是固结 灌浆处理的又一重点，灌浆孔密度原则上以 2.5m2.5m 孔排距为主，视现场实 际情况可以调整为 5.0m5.0m。钻孔分两序施工。其灌浆效果的提高主要依赖 于灌浆工艺的提高。三类为爆破裂隙发育、岩体松动区等施工缺陷部位：以针对性布孔为 主，或按 5.0m5.0m 规则布置予以补强。4.2 改进灌浆工艺 根据灌浆试验成果，三峡坝基块状岩体对灌浆压力的耐压性较强，在找 平混凝土封闭或 3m混凝土盖重条件下，固结灌浆 I 序孔
9、设计灌浆压力采用0.3 0.50MPa，II 序孔可采用 0.5 0.7MPa。对地质缺陷部位的灌浆，为防止 岩体的有害拾动，相应布置 2.5 2.5m孔排距、 L3m砂浆锚杆和一定量的抬 动观测装置，控制变形量小于 200m。而灌浆压力视吸浆量大小决定，并通过 试验建立吸浆量与灌浆压力的关系。灌浆结束时必须达到设计压力，以保证灌 浆效果。4.3 浆材固结灌浆材料主要使用 525#普通硅酸盐水泥，灌浆中尽可能使用浓 浆。视现场裂隙张开情况，将开灌水灰比选择为 3:1 或 1:1 ，并根据吸浆量的 大小，及时变浆。对于处于结构受力部位的松散性构造岩体，为满足结构受力 要求，已在研究采用高强度的化
10、学材料灌浆的可行性和处理效果，作为贮备的 技术措施。4.4 调整施工安排和钻孔布置在防渗灌浆帐幕前，原设计有 l 2 排兼辅助防渗帐幕的固结灌浆孔， 孔排距 2.0 2.0m，孔深 1020m，要求使用岩芯钻机造孔，分段灌浆，有盖重 的条件下施工。以确保混凝土与岩体接触面的防渗效果。该类孔施工占用直线 工期最长，成为三峡工程总工期关键路线上的卡关因素。为此，提出了这类孔 移至基础灌浆廊道内打斜孔。这样虽然增加了少量投资，但却缩短了直线工 期、缓解了基础约束区混凝土长间歇的矛盾。调整布置见图一。1. 坝轴线2. 基础灌浆排水廊道3. 混凝土纵横4. 常规固结灌浆孔5. 固结灌浆兼辅助帷幕孔（ 优化设计前 ）6. 固结灌浆兼辅助帷幕孔（ 优化设计后廊道内深孔 ）7. 固结灌浆兼辅助帷幕孔（2007-04-23
