论文部分内容阅读
摘 要：峡江水电站工程混凝土量大、浇筑范围广面积大，工期紧，为满足工程质量和进度的要求，通过帷幕灌浆生产性试验，对设计施工参数及工艺流程进行验证，并在保证工程质量的前提下进行优化，尽可能不影响混凝土的施工，为全面合理的对厂房基础灌浆提供技术准备。
关键词：峡江水电站 帷幕灌浆 生产性试验
中图分类号：TV543 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2013）012-115-03
1 工程概况
江西省峡江水利枢纽是一座以防洪、发电、航运为主、兼顾灌溉、供水等综合效益的水利枢纽工程。工程位于江西省吉安市峡江县境内，坝址地处赣江中游，枢纽电站装机容量为360MW，主要建筑物有混凝土泄水闸、混凝土挡水坝、河床式发电厂房、船闸、左右岸灌溉进水口鱼道等。
本次帷幕灌浆试验从2011年8月15日开工至9月14日结束，完成主要工程量：灌浆基本孔11只，钻孔进尺104.2m，其中砼16.2m，基岩88.0m，压水试验22段次，灌入灰量526.35kg，平均单位注入量为5.98kg/m；布置抬动变形观测孔11个，检查孔2个，压水为4段次，平均透水率为0.66Lu。
2 地质概况
厂房基础位于河床右侧及右岸一级阶地前缘，河床右侧覆盖层厚度一般2.7～6.3m，薄者1.4m左右，岩性以砾砂或砂卵砾石为主，与泄水闸结合部局部分布粗砂，基岩面高程24.08～29.94m，岩体以弱下至微风化为主，仅中部局部地段分布弱上岩体，弱上风化带厚度2.9m，弱上风化下限高程23～29m。右岸一级阶地覆盖层厚10m左右，上部主要为粉质粘土，底部为厚0.8m左右砂卵砾石，基岩面积高程30～31m，强-弱上风化深度一般2m，弱上风化下限高程29～30m。
3 设计布置及灌浆参数
根据设计图的布置，帷幕灌浆试验段沿坝横0+000.0布置，均设置一排帷幕灌浆孔，孔距2m，局部孔距可调整。孔深深入基岩8.0m；灌浆压力接触段0.4Mpa，以下各段0.6Mpa，防渗标准为q≤4lu。为验证帷幕灌浆设计中各项参数的可靠性、安全性及合理性，经设计、监理及业主同意，将厂房2#机组区域内帷幕孔选作帷幕灌浆试验块。
4 灌浆试验
4.1 灌浆材料试验
设计技术要求已明确本工程灌浆采用纯水泥浆液灌注，根据规范要求，原则上可不做室内浆液试验，施工局对业主供给的南方玉华牌袋装P.C32.5级水泥抽检进行了水泥物理性能检测。
（1）试验材料。
南方玉华牌袋装P.C32.5级水泥抽检进行了水泥物理性能检测。
（2）水泥物理性能检验，见表1。
4.2 现场试验
施工布置：
（1）供风布置。
（2）水管布置。
灌浆用水直接采用潜水泵从厂房上游集水井中抽取，供钻孔、灌浆用水。
（3）电线布设。
钻孔灌浆动力线设置专线，由就近的变压器引出。
（4）制浆、输浆系统布置。
集中制浆站设置在坝横0-30.00，坝纵0+600.00左右主要供帷幕灌浆试验及帷幕灌浆施工用浆，制浆站内各设置1套集中制浆系统，制浆站采用轻型钢结构，采用C20混凝土地面。中继站灌浆泵布置在上游门机两行驶轨道内。门机行驶轨道基础砼预埋 70mmPVC管（每条轨道预留8孔），用于灌浆输浆管路穿越门机轨道。
4.3 灌浆试验现场施工
4.3.1 灌浆工程施工次序
按分序加密的原则进行，先进行一序孔施工，再进行二序孔施工，最后进行三序孔施工。
4.3.2 帷幕灌浆工艺流程
其工艺流程见图1。
4.3.3 技术要求
钻孔：
所有钻孔均应进行编号，孔深、孔序按施工图执行，帷幕灌浆孔采用SGZ-ⅠB 回转式地质钻机造孔。
裂隙冲洗和压水试验：
（1）钻孔在进行裂隙冲洗前应进行钻孔冲洗。钻孔冲洗采用大流量水流冲洗，至回水澄清后10min止。冲洗后孔内残留物的厚度不超过20cm。
（2）裂隙冲洗采用压力水脉冲冲洗，至回水澄清后10min止，且总的冲洗时间不少于30min，冲洗压力为灌浆压力的80%。
（3）压水试验应在裂隙冲洗完成后进行，先导孔，检查孔采用“单点法”进行压水试验，其他灌浆孔采用“简易压水法”
抬动观测：
为防止因灌浆压力而引起基础混凝土抬动，在基础混凝土上进行灌浆施工时进行抬动观测。试验段区域内帷幕灌浆孔均进行抬动观测。
（1）抬动变形观测装置的安装，见图2。
（2）抬动变形观测装置采用千分表观测。
4.3.4 灌浆
灌浆方法：
（1）帷幕灌浆采用SGB6-10型灌浆泵灌注，灌浆孔接触段采用常规灌浆进行阻塞灌浆，塞位在岩基面以上20cm砼内。第二段及一下各段采用“小口径钻孔、孔口封闭、自上而下或、孔内循环”灌浆法。
（2）灌浆压力：厂房段接触段灌浆压力为0.4Mpa，以下各段为0.6Mpa，其他部位接触段灌浆压力为0.3Mpa，以下各段为0.5Mpa。
（3）灌浆段长划分：灌浆孔深为8.0m的段长划分为：接触段为2.0m，第2段为6.0m；超过8.0m的段长划分为：接触段为2.0m，第2段为5.0m，第3段为4.0～5.0m。
灌浆浆液：帷幕灌浆采用南方水泥厂生产的P.C32.5级水泥，纯水泥浆灌注，其浆液水灰比采用5：1、3：1、2：1、1：1、0.8：1、0.6：1等六个比级，开灌水灰比采用5：1。 浆液变换原则：
（1）灌浆过程中，灌浆压力保持不变，注入率持续减少，或当注入率不变而压力持续升高时，不改变浆液水灰比。
（2）当某一级浆液的注入量达300L以上或灌注时间已达60min以上，灌浆压力或注入率均无改变或改变不显著时，可改浓一级水灰比的浆液进行灌注。
（3）当注入率大于30L/min时，视具体情况越级变浓水灰比。
灌浆结束与封孔：
（1）结束标准：帷幕灌浆采用自上而下分段灌浆法时，在规定设计压力下，当注入率不大于0.4L/min时，继续灌注60min，或当注入率不大于1L/min时，继续灌注90min，灌浆即可结束。灌浆全过程中，在规定的压力下灌浆时间不少于120min。
（2）封孔：全孔段灌浆结束后，采用水灰比0.5：1浓浆进行全孔压力灌浆封孔法封孔。
灌浆记录：
钻孔、压水和灌浆过程中，均由机组记录员对工作本班钻进情况，尤其是孔内异常情况、钻孔冲洗、压水和灌浆全过程进行记录，压水和灌浆过程中采用GMS-2008型自动记录仪进行记录。
特殊情况处理：
（1）地表冒浆：采取表面封堵、降压、加浓浆液、限流无效时，再采用间歇待凝方法处理，扫孔复灌数次后，达到设计压力可结束该段的灌浆。
（2）大量漏浆：采取低压、逐级变浓、逐级升压、最终达到设计压力下灌浆结束；特大吸浆量孔段，采取多次扫孔复灌后，最终达到设计压力结束。
本试验段区域，没有发现串浆、冒浆、漏浆等现象。
4.4 灌浆质量控制
质量控制严格按国家颁布的有关工程施工技术规范及设计要求进行，并认真接受业主、监理、设计的监督指导，以严格的管理方式和可靠的技术手段确保本分部工程优质、高效、安全。
4.4.1 施工前准备阶段的质量控制
组织员工熟悉施工方案，掌握施工技术和质量的关键控制点，对所有用的设备、仪器进行检修，防止设备、仪器误差影响施工质量。
4.4.2 施工过程中的质量控制
（1）建立工序签证制度：工序开工前，均进行技术交底，每一道工序完成后，由作业班组自检，施工队复检，项目部质检部门终检后报监理部门专检合格签字后，才能进入下一道工序。
（2）质量检查人员、现场值班技术人员要不定期的跟踪检查。
（3）采取质量奖罚制度，使质量与职工的经济利益直接挂钩。
4.5 灌浆试验成果及分析
4.5.1 灌浆试验成果
（1）灌浆成果。
帷幕灌浆试验孔11只，砼为16.2m，基岩为88.0m，灌入水泥量为526.35kg，平均单位注入量为5.98kg/m，其中Ⅰ序孔2只，基岩为16m，灌入水泥180.22kg，平均单位注入量为11.26kg/m；Ⅱ序孔3只，基岩为24m，灌入水泥164.06kg，平均单位注入量为6.84kg/m。Ⅲ序孔6只，基岩为48m，灌入水泥182.07kg，平均单位注入量为3.79kg/m。帷幕灌浆检查孔2只，基岩为16m，灌入灰量66.35kg，平均单位注入量为4.15kg/m。帷幕灌浆各次序孔的单位注入量成果见表2。压水试验共22段，其中Ⅰ序孔4段，平均透水率为4.25Lu，最大为7.36Lu，最小为3.06Lu；Ⅱ序孔6段，平均透水率为2.27Lu，最大为6.02Lu，最小为1.00Lu，Ⅲ序孔12段，平均透水率为1.63Lu，最大为5.09Lu，最小为0.66Lu。帷幕灌浆检查孔压水4段，平均透水率为0.66Lu，最大为1.38Lu，最小为0.38Lu。各次序孔的透水率成果见表3。
（2）抬动变形观测。
施工过程中，对灌浆孔11个帷幕灌浆孔分别进行抬动变形观测，厂房基础砼没有被抬动的情况。
4.5.2 灌浆试验成果分析
（1）从灌浆成果分析，帷幕灌浆单位注入量为Ⅰ序孔11.26kg/m，Ⅱ序孔为6.84kg/m，Ⅲ序孔为3.79kg/m，平均透水率Ⅰ序孔4.25Lu，Ⅱ序孔为2.27 LuⅢ序孔为1.63 Lu，说明随着孔序的加密，灌浆单位注灰量和平均透水率依次减少，符合灌浆一般规律；从整个试验区成果汇总资料看出，透水率较大部分都集中在接触段，可能与基础开挖岩基面受爆破震动有关，该部位基础地质还是以细微裂隙为主。
（2）通过施工情况分析，各抬动变形观测孔的观测，砼在设计的压力下均没有发现抬动情况，说明设计的灌浆压力是合理的，且在试验区域中，没有发现串浆、冒浆的情况，说明该部位贯穿性节理裂隙不发育。
（3）由成果表2、表3可知，单位注灰量和平均透水率随着孔距的加密，而逐渐减小，这都充分说明了灌浆效果是显著的，表明通过灌浆提高了基础的整体性和均匀性，改善了基岩的力学性质。由此可见设计孔距和排距是合理的，以及施工单位的施工工艺和施工方法是正确的。
5 结论
通过本次帷幕灌浆试验证明，灌浆设计参数合理，灌浆施工方法可行，灌浆效果达到了预期的目的。
关键词：峡江水电站 帷幕灌浆 生产性试验
中图分类号：TV543 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2013）012-115-03
1 工程概况
江西省峡江水利枢纽是一座以防洪、发电、航运为主、兼顾灌溉、供水等综合效益的水利枢纽工程。工程位于江西省吉安市峡江县境内，坝址地处赣江中游，枢纽电站装机容量为360MW，主要建筑物有混凝土泄水闸、混凝土挡水坝、河床式发电厂房、船闸、左右岸灌溉进水口鱼道等。
本次帷幕灌浆试验从2011年8月15日开工至9月14日结束，完成主要工程量：灌浆基本孔11只，钻孔进尺104.2m，其中砼16.2m，基岩88.0m，压水试验22段次，灌入灰量526.35kg，平均单位注入量为5.98kg/m；布置抬动变形观测孔11个，检查孔2个，压水为4段次，平均透水率为0.66Lu。
2 地质概况
厂房基础位于河床右侧及右岸一级阶地前缘，河床右侧覆盖层厚度一般2.7～6.3m，薄者1.4m左右，岩性以砾砂或砂卵砾石为主，与泄水闸结合部局部分布粗砂，基岩面高程24.08～29.94m，岩体以弱下至微风化为主，仅中部局部地段分布弱上岩体，弱上风化带厚度2.9m，弱上风化下限高程23～29m。右岸一级阶地覆盖层厚10m左右，上部主要为粉质粘土，底部为厚0.8m左右砂卵砾石，基岩面积高程30～31m，强-弱上风化深度一般2m，弱上风化下限高程29～30m。
3 设计布置及灌浆参数
根据设计图的布置，帷幕灌浆试验段沿坝横0+000.0布置，均设置一排帷幕灌浆孔，孔距2m，局部孔距可调整。孔深深入基岩8.0m；灌浆压力接触段0.4Mpa，以下各段0.6Mpa，防渗标准为q≤4lu。为验证帷幕灌浆设计中各项参数的可靠性、安全性及合理性，经设计、监理及业主同意，将厂房2#机组区域内帷幕孔选作帷幕灌浆试验块。
4 灌浆试验
4.1 灌浆材料试验
设计技术要求已明确本工程灌浆采用纯水泥浆液灌注，根据规范要求，原则上可不做室内浆液试验，施工局对业主供给的南方玉华牌袋装P.C32.5级水泥抽检进行了水泥物理性能检测。
（1）试验材料。
南方玉华牌袋装P.C32.5级水泥抽检进行了水泥物理性能检测。
（2）水泥物理性能检验，见表1。
4.2 现场试验
施工布置：
（1）供风布置。
（2）水管布置。
灌浆用水直接采用潜水泵从厂房上游集水井中抽取，供钻孔、灌浆用水。
（3）电线布设。
钻孔灌浆动力线设置专线，由就近的变压器引出。
（4）制浆、输浆系统布置。
集中制浆站设置在坝横0-30.00，坝纵0+600.00左右主要供帷幕灌浆试验及帷幕灌浆施工用浆，制浆站内各设置1套集中制浆系统，制浆站采用轻型钢结构，采用C20混凝土地面。中继站灌浆泵布置在上游门机两行驶轨道内。门机行驶轨道基础砼预埋 70mmPVC管（每条轨道预留8孔），用于灌浆输浆管路穿越门机轨道。
4.3 灌浆试验现场施工
4.3.1 灌浆工程施工次序
按分序加密的原则进行，先进行一序孔施工，再进行二序孔施工，最后进行三序孔施工。
4.3.2 帷幕灌浆工艺流程
其工艺流程见图1。
4.3.3 技术要求
钻孔：
所有钻孔均应进行编号，孔深、孔序按施工图执行，帷幕灌浆孔采用SGZ-ⅠB 回转式地质钻机造孔。
裂隙冲洗和压水试验：
（1）钻孔在进行裂隙冲洗前应进行钻孔冲洗。钻孔冲洗采用大流量水流冲洗，至回水澄清后10min止。冲洗后孔内残留物的厚度不超过20cm。
（2）裂隙冲洗采用压力水脉冲冲洗，至回水澄清后10min止，且总的冲洗时间不少于30min，冲洗压力为灌浆压力的80%。
（3）压水试验应在裂隙冲洗完成后进行，先导孔，检查孔采用“单点法”进行压水试验，其他灌浆孔采用“简易压水法”
抬动观测：
为防止因灌浆压力而引起基础混凝土抬动，在基础混凝土上进行灌浆施工时进行抬动观测。试验段区域内帷幕灌浆孔均进行抬动观测。
（1）抬动变形观测装置的安装，见图2。
（2）抬动变形观测装置采用千分表观测。
4.3.4 灌浆
灌浆方法：
（1）帷幕灌浆采用SGB6-10型灌浆泵灌注，灌浆孔接触段采用常规灌浆进行阻塞灌浆，塞位在岩基面以上20cm砼内。第二段及一下各段采用“小口径钻孔、孔口封闭、自上而下或、孔内循环”灌浆法。
（2）灌浆压力：厂房段接触段灌浆压力为0.4Mpa，以下各段为0.6Mpa，其他部位接触段灌浆压力为0.3Mpa，以下各段为0.5Mpa。
（3）灌浆段长划分：灌浆孔深为8.0m的段长划分为：接触段为2.0m，第2段为6.0m；超过8.0m的段长划分为：接触段为2.0m，第2段为5.0m，第3段为4.0～5.0m。
灌浆浆液：帷幕灌浆采用南方水泥厂生产的P.C32.5级水泥，纯水泥浆灌注，其浆液水灰比采用5：1、3：1、2：1、1：1、0.8：1、0.6：1等六个比级，开灌水灰比采用5：1。 浆液变换原则：
（1）灌浆过程中，灌浆压力保持不变，注入率持续减少，或当注入率不变而压力持续升高时，不改变浆液水灰比。
（2）当某一级浆液的注入量达300L以上或灌注时间已达60min以上，灌浆压力或注入率均无改变或改变不显著时，可改浓一级水灰比的浆液进行灌注。
（3）当注入率大于30L/min时，视具体情况越级变浓水灰比。
灌浆结束与封孔：
（1）结束标准：帷幕灌浆采用自上而下分段灌浆法时，在规定设计压力下，当注入率不大于0.4L/min时，继续灌注60min，或当注入率不大于1L/min时，继续灌注90min，灌浆即可结束。灌浆全过程中，在规定的压力下灌浆时间不少于120min。
（2）封孔：全孔段灌浆结束后，采用水灰比0.5：1浓浆进行全孔压力灌浆封孔法封孔。
灌浆记录：
钻孔、压水和灌浆过程中，均由机组记录员对工作本班钻进情况，尤其是孔内异常情况、钻孔冲洗、压水和灌浆全过程进行记录，压水和灌浆过程中采用GMS-2008型自动记录仪进行记录。
特殊情况处理：
（1）地表冒浆：采取表面封堵、降压、加浓浆液、限流无效时，再采用间歇待凝方法处理，扫孔复灌数次后，达到设计压力可结束该段的灌浆。
（2）大量漏浆：采取低压、逐级变浓、逐级升压、最终达到设计压力下灌浆结束；特大吸浆量孔段，采取多次扫孔复灌后，最终达到设计压力结束。
本试验段区域，没有发现串浆、冒浆、漏浆等现象。
4.4 灌浆质量控制
质量控制严格按国家颁布的有关工程施工技术规范及设计要求进行，并认真接受业主、监理、设计的监督指导，以严格的管理方式和可靠的技术手段确保本分部工程优质、高效、安全。
4.4.1 施工前准备阶段的质量控制
组织员工熟悉施工方案，掌握施工技术和质量的关键控制点，对所有用的设备、仪器进行检修，防止设备、仪器误差影响施工质量。
4.4.2 施工过程中的质量控制
（1）建立工序签证制度：工序开工前，均进行技术交底，每一道工序完成后，由作业班组自检，施工队复检，项目部质检部门终检后报监理部门专检合格签字后，才能进入下一道工序。
（2）质量检查人员、现场值班技术人员要不定期的跟踪检查。
（3）采取质量奖罚制度，使质量与职工的经济利益直接挂钩。
4.5 灌浆试验成果及分析
4.5.1 灌浆试验成果
（1）灌浆成果。
帷幕灌浆试验孔11只，砼为16.2m，基岩为88.0m，灌入水泥量为526.35kg，平均单位注入量为5.98kg/m，其中Ⅰ序孔2只，基岩为16m，灌入水泥180.22kg，平均单位注入量为11.26kg/m；Ⅱ序孔3只，基岩为24m，灌入水泥164.06kg，平均单位注入量为6.84kg/m。Ⅲ序孔6只，基岩为48m，灌入水泥182.07kg，平均单位注入量为3.79kg/m。帷幕灌浆检查孔2只，基岩为16m，灌入灰量66.35kg，平均单位注入量为4.15kg/m。帷幕灌浆各次序孔的单位注入量成果见表2。压水试验共22段，其中Ⅰ序孔4段，平均透水率为4.25Lu，最大为7.36Lu，最小为3.06Lu；Ⅱ序孔6段，平均透水率为2.27Lu，最大为6.02Lu，最小为1.00Lu，Ⅲ序孔12段，平均透水率为1.63Lu，最大为5.09Lu，最小为0.66Lu。帷幕灌浆检查孔压水4段，平均透水率为0.66Lu，最大为1.38Lu，最小为0.38Lu。各次序孔的透水率成果见表3。
（2）抬动变形观测。
施工过程中，对灌浆孔11个帷幕灌浆孔分别进行抬动变形观测，厂房基础砼没有被抬动的情况。
4.5.2 灌浆试验成果分析
（1）从灌浆成果分析，帷幕灌浆单位注入量为Ⅰ序孔11.26kg/m，Ⅱ序孔为6.84kg/m，Ⅲ序孔为3.79kg/m，平均透水率Ⅰ序孔4.25Lu，Ⅱ序孔为2.27 LuⅢ序孔为1.63 Lu，说明随着孔序的加密，灌浆单位注灰量和平均透水率依次减少，符合灌浆一般规律；从整个试验区成果汇总资料看出，透水率较大部分都集中在接触段，可能与基础开挖岩基面受爆破震动有关，该部位基础地质还是以细微裂隙为主。
（2）通过施工情况分析，各抬动变形观测孔的观测，砼在设计的压力下均没有发现抬动情况，说明设计的灌浆压力是合理的，且在试验区域中，没有发现串浆、冒浆的情况，说明该部位贯穿性节理裂隙不发育。
（3）由成果表2、表3可知，单位注灰量和平均透水率随着孔距的加密，而逐渐减小，这都充分说明了灌浆效果是显著的，表明通过灌浆提高了基础的整体性和均匀性，改善了基岩的力学性质。由此可见设计孔距和排距是合理的，以及施工单位的施工工艺和施工方法是正确的。
5 结论
通过本次帷幕灌浆试验证明，灌浆设计参数合理，灌浆施工方法可行，灌浆效果达到了预期的目的。