水利工程论文-三峡二期厂坝工程帷幕灌浆设计与施工.doc

水利工程论文-三峡二期厂坝工程帷幕灌浆设计与施工摘要：三峡坝基渗控设计采用常规防渗排水与封闭抽排相结合的方案，帷幕灌浆采用“小口径、孔口封闭、自上而下、孔内循环、高压灌浆”方法。在施工中对部分地段进行了加排、加密、加深、孔口段升压及补充化学灌浆处理。工程质量满足要求。关键词：渗透灌浆帷幕设计施工三峡工程1工程简介长江三峡水利枢纽工程拦河大坝为混凝土重力坝，坝轴线2309.5m，坝顶高程185m，坝高183m，正常蓄水位175m。三峡二期厂坝工程帷幕灌浆左起12#非溢流坝段、右至纵向围堰坝身段，防渗帷幕总长1304.5m，2000年4月开工，2002年3月完工，累计完成水泥灌浆104900m，化学灌浆1365m。2工程地质条件坝基岩性主要为闪云斜长花岗岩，建基岩体以微新岩体为主，局部利用弱风化带下部岩体，优、良质岩体占95%以上，少量的中等及中等以下岩体进行了处理。建基面高程从两侧向主河床逐渐降低，中间为深槽，最低高程4m，右纵坝段建基面高程45m，左非12#坝段建基面高程80m。断层以陡倾角为主，约占82%，中倾角次之，占17%，缓倾角少见出露。断层长度一般30100m，占84%，长度大于200m，仅占4.5%，宽度大多数小于1m，最宽为4.5m。区内断层走向与坝轴线多呈3060的交角，仅个别断层与坝轴线近于平行与垂直。断层构造岩一般胶结较好，个别胶结较差者，规模小。陡倾角裂隙较发育，占89%，缓倾角裂隙仅占11%，裂面多被绿帘石、钙质充填。大坝基坑四周环水，地下水主要来自河水与基坑内降水、施工用水补给，开浇抽排集水井、钻孔成为新的排水点。地下水为裂隙潜水，局部具有承压性。岩体绝大部分透水性微弱，小于1Lu约占85%90%，在断层、裂隙密集带透水性相对较强，具有导水作用。随着深度增加，岩体透水性有减弱的趋势，但并不存在明显统一的相对隔水层，勘测设计将透水率小于1Lu，厚度大于20m的岩体视为相对隔水层，作为防渗帷幕设计的底线。3主要技术指标坝基渗控设计采用常规防渗排水与封闭抽排相结合的方案。3.1布孔形式上游主帷幕，一般按单排布置，左非17#安#、左导墙坝段19#坝段上游主帷幕为2排布置，排距0.2m，孔距2.0m，幕前布设12排、孔深1020m的辅助帷幕。下游封闭帷幕为单排，孔距2.5m，幕前布设1排、孔深10m的辅助帷幕。对构造发育部位及灌浆异常部位进行补充加密处理。3.2孔深与段长孔深按H1/3h+c与深入相对不透水岩体顶板以下5m控制，主帷幕孔深一般为6080m，局部地段达125m，封闭帷幕孔深一般为4060m，局部达85m左右。同时要求终孔段应满足透水率1Lu、单耗q20kg/m，否则自动加深。灌浆段长第一段2m，第二段1m，第三段2m，以下各段5m。3.3灌浆压力设计灌浆压力按不小于1.5倍坝前水头考虑，灌浆压力值见下表1：3.4灌浆材料与浆液配比灌浆材料采用湿磨细水泥，细度要求D9740m，现场按D9540m按制。采用31、21、11、0.61,4个比级。3.5灌浆施工方法按分序加密的原则，采用“小口径、孔口封闭、自上而下、孔内循环、高压灌浆”方法。3.6结束标准在设计压力下，13段注入率小于0.4L/min、以下各段小于1.0L/min，延续灌注时间不少于90min。3.7质量合格标准质量合格标准q1.0Lu,接触段及其下一段的合格率应为100%,以下各段应达90%以上,且q应2.0Lu。4主要施工方法及问题处理4.1资源配置二期厂坝帷幕灌浆共投入XY-2、XU-300等型号钻机96台，灌浆泵82台，自动记录仪40台，湿磨机30台，基本上采取3钻1灌配置，备用1台灌浆泵。4.2钻孔与测斜采用小口径地质回转钻机，金钢石钻头钻孔，开孔前用“两点法”地锚固定，用角度尺和地质罗盘校正钻机立轴。第1段灌浆结束后进行孔口管埋设，埋入基岩深度2m73mm的无缝钢管。钻孔测斜选用KXP-型测斜仪，一般每10m测1次。4.3钻孔冲洗与简易压水采用高压水脉动冲洗，冲洗时间不少于30min，回清水10min。灌浆前均进行简易压水试验，压水压力1.0MPa。4.4制浆与检测采用集中制浆，分部位供浆，浆液经3台湿磨机串联磨制后送入搅拌桶，外加剂为UNF-5型高效减水剂，掺量7%。浆液浓度采用标准漏斗粘度计检测，要求漏斗粘度小于30s；细度主要采用沉降法，用激光粒度仪校核，要求每10t水泥检测1次。4.5自动记录灌浆记录全部采用自动记录仪，自动记录仪为长江科学院GJY-型和湖南力合LHGY-2000型。4.6灌浆压力控制在施工过程中为了避免抬动破坏,建立了注入率与最大灌浆压力的关系见下表2。5主要技术问题及处理5.1涌水问题灌浆施工过程中，部分钻孔出现涌水。涌水部位主要在集中左厂14#泄4#深槽坝段及右纵1#、2#坝段。涌水段数占灌浆段数50.3%，单孔平均涌水量0.63L/min,水压0.010.1MPa,最大涌水量36L/min，水压0.15MPa，各孔段涌水量之和3782.08L/min。涌水是由于坝基岩体裂隙水在四周河水水压（水头5162m）传递下，当钻孔揭露裂隙含水带后，地下水的排泄释放过程，属于地下水正常迳流。对钻孔涌水问题，采取如下措施：对涌水严重部位，增加灌浆孔深、改单排帷幕为双排帷幕，加密灌浆孔；对涌水孔段，提高灌浆压力（设计压力+涌水压力）；提高结束标准，要求屏浆时间不少于1h，闭浆待凝2448h。通过以上处理后，涌水孔段灌后扫孔均无涌水，且钻孔涌水量与涌水孔段频率随帷幕灌浆排序、孔序增加而减少。5.2左厂1#坝段缓倾角裂隙区处理左厂1#5#坝段属于岸坡地段，由于坝基下游厂房基坑开挖形成临空面，倾向下游的缓倾角裂隙较发育，有可能对坝基深层抗滑稳定问题不利。所以对该部位渗控工程帷幕进行了加强处理：坝基设三层平行帷幕的纵向地下排水洞，和两条横向排水洞，并沿排水洞及帷幕廊道设排水孔幕形成厂坝联合封闭抽排区；将主帷幕、主排水前移，孔深加深至7585m，高程到10m，主排水相应加深至高程23m；在主帷幕前增加一排孔深40m的帷幕孔。5.3深槽部位“深厚透水带”处理将左导墙泄4#深槽坝段帷幕加深至-120m高程，左导墙泄2#坝段封闭帷幕加深至-80m高程；泄5#10#及泄14#19#两个风化深槽前排加深到与后排等深。5.4孔口段升压根据质量专家组的意见，结合现场试验，孔口段(浅层5m)灌浆压力升至2.54.0MPa,对在升压前已完成施工的部位,主帷幕前增加一排孔深8m的浅孔，采用3