乌东德水电站右岸导流隧洞帷幕灌浆施工技术

关键词：灌浆

1 工程概况

1.1 工程概况

乌东德水电站右岸主帷幕灌浆线与导流洞交叉部位在导流洞内需进行加强帷幕灌浆, 其帷幕灌浆桩号为:3#导0+552.00~0+567.81, 4#导0+663.28~0+677.28, 5#导0+720.061~0+732.061。为保护钢筋, 在导流洞混凝土浇筑前, 所以帷幕灌浆孔需按照设计孔位预埋φ91mm导向钢管。导向钢管的孔向必须与帷幕灌浆孔的设计孔向一致, 并错开前期开挖支护中的锚垫板、钢支撑等。

1.2 地质条件

3#导0+552.00~0+567.81为Pt211-1深灰色互层夹薄层灰岩, 微裂隙较发育, 裂隙不发育, 洞壁整体潮湿, 多处滴水, 该段为Ⅲ类围岩。4#导0+663.28~0+677.28为Pt211互层薄层状灰岩, 产状140°∠51°, 发育断层F14, 充填泥钙质5cm左右, 烈面多附灰黑色~灰色千枚岩薄膜, 该段潮湿, 渗水, 滴水严重, 为Ⅳ类围岩。5#导0+720.061~0+732.061为Pt211互层薄层状灰岩, 岩层产状为107°~120°∠56°, 该段见F14断层发育, 构造岩为碎裂隙, 胶结差, 局部夹泥质, 岩面总体潮湿, 为Ⅳ类围岩。

1.3 工程特点

1) 导流洞帷幕灌浆工期紧、施工强度高。导流洞主帷幕灌浆工程量为2180m, 辅助及衔接帷幕5300m, 计划工期为35天, 平均日施工强度为214m。

2) 导流洞帷幕灌浆孔深较深, 分段多, 孔向要求严格。导流洞帷幕灌浆最大孔深39m, 需分9段进行灌浆, 对帷幕灌浆孔向控制难度较大。

3) 施工干扰大。导流洞帷幕灌浆与导流洞固结灌浆相互干扰和制约, 合理安排组织施工是保证工期的关键。

2 施工原则

1) 乌东德导流洞帷幕灌浆采用在导流洞顶拱和侧壁布置衔接帷幕、洞底板布置主帷幕和辅助帷幕的方式。

2) 在导流洞混凝土浇筑之前, 导流洞的主帷幕灌浆孔、辅助帷幕灌浆孔、衔接帷幕孔均须按照设计孔位预埋导向钢管, 并固定牢靠。导向钢管需错开锚垫板与钢支撑。

3) 帷幕灌浆方法:主帷幕分三序施工, 采用“孔口封闭法”灌浆, 基岩灌浆段长划分为:第一段2.0m, 第二段3.0m, 第三段及以下各段5.0m, 终孔段可适当调整但不大于7.0m, 第一段灌浆压力1.5MPa, 第二段灌浆压力2.5MPa, 第三段灌浆压力3.5 MPa, 第四段及以下各段4.5 MPa。

衔接帷幕和辅助帷幕分两序施工, 采用“自上而下分段阻塞, 孔内循环法”灌浆, 基岩灌浆段长划分为:第一段3.0m, 第二段及以下各段5.0m, 孔底段可适当调整, 但不大于7.0m, 第一段灌浆压力0.7MPa, 第二段及以下各段1.0 MPa。

4) 3#导流洞帷幕灌浆施工程序:先进行抬动安装, 第一排辅助帷幕施工, 第二排辅助帷幕施工, 第一排主帷幕施工, 第二排主帷幕施工;第一、三排衔接帷幕施工, 第二、四排衔接帷幕施工。4#、5#导流洞帷幕灌浆施工程序:先进行抬动安装, 辅助帷幕施工, 第一排主帷幕施工, 第二排主帷幕施工。

5) 主帷幕终孔段灌前透水率q≥3Lu或灌浆单耗灰量大于100kg/m时, 应自动加深底线。当加深两段后仍达不到设计要求, 应立即报告监理人, 按监理人指示进行处理。

6) 导流洞主帷幕施工时应布置1个抬动观测孔, 抬动观测孔孔深为入岩15m, 抬动变形值允许0.2mm, 在灌浆及压水过程中应派专人对抬动装置进行观测。

3 施工资源配置

根据该工程进度安排, 合理配置施工资源, 选用配套设备, 实施施工资源的动态管理, 确保灌浆优质、高效完成。依据施工进度及现场实际情况进行机械设备配置。

4施工工艺流程

4.1钻孔

1、钻孔严格按照设计图纸进行, 混凝土浇筑时严格按照设计图纸和设计通知单进行预埋管的安装埋设, 预埋管为φ91mm铁管, 埋管长度为衬砌砼厚度。

2、帷幕灌浆钻孔采用自上而下分段钻灌, 主帷幕钻孔孔径为Φ56mm, 辅助帷幕和衔接帷幕钻孔孔径为Φ76mm。

3、钻孔过程中注意回水颜色、地层变化、返水量等情况, 遇有断层、破碎带、溶洞、涌水等异常情况, 需要做好详细记录, 并及时向监理工程师汇报, 商讨适宜的处理措施。

4、帷幕灌浆钻孔必须保证孔向准确。钻机安装必须平整稳固;钻机立轴和设计孔向一致。孔底偏差不宜大于孔距。其他按照规范及设计技术要求执行。

5、钻孔结束等待灌浆或灌浆结束等待钻进时, 孔口均应堵盖、保护。

4.2 灌前压水及洗孔

帷幕灌浆钻孔结束后需进行钻孔冲洗, 直至孔口返清水, 孔内沉淀物厚度不得超过20cm, 灌浆前宜采用压力水进行裂隙冲洗, 冲洗压力可为灌浆压力的80%, 并不大于1Mpa, 裂隙冲洗结合简易压水进行。

主帷幕灌浆前须每段进行简易压水, 压水压力为该段灌浆压力的80%, 若该值大于1.0Mpa时, 则采用1.0Mpa, 一般压水时间为20min, 每5min测读一次压入流量, 取最后的流量值作为计算透水率。计算公式为:

式中:q——透水率, Lu;Q——压入流量, L/min;P——作用于该段的全压力, Mpa;L——该段段长, m。

辅助帷幕和衔接帷幕可选5%的孔进行灌前压水试验。

4.3 帷幕灌浆施工

1) 灌浆压力

主帷幕灌浆压力根据设计要求, 初定为:孔口段1.5Mpa, 第二段2.5Mpa, 第三段以下各段3.5 Mpa, 第四段及以下各段4.5Mpa。灌浆时应尽快达到设计压力, 灌浆过程中必须注意控制压力, 压力与注入率应相适应, 当注入率较大时, 可采用分级升压或间歇升压。

衔接帷幕和辅助帷幕压力, 初定为:孔口段0.7Mpa, 第二段及以下各段1.0Mpa。

2) 浆液浓度

帷幕灌浆浆液水灰比一般采用3:1、2:1、1:1、0.8:1、0.5:1五个比级, 灌浆起始水灰比为3:1。

3) 浆液变换

帷幕灌浆液浓度应由稀变浓, 逐级变换, 浆液变换按以下执行:

(1) 当灌浆压力保持不变, 注入率持续减少时, 或当注入率不变而压力持续升高时, 不得改变水灰比;

(2) 当某一比级浆液的注入量已达300L以上或灌注时间已达30min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。

(3) 当注入率大于30L/min时, 可根据具体情况越级变浓。

4) 结束标准

灌浆段在最大灌浆压力下, 当注入率不大于1L/min时, 继续灌注60min可结束灌浆。灌浆过程中应经常转动或上下活动灌浆管, 以防灌浆管在孔内被水泥浆凝住。

5) 封孔

全孔灌浆结束后, 才可以进行封孔, 封孔方法为全孔段灌浆封孔法, 压力采用该孔的最大灌浆压力。当注入率不大于1L/min时, 继续灌注30min可结束封孔。

4.4 帷幕灌浆质量检查

1) 帷幕灌浆质量检查以压水试验为主, 结合灌浆资料综合分析评定。

2) 帷幕灌浆检查孔数量为灌浆孔总数的10%。一个单元至少布置一个检查孔, 检查孔采用单点法进行压水试验, 压水压力取相应段位灌浆压力的80%, 自上而下分段卡塞。

3) 帷幕灌浆检查孔压水试验应在该部位灌浆结束14天后进行。孔位布置由设计、监理及施工单位共同商定, 一般布置在地质条件差、耗浆量大、灌浆出现异常情况的部位。

4) 帷幕灌浆检查孔各段透水率应小于3.0 Lu。

5) 检查孔结束后, 按技术要求进行灌浆和封孔。封孔方法同帷幕灌浆孔的封孔方法。

5 帷幕灌浆成果及分析

右岸3#导流洞主帷幕灌浆Ⅰ序单孔最大单耗为130.46kg/m, 最小单耗为67.71kg/m, Ⅲ序单孔最大单耗32.41kg/m, 最小单耗为8.3kg/m, 平均值为21.58kg/m。衔接帷幕Ⅰ序单孔最大单耗为72.87kg/m, 最小单耗为30.1kg/m, Ⅱ序单孔最大单耗40.1kg/m, 最小单耗为7.5kg/m, 平均值为22.5kg/m。

右岸4#导流洞主帷幕灌浆Ⅰ序单孔最大单耗为144.4kg/m, 最小单耗为101.8kg/m, Ⅲ序单孔最大单耗150.8kg/m, 最小单耗为82.7kg/m, 平均值为119.9kg/m。衔接帷幕Ⅰ序单孔最大单耗为216.53kg/m, 最小单耗为50.01kg/m, Ⅱ序单孔最大单耗195.51kg m, 最小单耗为53.4kg/m, 平均值为13.67kg/m。

右岸5#导流洞主帷幕灌浆Ⅰ序单孔最大单耗为144.4kg/m, 最小单耗为101.8kg/m, Ⅲ序单孔最大单耗150.8kg/m, 最小单耗为82.7kg/m, 平均值为119.9kg/m。衔接帷幕Ⅰ序单孔最大单耗为216.53kg/m, 最小单耗为50.01kg/m, Ⅱ序单孔最大单耗195.51kg m, 最小单耗为53.4kg/m, 平均值为13.67kg/m。