對某水利水電工程中隧洞灌漿技術的探討工學論文

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  摘要:在現代水利水電工程中,隧洞灌漿技術是水利樞紐對基礎工程處理的一種重要方法之一,本文闡述水工隧洞回填及固結灌漿施工技術的應用及方法,通過質量檢查,隧洞灌漿效果非常明顯,適應性強,成本比較低廉,結石強度不高,可用于砂礫層防滲。

  關鍵詞:水利水電工程;灌漿技術;質量控制

  1工程概況

  某水利樞紐位于河流中下游河段的山峽谷中,由大壩、表孔溢洪洞、引水發電洞、中孔泄洪洞、深孔排沙放空洞和發電廠房組成。攔河壩為粘土心墻壩,壩頂高程1 000m,最大壩高105 m。水庫調節庫容12.32×108m3,調洪庫容2.57×108m3,死庫容3.2×108m3。排沙放空洞位于聯合進水口1#、2#發電洞中間,高程低于1#、2#發電洞8m多(洞底高程930m,洞頂高程936.5m),主要用于排砂放空,在汛期有泄洪功能。本文主要針對隧洞回填及固結灌漿技術在該工程表孔溢洪洞基礎防滲處理中的應用進行闡述。

  2隧洞回填及固結灌漿施工

  2.1設備配置

  該水庫表孔溢洪洞灌漿主要投入了4臺2PC型地質鉆機和2臺B100型潛孔鉆用于主體工程施工。另外投入3臺YGJ-340型雙層立式攪拌機,3臺BW-250型泥漿泵,1臺12立方空壓機,1臺5T卷揚機,潛水泵及污水泵各2臺,以及電焊機,交通車輛等。

  2.2施工技術設計要求

  (1)鉆頭

  根據設計要求,隧洞灌漿施工中,手風鉆和B100潛孔鉆孔徑40mm,鉆頭直徑取38mm,2PC型地質鉆機-孔徑75~110mm,鉆頭直徑取80mm。

  (2)垂直度

  施工前應用水平尺、經緯儀檢驗校正。使鉆桿垂直,垂直度誤差不得大于2‰。

  (3)漿液配制

  灌漿漿液采用425#抗硫酸鹽水泥,通過80mm方孔篩的篩余量小于2%,拌漿桶采用高速攪拌機,轉速為1 400轉/min的速度,儲漿桶采用YGJ-340型雙層立式攪拌機,高速攪拌機內水泥漿液應篩后放入低速攪拌桶內使用,漿液濃度采用重量比為3∶1、2∶1、1∶1、0.8∶1、0.6∶1、0.5∶1共6個比級, 通過計算確定各比級的漿液配合比,施工中為計量準確,同時便于施工,水泥應以整袋加入,不足整袋應以臺秤稱量。

  水泥漿液的配制應嚴格控制水灰比,施工中可根據土層性質及室內實驗數據初步確定,然后根據現場施工情況修正。本工程施工回填灌漿采用0.5∶1;固結灌漿采用3∶1、2∶1、1∶1、0.5∶1; 均滿足設計要求。150L和272L攪拌機漿液配合比分別見表1、表2。

  表1 150L攪拌機漿液配合比

  表2 272L攪拌機漿液配合比

  (4)灌漿材料

  主要采用32.5R抗硅酸鹽水泥,孔口一般采用丙乳酸砂漿。

  (5)設計規范范圍要求

  回填灌漿孔深為深入圍巖10cm;固結灌漿孔深為深入圍巖4m。

  2.3施工工藝

  隧洞灌漿—表孔溢洪洞灌漿工程:本著“先回填,后固結”的原則。先進行洞頂回填灌漿施工,待回填灌漿施工結束并經質量檢查驗收后,再進行該部位的固結灌漿施工。

  (1)回填灌漿設計的施工技術要求及規范原則

  回填灌漿采取“推趕式灌漿法”,從下游向上游逐排施工,在同排上分兩序進行,即先Ⅰ序,后Ⅱ序。在表孔溢洪洞的頂拱處加密深入基巖10cm的回填灌漿孔。孔排、距為1.5m×1.5m,矩形布置;防滲標準均滿足設計規范要求。

  (2)固結灌漿的設計施工技術要求及規范原則

  在表孔溢洪洞拱形一周布置固結灌漿孔,孔排、距為3.0m×3.0m;孔深深入基巖4m,矩形布置;防滲標準均滿足設計規范要求。固結灌漿施工依據“環間分序,環內加密”的原則,從下游向上游隔排施工。環間分兩序,環內分兩序,即先進行Ⅰ序環的Ⅰ序孔,然后進行Ⅰ序環的Ⅱ序孔,再進行Ⅱ序環的Ⅰ序孔,最后進行Ⅱ序環的Ⅱ序孔施工。

  (3)回填灌漿孔施工工藝流程

  布孔—鉆孔—鉆孔沖洗—灌漿—封孔

  (4)固結灌漿孔施工工藝流程

  布孔—鉆孔—鉆孔沖洗—壓水試驗—灌漿—封孔

  3施工質量保證措施

  3.1漿液質量控制

  灌漿施工前,應對水泥進行檢驗,檢驗結果應滿足規范要求。灌漿施工過程中,還應隨時抽檢,受潮結塊的水泥不能用于灌漿;同時還應抽測漿液的比重,采用經檢驗合格的液體密度計進行檢測,不符合要求的水泥漿不能用于灌漿。

  3.2灌漿方法及灌漿壓力

  灌漿采用孔口循環、孔內純壓式的方法進行全孔一次性灌漿法,灌漿機采用BW-250型泥漿泵壓送漿液。止漿塞采用擠壓式機械塞,灌漿管采用高壓鋼編管。灌漿壓力按設計及規范要求執行,回填灌漿采用0.3~0.4MPa;固結灌漿采用0.3~0.5MPa。

  3.3灌漿結束及封孔

  回填灌漿在達到設計壓力的情況下,單位吸漿量每分鐘小于等于0.4L時,再延續30min。在每個灌漿孔全孔灌漿結束后,應對灌漿孔進行封孔。采用壓力灌漿封孔法對基巖部分進行封孔, 封孔壓力采用該孔段的灌漿壓力。封孔時將射漿管下入距孔底約0.5 m處,用泥漿泵壓入0.5:1的濃水泥漿,將孔內的水和稀漿全部置換出來,待孔口返出濃漿時停止注漿,安裝止漿塞,繼續灌注0.5:1的濃漿,進行壓力灌漿封孔;頂拱封孔和水平孔封孔采用壓力灌漿封孔法對基巖部分進行封孔,封孔壓力采用該段灌漿壓力。用泥漿泵壓入0.5:1的濃漿進行壓力封孔。砼部分采用1:1的水泥砂漿進行封孔,除頂拱以外的基本孔用1:1的水泥砂漿封孔。孔口部分用丙乳砂漿封孔抹平即可。

  固結灌漿封孔標準和回填灌漿相同。

  4施工效果檢查

  4.1外觀檢查

  每個單元工程灌漿全部結束后,立即整理資料,報送至監理部,由監理工程師布設檢查孔,檢查孔的孔數不低于灌漿孔總數的5%。

  回填灌漿檢查孔在各單元灌漿結束3~7d后進行,采用自上而下一段鉆孔壓漿試驗方法進行,壓漿實驗采用單孔注漿試驗。向檢查孔注入2:1的水泥漿,在規定灌漿壓力下,開始10min的注入量應不大于10L,否則應采取補強措施。最后對檢查孔進行灌漿和封孔。

  固結灌漿檢查孔在各單元灌漿結束3~7d后進行,立即整理資料,報送至監理部,由監理工程師布設檢查孔,檢查孔的孔數不低于灌漿孔總數的5%。采用單點法常規壓水試驗,并輔以巖體聲波測試,檢查孔壓水試驗透水率值應不大于3Lu。

  4.2檢驗檢測

  檢查孔按灌漿孔總數5%以上布設,根據壓水試驗結束均小于設計防滲標準3Lu,均滿足和符合設計規范要求。

  4.3質量檢驗結果

  0+015.086~0+139.055共計4個回填灌漿單元工程,檢查孔14個,單孔注漿試驗14段,通過質量檢查,14段壓水試驗的透水率值均小于3L(最大值8.7L,最小值2L,平均值6.63L)。

  0+015.086~0+139.055和0+677.50~0+698.663共計7個固結灌漿單元工程,檢查孔42個,壓水試驗54段,通過質量檢查,54段壓水試驗的透水率值均小于3Lu(最大值2.91Lu,最小值0.11Lu,平均值1.42Lu)。0+015.086~0+139.055共計4個回填灌漿單元工程,檢查孔14個,單孔注漿試驗14段,通過質量檢查,14段壓水試驗的透水率值均小于3L(最大值8.7L,最小值2L,平均值6.63L)。

  5灌漿效果分析

  5.1回填灌漿資料分析

  分析單位注入量資料,從回填灌漿各次序孔灌漿成果資料看:其回填灌漿基巖灌漿總進尺884.09 m,平均單位注入面積7.45kg/m2。Ⅰ序基巖灌漿總進尺357 m,平均單位注入面積7.77kg/m2。Ⅱ序基巖灌漿總進尺527.09 m,平均單位注入面積7.14kg/m2。Ⅰ、Ⅱ序呈遞減趨勢,遞減率40.4%.

  回填檢查孔基巖灌漿總進尺8.07 m,最大單位注入面積4.2kg/m2,最小單位注入面積1.15kg/m2,平均單位注入面積2.46kg/m2。較基本孔減少68.3%。

  5.2固結灌漿資料分析

  透水率資料分析,固結灌漿前壓水試驗46段,透水率最大值435.2Lu,透水率最小值4.1Lu,平均值為13.97Lu。

  固結檢查孔壓水試驗54段,透水率最大值2.91Lu,透水率最小值0.11Lu,平均值為1.42Lu。均滿足和符合設計規范要求,且較灌漿前透水率減少92.4%。

  單位注入量資料分析,固結灌漿各次序孔灌漿成果資料看:其固結灌漿基巖灌漿總進尺4 077.63m,最大單位注入量為22 483.06kg/m2,平均單位注入量42.34kg/m2。Ⅰ序基巖灌漿總進尺1 966.98m,平均單位注入量51.51kg/m2。Ⅱ序基巖灌漿總進尺2 110.65m,平均單位注入量33.79kg/m2。Ⅰ、Ⅱ序呈遞減趨勢,遞減34.6%。

  5.3單元工程質量評定

  表孔溢洪洞灌漿共計11個單元。其中回填灌漿優良單元工程4個,固結灌漿優良單元工程7個,通過質量檢查評定,回填和固結灌漿質量均達到優良標準,其中優良單元工程11個,合格率100%,優良率100%。透水率資料分析,固結灌漿前壓水試驗46段,透水率最大值435.2Lu,透水率最小值4.1Lu,平均值為13.97Lu。

  5.4灌漿效果分析

  通過對回填灌漿及固結灌漿的資料綜合分析,其均符合設計規范技術要求的灌漿規律,在隧洞灌漿施工過程中效果非常明顯,各項技術指標均滿足設計規范要求。

  6結語

  通過本工程實踐表明隧洞灌漿基礎防滲處理技術,在水利工程隧洞灌漿施工過程中效果非常明顯,適應性強。由于水泥灌漿的效果比較可靠,成本比較低廉,結石強度不高,故多用于砂礫層的防滲灌漿。

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