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大坝坝基固结灌浆


三里坪大坝基础固结灌浆施工技术 引言
结合施工现场实际情况,对三里坪水电站坝基固结灌浆施工技术进行简要 概述,坝体固结灌浆是对坝底与基岩接触带和断层缝隙之间进行有效填充灌注, 防止了坝体直接渗漏;基础帷幕灌浆是对坝底基础以下的基岩裂隙、构造带进行 有效灌注,防止了基底渗流渗漏。该灌浆后满足本工程处理要求。 关键词:基础固结;灌浆;施工技术

1 工程

概况
三里坪水电枢纽工程位于湖北省房县境内,地处汉江中游右岸一级支流南河 的中游,坝址在三里坪村下游 1.0Km 处,李子沟口上游 490m 处的链子崖。平均 流量为 27.8m3/s,多年平均径流量为 8.77 亿 m3;工程开发的主要任务是防洪与 发电。水库正常蓄水位 416m,相应库容为 4.72 亿 m3,总库容 4.95 亿 m ,具有 多年调节性能。根据合同及设计提出的灌浆要求结合灌浆规范,现把灌浆目的简 述如下。 1.1 固结灌浆:对坝底与基岩接触带和浆砌毛石之间缝隙进行有压填充灌注, 防止坝体直接渗漏。 1.2 帷幕灌浆:对坝底基础以下的基岩裂隙、构造带进行有压挤密灌注,防止 基底渗流渗漏。 1.3 压水试验:检查灌浆后坝体和基础的渗漏情况和灌浆效果。 前期坝基岩体情况 2 前期坝基岩体情况 根据大坝基础岩体开挖揭露情况和补充钻孔勘探及物探测试成果分析,大坝 建基面岩体主要为寒武系天河板组下层地段,岩层单轴倾下游近直立,其岩体大 部分坚硬完整,可满足大坝建基要求。其中,基岩Ⅱ区占到 76﹪,为良好的可 充分利用的大坝建基岩体。Ⅲ1 区占 17﹪,Ⅲ2 区占,7﹪。裂隙集中发育,风化 溶蚀填泥,两区域坝基经过基础处理后可作为建基岩体,为保证基础受力均匀、 减小坝基变形、提高承载力,所有前期坝基处理采用锚桩加固,后期采用基础固 结灌浆的处理措施,对坝底基础以下的基岩裂隙、构造带进行有压挤密灌注,防
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止基底渗流渗漏。 灌浆技术要求 3 灌浆技术要求 本次灌浆工作主要依据基岩固结灌浆施工技术要求及水工建筑物水泥灌浆施 工技术规范。灌浆手段主要采用 100B 潜孔钻和 CM 气动 351 钻机钻进,基础固结 浆孔采用“自上而下分段阻塞、孔内循环式”灌浆。 3.1 固结灌浆孔的布置 坝基固结灌浆孔排距为 2.5m 梅花型布置。固结兼辅助帷幕灌浆孔孔深 15m; 河床坝段(3 号坝段)固结灌浆孔孔深 8m;填塘砼以外的上下游范围固结灌浆孔 孔深 16m。抬动观测孔孔深入岩 9m,声波测试孔孔深入岩 8m。 3.2 灌浆要求 河床坝段(3 号坝段)采用有盖重灌浆,填塘混凝土以外的上下游的固结灌 浆采用无盖重固结灌浆,在实际施工时,所有固结灌浆孔均在混凝土盖重层厚度 超过 5m 的条件下施工的,最大盖重厚度达到 10m,当地质条件较差的少数部位, 为防止大坝混凝土在灌浆压力下产生抬裂破坏, 按设计要求布置安装了抬动观测 装置并加强观测,设计要求大坝混凝土抬动值不大于 200μm。同时为缓解基础 固结灌浆施工与坝体混凝土浇筑上升之间的矛盾,经过业主、设计、监理同意将 EL290m 固结兼辅助帷幕孔施工调整到 EL306m 廊道内施工。 3.3 浆液制备 为了尽量减少灌浆施工对大坝仓面的污染及便于施工用水泥的运输, 分别在 左、 右岸 EL289m 左右设置了集中制浆系统制浆采用高速制浆机进行拌制(制浆机 转速不低于 1200r/min),制备 0.5:1 的纯水泥浆,搅拌时间不低于 30s。浆液从 制备到用完的时间不超过 4h。 3.4 灌浆材料 坝基固结灌浆材料为 42.5 普通硅酸盐水泥,细度要求通过 80μm 方孔筛剩余 量 5﹪. 4 固结灌浆施工 4.1 施工次序

固结灌浆按分序加密的原则,自上而下分段阻塞、孔内循环式灌浆,灌浆孔 分两序,Ⅱ序孔在周围的Ⅰ序孔施工完毕且封孔后,实施钻灌。 4.2 钻孔 钻孔使用 100B 潜孔钻造孔,为缩短工期不影响大坝混凝土浇筑,大部分固 结灌浆孔混凝土段钻机都采用 CM 气动 351 钻机钻进。 4.3 钻孔冲洗及灌前简易压水试验 孔段钻孔结束之后,每个单元灌区都选择了有代表性的孔段进行灌前单点法 压水,其余孔灌前都进行了简易压水试验,抽孔数不少于单元灌区的 5﹪。 钻孔冲洗采用导管通入大流量水流,从孔底向孔外冲洗的方法进行。直至回 水澄清后延续 10min 结束,钻孔冲洗后孔底残留物厚度小于 20cm。 裂隙冲洗采用压力水脉动方式进行。冲洗至回水澄清后 10min 为止,且总 的冲洗时间单孔不少于 30min。冲洗水压为:灌浆压力的 80%,且不大于 1MPa。 4.4 灌浆压力 河床段固结灌浆设计灌浆压力为 0.4~0.7 MPa,河床坝基范围外设计灌浆压 力为 0.2~0.5 MPa,灌浆压力为安装在孔口回浆管路上压力表指针所指示的中 值压力。 4.5 灌浆段长的划分 河床坝基段基岩孔深 8m,分两段灌浆第一段 3m、第二段 5m,河床坝基范围 外的灌浆孔第一段 3m、第二段 5m、第三段 8m。 4.6 灌浆工艺及方法 固结灌浆按分序加密的原则施工,灌浆孔分两序,Ⅱ序孔在周围的Ⅰ序孔施 工完毕且封孔后,才实施钻灌。采用混凝土盖重灌浆时,第一段阻塞在基岩以上 0.5 的砼内,以下各段分别阻塞在上一灌段底 0.5m 左右。为防止压水及灌浆过 程中基岩或混凝土抬动,原则上一泵灌(压)一孔。 4.7 灌浆使用水灰比 灌浆使用水灰比(重量比)为 3:1、2:1、1:1、0.8:1、0.5:1 等 5 个 比级,开灌水灰比为 3:1。对个别出现漏水量超过 50L/min 的部位开灌水灰比 为 5:1。 4.8 灌浆结束标准

在设计压力下,灌至注入率不大于 1L/min 时,再继续灌注 30min,且总灌 浆时间不小于 60min 即可结束。 4.9 封孔 全孔灌浆结束之后,采用在孔底插入橡皮管置换 0.5:1 的浓浆进行封孔。 成果资料综合分析 5 成果资料综合分析 5.1 抬动观测: 在抬动观测孔周边 20m 范围内进行的裂隙冲洗、 压水试验 (包 括简易压水) 、灌浆过程中,均连续地进行观测,灌浆工作结束后,抬动观测孔按 灌浆孔封孔要求进行封孔处理。本次灌浆无抬动。 5.2 物探孔测:试物探测试孔施工包括:测试孔钻孔、孔斜测量、灌前测 试、临时封孔保护、灌后扫孔、灌后测试、封孔。在布设有物探测试孔的部位, 在灌浆前和灌浆结束 14d 后,分别进行物探测试工作。 灌前、 灌后物探测试分别进行单孔声波测试和每组宜采用两孔之间的跨孔声 波测试。为保证测试成果的精度,灌前、灌后均布置不少于 20%的校测点进行复 测,复测值与原测值的相对误差不大于 5%。 灌前物探测试工作完成后,采用细砂充填测孔的方法保护测孔,以防浆液串 入孔内堵塞测孔,孔口严加保护,以防污水、废浆流入。 5.3 工程质量检查 固结灌浆质量检查采用以分析灌浆孔和检查孔的钻孔取芯以及压水试验成 果并结合测量岩体波速方法进行综合评定。 压水试验检查采用单点法进行,其检查孔的数量不少于灌浆孔总数的 5%, 检查结束后进行灌浆和封孔。检查孔由监理在上述检查量的范围内,综合灌浆情 况,地质条件均匀布置。 采用压水试验、岩体波速进行质量检查,分别在灌浆结束后 3~7d、14d 进 行。 5.4 验收合格标准 检查孔压水试验透水率不大于 3Lu,孔段合格率应在 90%以上,不合格孔段的 透水率值不超过规定值(3Lu)的 50%,且不集中即认为合格;

表 1 坝基固结灌浆综合分析表
序 部 号 位 1 2 3 4 5 6 7 小 坝 基 河 床 单元号 孔 数 5 6 4 4 钻孔 长度 (m) 95.0 114.0 76.0 96.5 压水长度 (m) 40.0 48.0 32.0 64.4 注入 量 (kg) 105.9 111.8 61.3 42.3 平均注 入量 (kg/m) 2.6 2.3 1.9 0.7 平均透 水率 (Lu) 1.10 0.70 0.50 0.63 透水率区 水泥耗 间值(Lu) 量(kg) 0.82~ 1.86 0.01~ 1.54 0.33~ 0.73 0.02~ 1.54 1318.9 1098.2 730.9 1197.9

1.4.3-1 1.4.3-2 1.4.3-3 1.4.3-4 1.4.3-5 1.4.3-6 1.4.3-7

1 1 21

42.0 42.0 465.5

15.0 15.0 214.4

54.9 13.7 389.9

3.7 0.9 1.8

1.06 0.56 0.75



0.60~ 2.15 0.40~ 0.71 0.01~ 2.15

440.9 348.5 5135.3

5.5 检查结果 根据表 1 坝基固结灌浆综合分析表可以看出检查孔压水试验透水率值大多 数小于 1.0Lu, 最大透水率为 2.15Lu, 平均透水率为 0.75Lu, 孔段合格率为 100%, 即所有孔段均满足设计要求。 6 小结 通过对坝基固结灌浆施工情况的回顾及灌浆成果资料和检查孔资料的综合 分析后做出结论:孔段平均单位注入量的大小与其所处部位的地质条件相吻合, 随着孔序的加密平均单位注入量呈现出明显的递减变化趋势,符合一般灌浆规 律,表明固结灌浆效果明显。


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