锦屏煌斑岩化学灌浆试验的施工工艺研究(徐勇罗飞).doc

锦屏煌斑岩脉化学灌浆试验施工工艺研究徐 勇 罗 飞 （中国水利水电第七工程局有限公司成都水电建设工程有限公司，四川成都610030）摘 要：锦屏一级水电站双曲拱坝对拱坝肩强度要求极高，而位于拱肩槽基础山体中的煌斑岩松散、强度低。本试验工程即利用广化所研究提供的YDS系列高渗透性环氧化学浆材对煌斑岩进行改性处理。本文介绍了煌斑岩脉化学灌浆的施工工艺，简要阐述了高渗透性化学灌浆与水泥常规灌浆不同的灌浆理论，分析了二者存在不同施工工艺的原因。关键词：煌斑岩 化学灌浆试验 施工工艺研究1、概述锦屏一级水电站位于四川省凉山彝族自治州木里县和盐源县交界处的雅砻江大河湾干流河段上。经过对坝址区详细的地勘工作，发现左岸拱肩槽基础山体中发育有规模性断层及软弱岩带，其中与坝基密切相关的规模较大的有f2、f5、f8、f7、f13、f14、f42、煌斑岩脉等。煌斑岩岩性松散、强度低。由于规模性断层及软弱岩带在坝肩基础集中的存在，当大坝形成蓄水后，在拱坝基础一定范围内的断层及软弱岩带，对建筑物的稳定性、基础应力传递等极为不利，严重影响大坝稳定安全及运营，必须运用相应的工程方法进行处理。本次试验目的为有针对性地采用化学灌浆的施工手段对煌斑岩脉进行原位加固处理。本次试验所采用的灌浆材料为YDS系列高渗透性环氧树脂，灌浆方式为水泥、化学复合灌浆。通过试验，选择出最优高渗透性补强灌浆材料和多种能够根据变化条件下调整的、适宜的配比和灌浆参数，以便为煌斑岩脉的改性寻求一种可行、有益的工程方法，以达到对软基的补强加固效果，满足设计要求。2、工程施工工艺本次化学灌浆试验为水泥、化学复合灌浆，施工工艺流程为：施工临时设施建设孔位放样测试孔、抬动观测孔施工水泥灌浆施工化学灌浆施工工程质量检查。2.1水泥灌浆施工本工程水泥灌浆采用自上而下、孔口封闭、孔内循环方式，分段、分序、逐段增加灌浆压力的方法进行施工，灌浆浆液水灰比采用2:1、1:1、0.7:1、0.5:1等4个比级，灌浆材料为普通硅酸盐PO.42.5R水泥浆液。灌浆结束标准为：各灌浆段在最大设计压力下，注入率不大于1L/min后，继续灌注30min，即可结束该段灌浆。灌浆分段与压力关系见表1。表1 水泥灌浆段长及灌浆压力灌浆段次123456 78段长（m）23555555.86.8灌浆压力（MPa）1.02.53.555555在水泥灌浆结束后钻孔取芯，进行孔内声波检测、弹模检测、孔内电视成像（由成勘院施工），分段采用“五点法”进行压水试验。2.2化学灌浆施工化学灌浆施工工序为：孔位布置钻孔钻孔冲洗简易压水试验配浆孔内排水灌浆闭浆孔内浆液置换扫孔下一段钻进（第一段灌浆或第二段灌浆结束以后进行孔口管镶铸）直至各孔段结束封孔。化学灌浆施工工法为：自上而下、孔口封闭、纯压式，分序、分段施工，逐段增加灌浆压力；灌浆时相邻孔间隔两段施工。2.2.1孔位布置严格按照设计提供的孔位布置图进行布孔。施工按分序、分段原则进行，先施工序孔再施工序孔。2.2.2钻孔采用SGZ-A型地质钻机进行钻孔施工，序孔开孔孔径为110，第二段灌浆结束以后镶注90的孔口管，然后钻孔变径为56（改为小口径，以减小口占，降低成本）。钻孔过程中严格控制孔斜偏差，确保符合设计要求。2.2.3简易压水试验因钻孔冲洗与简易压水压力相同，故本试验工程将钻孔冲洗与简易压水同时进行。在每一段钻孔完成后，均进行简易压水。简易压水压力为灌浆压力的80%，并不大于1 MPa，压水时间20min，每5 min测读一次压入流量。取最后的流量值作为计算流量，其成果以透水率q表示，单位为吕荣（Lu）。当灌前压水试验的透水率1Lu时，先进行水泥灌浆，在满足透水率1Lu后方可进行化学灌浆；当灌前压水试验的透水率1Lu时，直接进行化学浆液灌注。2.2.4配浆根据室内模拟试验成果，结合锦屏一级水电站特定的环境，用于本工程的一般浆材配方号是YDS-7。当出现突发情况，如灌入量超大或超长时间灌注仍未达到结束标准时，可使用少量的YDS-0浆材。配浆严格按照室内模拟试验成果所提供的配比参数配制浆液。2.2.5孔内排水 利用压力风将孔内积水全部排出，保证孔内无积水。2.2.6化学灌浆 采用自上而下、孔口封闭、纯压式灌浆。灌浆材料为YDS系列高渗透性环氧树脂。化学灌浆压力参照多点压水试验的压力流量关系曲线和遵循地面无损害抬动的原则确定，并同时控制地表抬动0.2mm范围内，当地表抬动达到0.2mm时，则以此时的压力为该段灌浆压力。本次化学灌浆施工采用各段灌浆压力见表2。表2 化学灌浆段长及灌浆压力灌浆段次12345678段长（m）223555555.5灌浆压力（MPa）1.022.533333化学灌浆结束标准为：（1）当钻孔揭示的孔段为砂板岩时，根据灌前简易压水透水率，按照表3所示原则进行控制灌浆，达到表3要求即结束该段灌浆。表3 砂板岩化学灌浆浆液耗量控制表灌前压水透水率（Lu）控制浆液耗量（L/m）Lu0.3600.3 Lu 0.5700.5 Lu 1.080（2）当钻孔揭示的孔段岩性为煌斑岩时，或岩性为砂板岩与煌斑岩互层时，在该灌浆段最大设计压力下，以灌到孔段不吸浆或吸浆量小于0.010.05L/ min.m时，继续灌注30 min后结束该段灌浆。2.2.7化学灌浆孔内浆液置换当灌浆段化学灌浆结束以后，立即关闭进（回）浆阀门进行闭浆，待压力表指针自然回零后，采用循环方式将0.5：1水泥浆液（可掺入速凝剂）压入孔中置换出孔内残存化学浆液，屏浆30min，闭浆待凝48h，再进行扫孔及其下一段钻孔工作。 2.2.8封孔钻孔终孔段化学灌浆完成后，采用0.5：1水泥浓浆，进行浆液置换和纯压式灌浆封孔。封孔灌浆压力为该孔灌浆最大控制压力。当注入率不大于1L/min后，继续灌注30min封孔结束。如孔内水泥浆干缩，空腔长度大于3m时，采用同样的方法进行第二次封孔，直至灌浆孔全孔段回填密实。2.3工程质量检查（1）钻孔取芯压水检查化学灌浆完成30后进行钻孔取芯压水检查，施工检查孔5个压水36段，所有段次压水结果均小于1 Lu。（2）声波测试 化学灌浆完成160天，煌斑岩脉声波最大值为5376m/s，最小值为3546m/s，平均值为4557m/s，总体上满足化学灌浆后的声波指标（4200 m/s）要求。（3）钻孔变形模量 煌斑岩脉化学灌浆完成160天后，煌斑岩体内共计测试变形模量21个测点，其结果最大值为7.95Gpa，最小值为4.03 Gpa，平均值为6.03 Gpa，变形模量低于5.0 Gpa的测点数为6个，总体上满足化学灌浆后变模指标（5.0 Gpa）要求。（4）大口径取芯化学灌浆完成150天后进行了大口径取芯并制样进行了磨片鉴定，强度、变形模量、冻融、密度以及抗渗等试验。岩石磨片鉴定成果及照片表明，煌斑岩中微裂隙都具有开放性，均被浅黄色具均质性的填充剂充填，胶结良好。 煌斑岩密度为2.52g/cm32.68g/cm3，平均值2.61g/cm3。 煌斑岩轴向拉伸法湿抗拉强度为1.61Mpa4.26Mpa，平均值2.90Mpa。 岩石自由风干状态变形模量为6.08Gpa7.51 Gpa（小值平均值平均值）弹性模量为11.2 Gpa13.2 Gpa。（5）竖井检查 灌浆完成170天后开挖竖井进行了承压板试验，试验成果为：割线模量为16.2Gpa；包络线模量为13.0Gpa。 3、结论（1）本次试验所采用的水泥、化学复合灌浆的施工工艺利用水泥灌浆进行初步填充，并在灌区形成一道帷幕为化学灌浆质量及成本控制打下了坚实的基础。试验的成功，为锦屏左岸基础处理工程在设计上进行优化，从而进一步加快工程进度、保障施工安全和大坝运行安全提供了设计依据，同时也为为其他工程对特殊地质条件的处理在设计上提供了一个新的思路，在施工方面积累了有益的经验。（2）本次试验使用的YDS系列高渗透