基础处理在泄洪冲砂闸施工中的应用.pdf

第卷第期水 利 科 学 与 寒 区 工 程V o l ,N o 年月H y d r oS c i e n c ea n dC o l dZ o n eE n g i n e e r i n gA u g,滕家星,金仁强基础处理在泄洪冲砂闸施工中的应用J水利科学与寒区工程,():基础处理在泄洪冲砂闸施工中的应用滕家星,金仁强(南昌市水利电力建设公司,江西 南昌 ;中铁水利水电规划设计集团有限公司,江西 南昌 )摘要:L电站枢纽在四川省乐山市,距葫芦镇上游大约k m,是大渡河干流下游位置梯级开发中的第一级,在距枢纽区上游 k m位置已建成铜街子水电站,而在下游位置是正在建设当中的安谷水电站,而电站枢纽区距城区的位置约 k m,在本电站下游约k m左岸位置有轸溪车站通过.在坝址区的左侧为省道沿线,右岸为乡村机耕道,无论是交通条件还是地理位置都是非常优越的,对于泄洪冲砂闸的安全稳定运行有一定的保障.本文以L电站枢纽为例研究了基础处理在泄洪冲砂闸施工中的应用.关键词:泄洪;冲砂闸;基础处理中图分类号:T V ;T V 文献标志码:A文章编号:()收稿日期:作者简介:滕家星(),男,河南邓州人,工程师,研究方向为水利水电工程.E m a i l:q q c o m.工程概况该电站装机容量为 MW,其额定水头为 m,正常蓄水位 m,设计引用流量为 m/s,保证出力为 MW,年利用小时数为 h,年发电量 亿kWh.水库总容量 万m,其正常蓄水量为 万m.电站所采用的是一级混合开发方式,也就是即建坝壅水高 m,连接铜街子尾水,经河床式厂房,在厂后有长达 m的尾水渠,该尾水渠利用落差约为 m.该电站发电水头大概有一半之多需要由尾水渠来提供.G I S楼基础处理共个单元,完成 钻 孔 m,灌 浆 m,灌 注 水 泥 t.平均单位注入量 k g/m.施工方案本工程基础灌浆处理采用“预设花管模袋式分段阻塞灌浆法”工艺进行施工.其工艺流程为:跟管钻进至孔底钻孔测斜下入花管膨胀阻塞模袋最底部一段卡塞灌浆上提栓塞进行下一灌浆至孔口.钻孔G I S楼基础采用哈迈Y X Z A型全液压锚固钻机与X Y 型回转式地质钻机相结合的方式进行施工,配备相应规格的钻头、岩芯管、套管等进行钻进.采用“预埋花管模袋式分段阻塞灌浆法”钻孔工艺,采用克莱姆钻机、哈迈钻机使用偏心跟管钻进,跟管为 mm导管(材质为无缝钢管).跟管钻进至孔底,下入预制绑扎好的花管,起拔套管.钻机就位后,开孔偏差 c m,钻孔施工过程中,采取各种纠偏措施严格控制孔斜,当孔深 m时,孔底最大允许偏差值不大于孔距.孔斜的预防:()无论是机械的就位安装还是开孔工作,每个环节步骤都要认真完成.()开孔的粗径钻具长度要随着钻孔进行加长.()保证钻进技术参数的合理性,将孔壁之间的缝隙减到最小.()岩芯管要选择刚性好、长而直的.()为了使钻具稳定性更强,可采用钻铤空地加压的方式.()当钻至溶洞底层或软硬互层时,应选择长岩芯管以较低的转速、缓慢钻进.在钻进过程中要严格按照要求对孔斜进行测量,并且时刻关注孔内的情况,当发现问题时要第一时间进行纠正,一般常用的钻孔纠偏方式如下:()导向板的纠偏.()空地埋管纠偏.()对钻机立轴的方向进行调整,从而达到纠偏的作用.采用“重锤式”测斜仪对孔斜进行测量,具体偏差参考值详见表.表灌浆孔孔底偏差值孔深/m允许偏差值/m孔深/m允许偏差值/m 钻孔冲洗及注水试验()钻孔冲洗.根据地质资料显示,由于该部位覆盖层成分复杂,透水性强,成孔难度大,孔壁稳定性差,不进行钻孔冲洗.()注水试验.通常检查孔所采用的试验方法为常水头钻孔注水或压水试验.本研究中检查孔所采用的为常水头钻孔注水试验法.所使用的注水试验装置详见图.常水头钻孔注水试验准备工作包括供水设备以及所需要的仪表等.在注水试验之前,要先将钻孔中的岩粉进行清除.在进行注水试验之前,要先对地下水位进行观测,水位观测每次之间要间隔m i n,如连续两次检测所得到的数据之差 c m时,便可以结束水位观测,最后一次的观测值就是地下水位计算值,反之要继续进行观测.注水试验要按照从上到下进行分段灌注,试验段的长度在m,当地层比较复杂时要将分段设置短一点,要保证一个时段不能在渗透性悬殊较大的两种地层中跨越.如果注水试验孔的钻进和试段隔离采用灌浆护壁法进行,要在上面试段注水试验完成之后马上进行灌浆,等待凝固后进行扫孔直至原孔深度,然后采用相同的水头再对注入量进行测量,如果注入量过大就需要再次进行灌浆扫孔等操作,待注入量降低至足够小时便可以继续下一段的操作.如果注水试验所使用的是套管护壁,那么在上面试段注水试验完成之后要对套管、止水进行跟进,并继续进行下一段注水试验.图钻孔注水试验装置本工程质量检查以注水试验检测及钻孔声波检测成果为主,并结合钻孔取芯情况、钻灌成果等资料进行综合评定.根据监理中心指示,G I S楼基础处理共布置个检查孔,通过灌浆后,孔段采取的岩芯含水泥结石,且水泥胶结质量良好.检查孔岩芯分析得出:水泥胶结质量良好,水泥浆脉清晰可见,灌浆效果显著.经 灌 浆 处 理 后,渗 透 系 数 最 小 为 c m/s,最大为 c m/s.检查孔渗透系数 c m/s的孔段主要分布在混凝土与覆盖层接触段,而渗透系数 c m/s的孔段主要分布在终孔段.渗透系数分布区间见表.由表可得出检查孔注水试验渗透系数 c m/s的孔段占;渗透系数 c m/s的孔段占,且均 c m/s.表检查孔渗透系数区间段和频率单元检查孔试验段数渗透系数频率分布i c m/s c m/s i c m/s c m/s i c m/s c m/s段数频率/段数频率/段数频率/段数频率/J C J C 合计 第期滕家星,等基础处理在泄洪冲砂闸施工中的应用 灌浆由于地质情况的不同,周围灌浆孔会受到水流冲刷等因素的影响,加上人工回填砂卵石层中比较细小的颗粒会被水冲走,地层会发生明显的沉降等,因此,应根据实际情况选择纯水泥浆液、水泥砂浆以及水泥水玻璃浆液完成灌浆.在实际施工中按照先外围后中央的原则,先施工期周边孔再进行期中间部位孔施工.由于本工程地质条件异常复杂,库区水位与作业部位相比其水头高差大,期周边孔虽对灌浆地层中的大部分动水进行了封堵,但在期中间部位孔施工时仍存在涌水现象(涌水流量及压力较期周边孔大幅度减小),在动水地层采用水泥砂浆进行灌注时,出现了浆液稀释、不易凝固、涌水难以封堵等情况,且被动水分离的砂子会对浆液在被灌地层的正常扩散造成影响.鉴此情况,经参建各方研究决定:期中间部位孔灌浆采用纯水泥浆液灌注,浆液水灰比为 、四个比级;遇涌水孔段时,先使用水泥水玻璃浆液对涌水地层进行灌注,待涌水被封堵后,再采用纯水泥浆液进行正常灌注,直至灌浆结束.灌浆水泥采用普通硅酸盐水泥,其性能满足 通用硅酸盐水泥(G B )的技术要求.根据实际情况,浆液可加入质地坚硬的天然砂或人工砂,粒径不宜大于mm.采用抽取的大渡河水.根据灌浆试验需要并经监理工程师批准,在水泥浆液中掺入外加剂,以适应不同的地质条件和工程要求.各种外加剂的质量按 水工混凝土外加剂技术规程(D L/T )的有关规定执行,外加剂品种的选用和掺入量通过试验确定,并将试验成果报监理工程师审批.本工程中,速凝剂采用水玻璃.采用“预埋花管模袋式分段阻塞灌浆法”进行泄洪冲砂闸基础灌浆处理.第一段段长为 m,第二段为 m,以下各段为 m.为了减少抬动变形,并提高灌浆压力,可采用分级升压或间歇升压法灌注,并使灌浆压力与注入率相适应,达到逐步升至较大压力,以保证灌浆质量.本工程期、期孔各序各段灌浆压力见表、表.表期(周边)孔灌浆压力MP a孔 序第一段第二段第三段第四段第五段及以后 表期(中间)孔灌浆压力MP a孔 序第一段第二段第三段第四段第五段及以后 灌浆压力以回浆管压力表读数为准.本工程灌浆使用灌浆自动记录仪.灌浆孔有涌水时,先测定其涌水压力,并以涌水压力与表和表中设计压力之和做为此灌浆孔灌浆压力.G I S楼基础处理各次序单位注入量区间段和频率见表,单位注入量与灌浆次序关系见表.表G I S楼基础处理各次序单位注入量区间段和频率单元号灌浆次序孔数灌浆量/m注灰量/k g单位注灰量频率总段数频率/单耗 k g/m k g/m单耗 k g/m k g/m单耗 k g/m k g/m单耗 k g/m单耗 k g/m段数频率/段数频率/段数频率/段数频率/段数频率/左侧顺水流方向 下游侧平行坝轴线方向 合计 水 利 科 学 与 寒 区 工 程第卷表G I S楼基础处理单位注入量与灌浆次序关系灌浆次序孔数/个钻孔米数/m灌浆米数/m灌浆灰量/k g平均单位注入量/k gm序孔 序孔 合计 根据表、表统计分析,各次序孔水泥单位注入量情况为:()序孔单位注入量为 k g/m,序孔单位注入量为 k g/m;单位注入量:序孔 序 孔;序 孔 与序 孔 比 较,递 减率 .()单位注入量 k g/m的孔段,序孔占 ,序 孔 占 ;单 位 注 入 量 k g/m的孔段,序孔占 ,序孔占 .从上述数据可以看出:各次序孔水泥单位注入量随孔序的递增呈现依次递减的变化规律,且递减速率快,符合正常的灌浆变化规律,说明灌浆效果明显.现场检测的数据资料,经相关计算、分析和整理,得出测试成果.见表.表声波孔检测成果统计情况测试类别孔号孔深/m测试孔段波速/k ms灌前灌后最大值 最小值 平均值 最大值 最小值 平均值平均提高率/灌前 k m/s提高率/灌前 k m/s提高率/灌后 k m/s的比例/灌后 k m/s的比例/跨孔 X&S B 声波 Z&S B 合计 检测成果简要分析如下:()灌前波速最大值 k m/s,最 小 值 k m/s,平 均 值 k m/s,灌后波速最大值 k m/s,最小值 k m/s,平 均 值 k m/s.灌 后 波 速 大 于 k m/s的 测 点 平 均 比 例 为 ,无 低 于 k m/s的波速测点.()通过灌浆前后数据对比,灌浆后波速总体提高明显,平均值提高幅度为 k m/s,提高率为 .灌浆后,灌前低速测点的提高率总体较高.对比灌前灌后声波值可以得出:灌后声波值均有明显提高,灌浆效果显著.封孔()灌浆孔、检查孔施工结束后,经施工单位申请、监理人应会同设计单位和业主代表及时进行验收,验收合格后的灌浆孔、检查孔方可封孔.()闸室部位灌浆孔、检查孔、声波孔和抬动孔封孔采用全孔灌浆封孔法进行封孔,混凝土体内钻孔采用M 砂浆填充(对于溢流面孔体,其表面 c m采用环氧树脂砂浆填充).()闸墩部位灌浆孔、检查孔封孔直接采用全孔灌浆封孔法进行封孔至闸墩顶部.特殊情况处理在施工过程中,遇特殊情况及时通知现场监理工程师,并根据现场监理工程师的指令对特殊情况进行处理.灌浆中断()因机械、管路、仪表、停水、停电等故障而造成灌浆中断时,尽快排除故障,立即恢复灌浆.否则冲洗钻孔,重新灌浆.当无法冲洗或冲洗无效时,扫孔后复灌.()恢复灌浆时,使用开灌比级的水泥浆灌注.如注入率与中断前相近(注入率达中断前注入率 以上),即采用中断前水泥浆的比级继续灌注;如注入率较中断前减少较多(注入率为中断前注入率 ),逐级加浓浆液继续灌注;如注入率较中断前减少很多(注入率为中断前注入率 以下),且在短时间内停止吸浆,及时采取补救措施.串浆()当被串孔正在钻进时,立即起钻,停止钻进,并对串浆孔进行堵塞,待灌浆孔灌浆完毕后,再对被串孔进行扫孔、冲洗,而后继续钻进.()如被串孔具备灌浆条件,且串浆量不大,在灌浆第期滕家星,等基础处理在泄洪冲砂闸施工中的应用的同时,在被串孔内通入水流,使水泥浆液不致充填孔内;串浆量大时,对被串孔同时进行灌浆,灌浆时一泵灌一孔,当相互串浆,采用群孔并联灌注,并联孔数不多于个,并控制灌浆压力.冒浆()地表裂缝处冒浆,暂停灌浆,用棉纱嵌缝堵塞或用水玻璃砂浆表面封堵.()采用低压、浓浆、限流、限量、间歇、待凝等方法进行处理.每个灌浆单元灌浆完毕后,按规定时间进行灌浆质量检查.质量检查以钻孔注水试验检查和钻孔声波检查成果为主,并结合钻孔取芯情况、钻灌成果等资料进行综合评定,对泄洪冲砂闸的安全运行提供可靠保障.结论在泄洪冲砂闸施工中,基础处理是非常重要的一环.通过对地基进行加固处理,可以有效地提高闸门的稳定性和安全性,保证闸门在泄洪和冲砂时的正常使用.同时,基础处理也能够减少施工过程中的不良影响,保障周边环境的安全.基础处理在泄洪冲砂闸施工中具有重要的应用价值,可以有效地提高闸门的使用效率和安全性.因此,在今后的泄洪冲砂闸施工中,应加强对基础处理的重视,注重施工过程中的质量控制,最大限度地发挥基础处理的作用.参考文献:中华人民共和国 水利部灌溉与排水 工程设计规范:G B S北京:中国计划出版社,陈学雁小孤山水电站泄洪冲砂闸设计特点J甘肃农业,():高远贵,高山,崔露丹沙湾水电站泄洪冲砂闸闸基处理有限元数值计算研究J西昌学院学报(自然科学版),():杨英提勒克塔总闸除险加固工程泄洪冲砂闸水力设计J中国水运(下半月),():水 利 科 学 与 寒 区 工 程第卷