导流洞混凝土低强处理方法.pdf

第 4 8卷第 2期 2 0 1 2年 2月 甘 肃 水 利 水 电 技 术 GA NS U TE R RE S 0U RC E S A ND HYD RO P 0Wl 【 I E CHN OL OGY V0 1 4 8 No 2 F e b ， 2 0 1 2 施工技术 导流洞混凝土低强处理方法 董 军 ( 甘肃省水利水电勘 测设计研 究院， 甘肃 兰州 7 3 0 0 0 0 ) 摘要： 针对导流洞衬砌混凝土因非正常过水而出现的低强问题， 采取了围岩补强固结灌浆、 增设锚杆的处理措施。采 用了“ 一次成孔、 自上而下分段压水、 自下而上分段灌浆， 孔 内循环” 的钻孔灌浆方式， 提高了洞室围岩的稳定性， 同 时， 快速高效施工为后续的河道截流提供 了保障。 关键词： 导流洞； 衬砌混凝土； 固结灌浆； 锚杆 中图分类号： T V 2 2 3 3 * 4 文献标志码： B 文章编号： 2 0 9 5 0 1 4 4 ( 2 0 1 2 ) 0 2 0 0 5 9 0 3 1 概 述 1 1 工程概 况 某水 电站为 I等工 程 ， 工 程规 模 为 大 ( 1 ) 型 ， 工 程枢纽由混凝土面板堆石坝、 右岸泄水建筑物( 包括 隧洞式溢洪道和泄洪洞) 、 右岸引水发电系统等建筑 物。电站装机 2台， 总装机容量 4 5 0MW 。 导流洞洞室断面为城门洞形 ， 衬砌后断面 ( 宽 高) 为 1 2 mX 1 5 m， 因连降暴雨 ， 导流洞衬砌混凝土 在未达到设计龄期 的情况下过水 ， 被水浸泡 。 导致导 流 洞混凝 土 出现低 强 问题 ， 洞 室段 多 处 出现 龟 裂现 象。 导流洞若不能按预期的时间的投入运行 。 将导 致河道截流工程无法实施 使该水 电站的施工总工 期延长。因此 ， 导流洞低强问题能否得到及时、 有效 的处理， 是本工程能否顺利实施的关键。 1 2工程地 质条 件 隧洞进出口上覆岩体厚度 5 2 3 m， 其他洞室段 上覆岩体厚度 4 2 - 2 1 3 m。洞体穿过地层有孔王溪 组 层灰黑色 中厚层灰岩及少量 薄层 状泥质灰 岩， 层灰白色薄一 中厚层泥质白云岩、白云质灰 岩 ， 层 中厚层灰岩夹少量 白云质灰岩、白云岩 ； 高台组 ( ) 灰黑色薄层状泥灰岩夹厚层泥质灰岩、 少量 白云质灰岩 ； 龙王庙组 层灰 白、 灰黄色薄一 中厚层泥质 、 白云质灰岩、 白云岩 ， 层灰黑、 灰色 中一 厚 层条带状灰岩夹少量鲡粒灰岩 ， ； 。 层灰绿 色薄层钙质粉砂岩 、 板岩夹灰岩条带。 按 水利水电工程地质勘察规范 ( G B 5 0 2 8 7 9 9 ) 围岩工程地质分类标准。 结合江坪河坝址工程地 质条件 ， 导流洞不同类别 围岩 占隧洞总长度 ( 不含进 出 口明渠段) 的百分 比为 ： 类 围岩 5 6 5 ， I l I 类围 岩 2 8 0 ， I I 类围岩 1 5 5 。 隧 洞全部 位 于地下水 位 线 附近 水 文地 质条 件 较复杂， 开挖过程 中， 在层错或泥化夹层 、 断层或其 交汇带 ， 层与 ： 层接触带等处可能会有较集 中的渗水 。 2补强 处理方 案设计 2 。 1 总体 施工 方案 针对导流洞衬砌混凝土低强 问题 本工程采取 了围岩补强固结灌浆 、 增设锚杆的处理措施 。固结 灌浆分两序 ， 按 “ 钻孔环间不分序、 环 内分序” 和“ 灌 浆环间分序、 环内加密” 的原则进行 ， 总的施工方法 采用“ 一次成孔、 自上而下分段压水、 自下而上分段 灌浆 ， 孔内循环” 的钻孔灌浆方式。 灌浆完成后安装 + 3 2 m m 的锚杆 ， 孔 口采 用环氧砂 浆抹平 ， 孔位 布 置 见 图 1 。 2 2施 工程序 ( 1 ) 总体施工程序 固结灌浆 扫孔 锚杆施工 质量检查一排水 孔施 工 ( 2 ) 单孔施工工艺程序 侧墙及顶拱孔 ：钻孑 L _ 冲洗 阻塞 洗缝 压 水 灌浆一 十 扫孔至锚杆安装深度_ 注锚 固剂一安装 锚杆并固定_ + 闭浆待凝 孑 L 口处理 底板孔 ：钻孔_ + 冲洗_ 阻塞_ + 洗缝 压水 灌 浆_ 扫孔至锚杆安装深度 安装注浆管和锚杆 、 固 定 注浆 闭浆待凝 孔 口处理 3 补 强加 固处理 方 法 ( 1 )冲洗 ： 钻孔冲洗采用孔 口敞开式清水 冲洗 收稿日期： 2 0 1 2 0 1 1 2 作者简介： 董军( 1 9 7 4 一 ) ， 男， 甘肃定西人 ， 工程师， 主要从事水利水电工程建设监理。 5 9 2 0 1 2年第 2 期 甘肃 水利水电技术 第 4 8卷 图 1 固结灌浆孔( 兼锚杆孔 ) 孔位布置 法 ； 裂隙冲洗采用孔 口封闭压力水高低压脉动式冲 洗 法 。 ( 2 ) 阻塞 ： 基岩小于等于 6m 的孔 ， 不分段 ， 阻 塞在接触面以上 2 0 c m混凝土内，以基岩作为一个 段长处理； 基岩为 1 0 m 的孑 L ， 采用一次成孔 ， 分段洗 缝 、 压水 ， 自下而上分段灌浆 ， ( 即先灌第 2段 、 再灌 第 1 段 ) 段长划分为： 第 1 段为 4 0m基岩 ， 阻塞在 接触面以上 2 0 c m混凝土内； 第 2段为“ 孑 L 底以上基 岩 6 0 m” 。 阻塞 在对应 的段顶 位置 。 ( 3 ) 压水 ：每个单元选择 1 2 个孔段进行单点 法压水试验 ： 一般灌浆孔结合裂隙冲洗进行简易压 水 。 ( 4 ) 制供浆 ：现场附近搭设钢木结构 的简易制 供浆平台， 现场制、 供浆 。水泥采用袋装强度等级为 3 2 5 MP a的普硅水泥 ； 原浆水灰 比为 0 5 ： 1 ， 灌浆时 根据需要调制使用 ， 灌浆水灰比采用 1 ： 1 、 0 8 ： 1 、 0 6 ： 1 三个 比级 。 ( 5 ) 灌浆 ： 孔 内循环灌浆法， 衬砌段分缝处设抬 动变形观测 。 灌浆压力 以衬砌混凝土变形值不大于 1 0 0 D m 为原则。灌浆压力 ： 接触段 0 7 MP a ， 第 2段 1 5 M Pa 。 ( 6 ) 锚杆施工 ：固结孔内增设 的锚杆和导流洞 出口段纯锚杆孔采用 3 2mr n的螺纹钢 ， 不外露 ； 锚 杆采用全长黏结 。 顶拱及侧墙孔采用锚固剂锚 固， 底 板孔采用带注浆管的水泥砂浆锚 固； 锚杆的安装和 注浆在质检或监理人员在场的情况下进行 ， 锚杆孑 L 冲洗干净 。 并经监理人检查后注浆 ； 锚杆注浆后 ， 在 砂浆或锚固剂凝固前 ， 不得敲击 、 碰撞 和拉拔锚杆 ； 6 O 水泥砂浆的配合比采用 ： 水泥： 砂= 1 ： 1 ， 水泥： 水= 1 ： O 4 ( 重量 比) ； 锚 固 剂采 用 3 2 mmx 2 5 0 mm 的水 泥基 药卷 。 ( 7 ) 孔 口处理 及封 孔 ： 锚 杆孔 口 2 c m 采 用强 度为 M3 5的环氧砂浆 ， 捣实抹平 ； 纯水泥灌浆孔首 先用 O 5 ： 1的水泥浆液用灌浆泵将孔灌满 ， 然后在设 计压力下灌注 3 - 5 mi n ， 再闭浆待凝。 ( 8 ) 质量检查 ： 在灌浆结束 3 d后进行 ， 采用钻 孔 压水质 量检 查法 。 4特殊情 况 处理 ( 1 ) 孔内事故处理 对于一部分由于各种原因引起的卡钻、埋钻等 孔 内事故 。 采用水泥砂浆封填原孔后 。 重新移位开孔 处理 。 ( 2 ) 大漏 量孔段处 理 在灌浆过程中， 如吸浆量较大 ， 且长时间内不减 少 ， 超过被灌范围， 采取降低灌浆压力 、 增大浆液浓 度、 限制流量 ， 或使用间歇灌浆法处理。 ( 3 ) 废孔和钻穿上层平洞孔处理 对于钻孔过程中。为躲避衬砌混凝土内结构钢 筋而产生的废弃钻孔 ， 采取第 ( 1 ) 条款 的方式处理 ； 对于钻穿 3 1 0 m高程平洞底板的固结灌浆孔 ，采取 先从导流洞内将钻孔下端封闭 ，再从右岸 3 1 0 m 高 程廊道 向钻孔内注入 0 3 ： 1 ： 2的水泥砂浆 ， 并插捣密 实 。 ( 4 ) 地质缺陷及 串通孔组处理 对闸门槽附近揭露出的地质缺陷孔段和大面积 串通孔组 ， 先采用电焊笼头阻塞所有钻孔孔 口， 选取 第 2期 董军 ： 导 流洞混凝土低强处理方法 第 4 8卷 串通量最大的孔段作为进浆孔 ， 进注 0 4 ： 1 ： 1的水泥 砂浆( 或 0 5 ： 1 水泥浆) ， 至串通孔 出浓浆后关闭 ， 进 浆孑 L 停止吸浆后闭浆待凝 ， 灌浆压力一般按 0 5 0 7 MP a控制。如长时间无法正常结束时， 加入适量水 玻璃溶液， 防止浆液长距离扩散， 超过受灌范围。待 凝 2 4 h后 。 去除所有灌浆管 口装置 ， 重新扫孑 L 至原 固结灌浆孔设计深度 ， 按要求进行灌浆和安装锚杆。 5质量检查 ( 1 ) 固结灌浆压水分序统计结果分析 固结灌浆累计完 成钻孔 1 7 1 6个 ，压水 2 5 4 1 段 灌前压水平均透水率为 1 6 7 L u 。各次序孑 L 灌前 压水情况如表 1 所列。 表 1 各次序孔灌前压水情况统计 由表 1 可知 ， I 序孔压水平均透水率为 1 8 6 L u ， 序孔压水平均透水率为 1 4 6 L u ， 随着灌浆次序增 加 ， 序孔压水透水率 吕荣值 比 I 序孔有所减少 ， 符 合分序递减规律。 ( 2 ) 固结灌浆水泥用量综合统计分析 固结灌浆孔数 1 7 1 6个 ， 灌浆 3 0 9 4个段次 ， 灌 浆水泥总共用量为 2 0 4 4 t ， 单位注入量为 1 1 9 9 k g m， 各次序孔灌浆水泥用量综合统计如表 2所列 。 表 2 各次序孔灌浆水泥用量综合统计 由表2可 以看出： I序孔灌浆水泥单位注入量 为 1 2 6 3 k g m。 l I 序孔单位注入量为 1 1 2 7 k g m， I I 序孔单位注入量 比 I 序孔单位注入量有所减少 ， 符 合灌浆分序递减规律。 ( 3 ) 检查孔压水试验结果分析 固结灌浆施工结束后 。 根据监理现场指令分两 批布置 ， 共布置 9 0个压水检查孔 实际施工 的检查 孔数为 8 7个 ， 压水段数 1 5 6段 ， 平均透水率为 0 5 1 L u 。所有压水孔段 的压水 吕荣值全部小于 3 L u ， 满 足设计要求 。 ( 4 )固结灌浆单元工程质量评定 导流洞混凝土低强处理工程共划分为 2 2个单 元 ， 其中固结灌浆 1 1 个单元 ， 锚杆 1 0个单元 。合格 率 1 0 0 ， 优 良率达到 9 5 4 。 6结 语 本工程从施工准备至完工的总工期为 4 0 d ， 在 作业面狭窄、施工条件复杂的情况下完成钻孔进尺 1 6 5 9 3 7 m。 灌浆工艺采用一次成孔 、 群孔并联灌注 ， 以及考虑根据 I 序孔灌浆资料分析对后序孔进行优 化或其他优化的可能性 确保 了工期 的顺利实现。 保持水土 珍爱家园 6 1