面板堆石坝基础处理技术.pdf

No.l Mar.2023GEZHOUBA GROUP SCIENCE&TECHNOLOGYSerial No.145面板堆石坝基础处理技术李浩中国葛洲坝集团建设工程有限公司摘 要：在水利工程建设中，大坝的基础处理是大坝建设的重中之重。安徽金寨抽水蓄能 电站下水库坝基断层发育，强风化岩石遇水易崩解、破碎且沟槽较多，岩石陡坎、突出较 多，本文以金寨电站下水库为例，着重讲述大坝基础处理施工办法。关键词：混凝土回填；断层处理；固结灌浆1前言随着科学技术的发展，水利工程正在大力建 设，其中堆石坝因施工简便、经济可靠，越来越多 的水利枢纽选择采用此坝型。现代的堆石坝可坐落 在弱风化或可灌浆基岩上，因此，如何通过灌浆、回填混凝土等措施提高基础的可靠性成为大坝建设 的关键问题。2地质概况安徽金寨抽水蓄能电站下水库区出露的地层主 要为英山沟组（Ar2y）二长片麻岩、混合片麻岩，间 夹角闪斜长片麻岩，片麻理局部发育，总体产状为 N2030 E,NWZ2040。库（坝）区断层发育，主要以NE为主，次为 NEE,一般宽为0.10.5m,带内多为碎裂岩，属 IIIIV级结构面，最大的断层为F 101断层，属II级 结构面，顺小河湾沟发育，南西段（库外）断层产状 为N40。E,NWZ6080。，宽34m,碎裂岩、角 砾岩等，呈全强风化状，下盘面充填石英团块，下 盘岩体完整性差-较完整，呈弱风化，上盘岩体较 破碎，呈强弱风化；北东端（库内）断层产状为 N4060 E,SEZ7085,带宽0.52m,断面 见擦痕，略扭，下盘岩体完整性差，上盘影响带宽 6 8m。库（坝）区节理较发育，以陡倾角为主，主要有 以下四组：N6080。E,NWZ7080。，面较平直，延伸长，平行发育间距3050c m,铁猛质渲染；N4050 E,SE/NWZ6580,面较平，延伸长，平行发育，间距2040c m,铁猛质渲染；N7080 W,NEZ6575,面较平直，延伸较远；N515 W,NEZ8085,面较平直，延伸较远；其中以、二组最为发育，、组次之。3坝基开挖开挖施工前，先由测量队对原始地形进行测量 复核检查，标识出开挖范围和位置并建立平面高程 控制网。土方开挖采用挖机自上而下分层开挖，形成集 料平台后集中出渣，自卸车运至库盆及弃渣场。石方开挖采用分层梯段爆破开挖，边坡采用预 裂爆破。梯段爆破实施微差起爆，梯段分层高度主 要根据实际地形及设计蓝图要求确定。岩石开挖主 要采用潜孔钻钻孔，孔径为4）90mm,局部欠挖处理 用YT-28手风钻钻孔，孔径为42mm。爆破石渣运 至库磁渣场。4断层处理4.1基面清理对基础地质缺陷部位采用挖机配合人工进行加 深开挖，安排人工清除该范围内的松动的岩块、岩 262023年3月第1期葛洲坝集团科技总第145期屑、石粉，人工采用小型工机具（铁锹、耙）等进行 清理，产生的石渣料采用挖机配合自卸车外运。4.2基面验收基面清理完成后，报监理验收，测量人员对需 回填混凝土的边界测量放点标记，并拉线严格控 制，保证回填混凝土面，不侵占趾板结构混凝土 面。4.3设置锚筋及布置钢筋网锚筋施工采用“先插杆,后注浆”的方法施工。4.3.1钻孔钻孔采用YT-28手风钻凿孔，孔位按图纸布置 的钻孔位置进行，测量放点，其孔位偏差不大于 lOOmmo钻孔完毕后用压力风或水将孔道清洗干 净，经检验合格后，临时封堵孔口。4.3.2锚杆安装锚杆在加工厂里制作完成后运至施工作业面，采用人工插杆的方式安装。4.3.3注浆 锚杆孔内灌注水泥砂浆，选用水泥：砂=1:1,水灰比0.380.45的水泥砂浆，M25砂浆,采用从孔底到孔口返浆式注浆，注浆压力不小于 0.25MPao 浆液应搅拌均匀，过筛，随搅随用，浆液应 在初凝前用完，注浆管路应经常保持畅通。浆液硬化后不能充满锚固体时，进行补浆，注浆量不得小于计算量，其充盈系数为1.1-1.3。注浆时，边灌注边拔出注浆管。但管口应始 终处于浆面以下，注浆时应随时活动注浆管，待浆 液溢出孔口时全部拔出，拔出注浆管，拔管时应注意钢筋有无被带 出的情况，否则再压进去直至不带出为止，再继 续拔管。注浆完毕应将外露的钢筋清洗干净，并保护 好。4.3.4回填混凝土回填混凝土由混凝土罐车运至作业面，然后 挖机转运至施工部位进行回填，斜坡段搭设溜槽 施工。现场施工员和质检员跟踪指挥，严格按照 标高拉线控制回填厚度。必要时可安装小块模板 以保证回填混凝土面坡度与基础坡度平顺一致。过深的部位必须用（$30插入式软轴）振捣棒振捣 密实。间排距3m,孔深8m图1断层处理图5固结灌浆5.1钻孔5.1.1钻机选用及钻孔工艺固结灌浆钻孔采用风动钻机结合地质钻机使 用，按灌浆分段钻进。5.1.2开孔孔位固结灌浆孔位严格按照施工图纸进行，开孔孔 位与设计孑L位偏差不大于10c m。遇施工缝处进行适 当调整，保证灌浆孔距离施工缝大于50c m。5.1.3钻孔孔径固结灌浆孔径不小于38mm,检查孔孔径为d 76mm。5.1.4钻孔冲洗灌浆孔钻孔结束后，应进行钻孔冲洗，孔底沉 积厚度不大于20c m。5.1.5钻孑L记录在钻进过程中对孔内的各种情况（如孔内掉 块、塌孔、串浆等）及地质现象（如涌水、漏水、断 层、破碎带、地层变化等）进行详细记录。5.2裂隙冲洗 冲洗方法灌浆段在灌浆前应釆用压力水进行裂隙冲洗，方法采用压力水冲洗、脉冲冲洗方法。遇到地质条 件特别复杂时的冲洗手段按设计要求和监理要求确 定。冲洗压力裂隙冲洗采用灌浆压力的80%,并不大于 IMPa,大于IMPa时，采用IMPa。冲洗标准裂隙冲洗至回水澄清后结束，或不大于 20mino27No.1 Mar.2023GEZHOUBA GROUP SCIENCE&TECHNOLOGYSerial No.1455.3压水试验灌浆开始前应在I序排I序孔中选择灌浆孔数 的5%进行声波测试，岩体波速测试采用单孔测试方 法；灌前的压水试验可在各孔序中选取5%的灌浆孔 进行压水试验。压力采用灌浆压力的80%,并不大 于IMPa。检查孔用单点法压水，压力采用灌浆压 力的80%,并不大于1 MPa。稳定标准为：单点法压水：在稳定压力下，每5min测读一 次压入流量，连续四次读数中最大值与最小值之差 小于最终值的10%,或最大值与最小值之差小于 lL/min时，即可结束，取最终值作为计算值。简易压水：在稳定压力下，压水20min,每 5min测读一次压入流量，取最终值作为计算值。压水过程使用翰矽GJY-VD型灌浆自动记录仪 记录。5.4灌浆灌浆方式固结灌浆采用孔内循环灌浆法灌浆,自上 而下分段灌浆。阻塞方式采用气囊塞或机械塞进行阻塞，阻塞位置位于 灌浆段以上50c m处。灌浆段长固结灌浆孔深均为入岩8m,第一段2m,第二段 3m,第三段3m。灌浆压力表1 固结灌浆压力设计值施工方式段次段长(m)I序孔 压力值u序孔 压力值自上而下 分工120.30(Mpa)0.35(Mpa)230.40(Mpa)0.50(Mpa)330.50(Mpa)0.60(Mpa)浆液比级灌浆浆液配比由稀至浓分为4级，分别为：2:1、1:1、0.8:1、0.5:1 开灌水灰比采用2:1。浆液变换标准 当灌浆压力保持不变，注入率持续减少，或 注入率不变而压力持续升高时，不得改变水灰比。当某级浆液注入量已达300L以上，或灌浆时 间已达30min,而灌浆压力和注入率均无改变或改 变不显著时，应改浓一级水灰比。当注入率大于30L/min时，可根据具体情况 越级变浓。灌浆结束标准：当灌浆段在最大设计压力 下，注入率不大于1.0L/min时，继续灌注30min,即可结束灌浆。封孔采用“全孔灌浆封孔法”方式封孔，封孔压力 为该孔最大灌浆压力，封孔时间为30mino所有钻 孔使用灌浆泵压浆封孔后产生的上部脱空段，用人 工回填水泥砂浆封实。ao)特殊情况处理 灌浆过程中发现冒浆、漏浆时，应根据具体 情况采用表面嵌缝、表面封堵、低压、浓浆、限 流、限量、间歇、待凝等方法进行处理。灌浆过程中发生串浆时，应阻塞串浆孔，待 灌浆孔灌浆结束后，再对串浆孔进行扫孔、冲洗，而后继续钻进或灌浆。如注入率不大，且串浆孔具 备灌浆条件，可一泵一孔同时进行灌浆。灌浆连续进行，若因故中断，应尽快恢复灌 浆，否则应立即冲洗钻孔，再恢复灌浆。若无法冲 洗或冲洗无效，则应进行扫孔，再恢复灌浆。恢复 灌浆时，应使用开灌比级的浆液进行灌注，如注入 率与中断前相近，即可采用中断前水泥浆的比级继 续灌注；如注入率与较中断前减小较多，应逐级加 浓浆液继续灌注；如注入率较中断前减小很多，且 在短时间内停止吸浆，则应采取补救措施。孔口有涌水的灌浆孔段，灌浆前应测记涌水 压力和涌水量，根据涌水情况，可采用缩短灌浆段 长、提高灌浆压力、改用纯压式灌浆、灌注浓浆、灌注速凝浆液、屏浆、闭浆、待凝等方法处理。灌浆段注入量大而难以结束时，可采用低 压、浓浆、限流、限量、间歇灌浆，灌注速凝浆 液,灌注混合浆液等措施处理。g抬动变形观测抬动观测孔孔深为入岩6.0m,布置在趾板轴线 上结合帷幕灌浆使用。钻孔结束后及时按技术要求 安装抬动观测装置，内管采用25mm钢管，外管采 用50mm做为护管。先安装内管：内管插到孔底，然后在孔底放入约1.02.0m的水泥砂浆，再安装 外管：外管插入水泥浆1.0m左右，外管与孔壁之间282023年3月第1期葛洲坝集团科技总第145期回填满细砂，孔口 30c m处用砂浆(水：水泥：砂=0.5:1:1)回填，防止浆液串漏，并待凝48小时；最后进行孔口观测装置的安装、调试。安装其步骤 为：钻孔一埋设内管一埋设外管一待凝一孔口观测 装置的安装、调试。详见图2。图2抬动观测装置图观测孔控制范围内的灌浆孔段，在裂隙冲洗、压水试验及灌浆等作业过程中，连续进行抬动变形 观测，填写抬动变形观测记录。当出现异常情 况时(如压力骤降、注入量突增、同一高程部位施 工的孔段突然发现串通等情况时)，加强观测、查 明原因，及时报告有关单位研究处理措施，抬动变 形观测允许值见下表。表2 抬动观测初拟变形值(um)灌浆点观测点与灌浆点距离(m)1234562001651309560250抬动观测每lOmin测记一次读数，抬动变形观 测装置严格防止碰撞、震动，保证连续观测，确保 测试精度，在非观测期间亦妥善保护，防止损坏。单元工程灌浆工作结束后，对抬动变形观测孔 按固结孔施工方法进行封孔。5.5固结灌浆质量检查(1)固结灌浆质量检查在该部位灌浆结束3天后 进行，以压水试验透水率为主，检查孔压水试验的 采用单点法压水。(2)检查孔数量不少于灌浆孔总数的5%,其孔 位确定由监理工程师、施工单位共同商定。(3)检查孔压水的压力为灌浆压力的80%,若该 值大于1.OMpa,则采用1.0Mpao压水稳定标准：在稳定的压力下，每 5min测读_次压入流量。连续四次读数中最大值与 最小值之差小于最终值的10%,或最大值与最小值 之差小于lL/min时，本阶段试验即可结束，取最终 值作为计算值，计算公式如下：qQ/PL式中：q透水率(Lu)；Q-压入流量(L/min)；P-作用于试段内的全压力(Mpa)；L-试段长度(m)(5)检查孔压水合格标准：合格标准为85%以上 试段的透水率不大于设计规定，其余试段的透水率 不超过设计规定值的150%,且分布不集中。在设计 规定压力下，透水率不超过5Lu即为合格。6小结金寨电站通过采用混凝土回填和固结灌浆相 结合的方法对大坝基础进行处理，解决了当地基 岩节理发育，岩体风化程度高的问题，为大坝填 筑创造了优异的基础条件，施工过程中的施工工 艺与施工经验也可作为典型例子为类似工程提供 借鉴和参考。作者简介李浩男中国葛洲坝集团建设工程有限公司助理工程师云南省昆明市65020029