山口水电站工程混凝土重力坝坝基灌浆处理.pdf

广西水利水电 G X WA T E R R I S O U R C E S H Y D R O P O WE R E N G I N E E R I N G 2 0 1 2 ( 3 ) 施工技术 山口水电站工程混凝土重力坝坝基灌浆处理 封 竞业 ( 新疆伊犁河流域开发建设管理局， 新疆乌鲁木齐8 3 0 0 0 0 ) 摘要】 结合山口水电站工程混凝土重力坝坝基工程地质条件， 介绍了坝基开挖、 断层处理要点 ， 以及坝基固结灌浆、 帷幕灌浆的技术要求和施工工艺。对投运后大坝各项监测数据进行分析， 结果均在正常范围之内， 大坝运行正常， 证 明坝基处理方法得当， 效果好。 【 关键词 坝基； 地质条件 ； 断层处理； 固结灌浆； 帷幕灌浆 ； 效果 中图分类号 T V 5 4 3 5 【 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 3 1 5 1 0 ( 2 0 1 2 ) 0 3 0 0 4 6 0 3 1 概 述 山 口水 电站位 于新疆维吾尔 自治 区伊犁哈萨 克 自治州特克斯河干流上 ， 工程 由拦河坝 、 泄水建 筠 物 、 发 电引水 系统及 电站 厂房等主要建筑 物组 成。最大坝高5 1 i n ， 水库总库容 1 2 1 亿 n a ， 装机容 量 1 4 0 MW， 工程属大( 2 ) 型 I I 等工程。拦河坝由碾 压混凝土重力坝和壤土心墙坝组成 ， 根据坝址处地 形地质条件 ， 将砂砾石覆盖层 、 强风化层彻底清除 ， 在坝底范围进行固结灌浆和帷幕灌浆 ， 对于建基面 出露的节理裂隙 、 断层 ， 均作断层影响带挖除， 用混 凝土 回填 ， 坝基采用先固结灌浆 ， 后帷幕灌浆 的方 式处理 。实施后防渗效果 良好 ， 证 明其防渗处理方 法 正确 2 坝址 区工程地质条件 坝址 区出露的基岩岩性为红色砾岩 、 砂岩 、 泥 质粉砂岩 、 粉砂质泥岩等 ， 其中砂岩 、 砾岩属 中硬至 坚硬岩 ， 泥质粉砂岩为软岩至 中硬岩 。从坝址上游 到下游按岩性大致可分为 3 2 层 ， 地层走 向与坝轴线 近于平行 ， 倾向上游 ， 倾角4 5 。 左右。坝址区没有活 动性的断层， 主要发育有近东西向顺层断层和北 东 、 北西 向切层断层 ， 缓倾角断层不发育。地下水 可分为松散层孔 隙潜水和基岩裂隙水两大类 。孔 隙水主要分 布在河床卵石层中 ， 渗透性较强 ； 基岩 裂隙水分布于基岩裂隙中 ， 两岸基岩裂隙水水位一 般高于河水位 4 1 3 m， 河床基岩中部分地段分布有 脉状承压水 ， 无统一水头 ， 且水头不高 、 流量不大。 3 坝基开挖 坝基开挖是 自上而下分层进行 ， 施工顺序为先 土方 、 后石方。鉴于坝基岩体多为层状 ， 强度较低 ， 为保证 原状岩体少 受扰动 ， 施工 中严格控制施 工 爆破。 3 1 岸坡开挖 土方开挖采用挖掘机辅 以人工先将 表层土石 杂物等进行清除， 然后使用机械设备进行集料 、 挖 装并清理工作面。 岩石开挖采用梯段爆破结合预裂爆破 、 光面爆 破技术 自上而下分层施工。梯段高度 5 1 0 m， 建基 面预留3 m厚度 的保护层 。爆破作业采用非电毫秒 雷管进行分段起爆 ， 尽量降低瞬间起爆药量。用机 械辅 以人工集渣清理工作面。 3 2 河床部位开挖 首先挖除表面覆盖层及岸坡开挖下落的石渣 、 采用集料 、 挖装和运输设备直接运出至弃渣场 。石 方开挖也是采 用梯段爆破结合预裂爆破技术分层 施工 。梯段小于 2m的 ， 采用手风钻钻孔 。建基面 预 留3 I n 厚度保护层。 3 3 保护层开挖 分为两次爆破 开挖 ， 再预留 2 0 c m厚度 的人工 撬挖层 。保护层采用预裂爆破或常规的钻浅孑 L 、 小 药量 、 孔底设柔性垫层 、 分层爆破 的方法施工 ， 最后 人工撬挖清理 。清基后及时浇筑垫层混凝土。 收稿 日期】 2 0 1 2 0 3 2 1 修回 日期】 2 0 1 2 - 0 4 - 2 4 作者简介】 封竟业( 1 9 8 0 一 ) ， 男， 湖南兰山人， 新疆伊犁河流域开发建设管理局工程师， 从事水利工程建设、 运行管理工作。 46 广西水利水 电 G X WA T E R R I S O U R C E S&H Y D R O P O WE R E N G I N E E R I N G 2 0 1 2 ( 3 ) 4 断 层 处理 断层处 理主要是采用挖 除和混凝土 回填 的方 法 ， 必要时再增设 固结灌浆 。针对断层带的宽度 ， 将在坝基范围内通过的断层分为 3 类进行处理 ： I类 ： 宽 度小 于 0 5 m， 按照断层破碎带宽度 2 倍的深度和宽度进行挖除后， 采用C 2 0 混凝土回填； 类 ： 宽 度 0 5 1 0 m， 按照断层破 碎带宽度 2 倍 的深度和宽度进行挖除 ， 采用 C 2 0 混凝土回填 ， 再 设置2 5 1 5 0 0 x 1 5 0 0 锚筋锚 固， 锚筋长 4 m， 锚人 岩石 3 m； 类 ： 宽度大于 1 0 m， 处理方法与 类相 同， 此 外 尚需进行 固结灌浆 。 整个 坝基 范 围内 出露 的断 层 有 F 3 5 4 、 F 3 5 5 、 F 4 8 6 、 F 4 8 7 、 f 4 5 2 、 f 4 5 3 、 f 4 5 9 、 f 4 4 1 等 ， 其中较大 的断 层为 F 3 5 4 ， 宽度 1 5 2 m， 依照 类断层进 行处理 ： 开挖深度 3 m， 宽度 5 - 6 m， 断层内布设2 5 1 5 0 0 x 1 5 0 0 锚杆 ， 杆长 4 m， 插人基岩 3 m， 用 C 2 0 混凝土回 填， 在断层两侧各布一排固结灌浆孑 L ， 间距 1 5 m， 孔 深 1 0 m； F 4 8 6 、 F 4 8 7 宽度较大， 依照类断层处理； 宽 度较 小 的断层如 f 4 5 2 、 f 4 5 3等均依 照 I类断层 处 理 。 5 固结灌浆n 】 5 1 灌浆孔的布置与孔深 大坝坝基全面积进行固结灌浆 ， 采用梅花形布 孔 ， 孔距 3 m， 排距 2 m， 钻人基岩6 m。 5 2 固结灌浆质量标准 固结灌浆后检查孑 L 声 波测试应基本消 除波速 小于2 8 0 0 m s 的低波速段； 检查孔压水试验透水率 g 5 Lu。 5 3 技术要求与施工工艺 ( 1 )固结灌浆在有混凝 土盖重下进行 ， 混凝土 厚度约为 1 3 m； ( 2 ) 灌 浆浆液 的配 比采 用水灰 比为 2 、 1 、 0 8 、 0 6 ( 或 0 5 ) 等4 个 比级 ； ( 3 ) 灌浆采用孔内卡塞 、 循环式 、 自上而下分段 灌浆的方法。分两序施工； ( 4 ) 灌浆孔分为两段进行灌注 ， 第一段入岩 2 m， 灌浆压力0 2 0 2 5 M P a ； 第二段段长4 m， 灌浆 压力 0 4 0 4 5 MP a ； ( 5 ) 混凝土盖板抬动最大允许值限为0 2 m m， 灌浆应在无抬动工况下进行 ； ( 6 ) 灌浆结束标准定为在设计灌浆压力下注人 率不大于0 4 L m i n ， 延续3 0 m in 结束； ( 7 ) 采用压力灌浆方法进行封孑 L 。 5 4 灌浆资料分析与质量检查 1 - 1 8 坝段 ， 固结灌浆注入水泥量较大 ， 单位注 入量为 3 8 7 8 k g m， 其 中 1 一 7 坝段为 4 8 9 3 k g m。 1 9 一 3 坝段 相对 较小 ， 单 位注入量 为 1 3 3 9 k g m。 各部位单位注入量随灌浆次序增加明显减小 ， 符合 灌浆规律。 声 波测 试 成 果 表 明 ， 基 本 消 除 了波 速 小 于 2 8 0 0 m s 的低波速段( 见表 1 ) 。 表 1 数灌浆前后岩体声波测试成果表 6 帷幕灌浆 】 6 1 灌浆孔的布置及孔深 帷幕灌浆孔布置为单排， 孔距2 m， 河床段灌浆 孔 深度约 为 2 5 i n ， 两岸 岸坡部位灌浆孔 深度约为 2 0 25 I n。 6 2 帷幕灌浆质量标准 帷幕灌浆后检查孔压水试验透水率 口 5 L u 。 6 3 技术要求及施工工艺 ( 1 ) 同一坝段的坝基灌浆 ， 依照先固结灌浆 、 后 帷幕灌浆的顺序进行 ； ( 2 ) 灌浆用浆液 的配 比采用水灰 比为 3 、 2 、 1 、 0 8 、 0 6 、 0 5 等6 个比级； ( 3 ) 灌浆采用孔 内卡塞、 循环式 、 自上而下分段 灌浆的方法 ， 分为 3 个次序施工 ； ( 4 ) 灌浆段长和灌浆压力 ： 第一段为接触段 ， 钻 人基岩2 m， 以下各段长均为5 m 。相应采用的灌浆 压力依次 为 0 3 0 0 3 5 、 0 5 5 、 0 7 5 、 0 9 5 、 1 1 MP a ， 最 大灌浆压力极限为 1 1 MP a ； ( 5 ) 灌浆结束标准： 在设计灌浆压力下， 注人率 不大于0 4 L ra i n 后， 延续6 0 ra i n 结束； ( 6 ) 封孔： 采用压力灌浆法封孔。 6 4 灌浆资料分析与质量检查 ( 1 ) 帷幕灌浆注入水泥量小 ， 平均单位注入量 仅 6 9 3 k g I n ， 表明基岩岩性致密， 透水性小 ； 4 7 封竟业 ： 山口水电站工程混凝 土重力坝坝基灌浆处理 ( 2 ) 各部位单位注入量均随灌序 的增加明显减 少 ， 符合灌浆规律 。 7 坝基排 水 上游基础廊道内设置有斜向下游的排水孔 ， 孔 距2 m， 孔深为帷幕深度的O 5 倍， 最大孔深1 0 m， 孔 径 1 1 0 m m。下游排水廊道设置有垂直向的排水 孑 L ， 孔距 2 m， 最大孔深 7 0 m， 孔径 1 1 0 m m。坝基 渗水通过排水廊道汇集在集水井内， 由排水泵抽排 出坝体 。 8 投运后渗流监测 8 1 坝体渗流监测 在 6 坝段 ( O + 1 0 5 0断面 ) 共埋设 9 支 渗压计 ， 2 0 1 1 年渗透水位变化见表 2 。 表 2 6 坝段 ( 0 + 1 0 5 0断面 ) 渗透水位特征统计 表 m 经监测数据分析在 0 + 1 0 5 0断面 8 7 3 0 m高程 轴线上游渗压计渗透水位P 2 随库水位变化而变化 ， 基本呈正相关 ； 安装埋设在轴线下游渗压计 P 8 保持 下降趋势 ， 与时效 、 洞群过水有关 ， 目前基本处于稳 定态势。其他渗压计测值变化不大。 8 2 坝基扬压力监测 8 2 1 廊道纵 向扬压力 廊道 内共布置 2 7 支扬压力计 ， 各仪器测值变化 稳定基本无异常现象 ， 坝体最高渗压水位为9 0 7 2 3 m， 位 于 1 混凝 土坝段 ， 9 坝段次 之 ， 渗压 水位 为 8 9 8 3 6 m， 渗压水位与库水位呈正相关 。 8 2 2 廊道横 向扬压力 2 0 1 1 年 9 一 1 坝段最高渗压水位为 8 8 8 1 9 m， 扬压力计测值变化稳定无异常现象。 8 3 廊道渗流量监测 灌浆廊道及下游排水廊道 的排水沟 内各分段 共布设 8台量水堰 ， 分段测量碾压混凝土坝 的渗流 量 。2 0 1 1 年坝体渗漏量变化见表 3 。 表3 坝体渗漏特征统计表 l s 9 结 语 山 口水 电站工程混凝土重力坝坝基处理 ， 根据 岩体地质特性及断层分布情况 ， 把断层分为 3 类进 行处理 ， 坝基采用先固结灌浆 、 后帷幕灌浆的方法 ， 自上而下分段灌浆 的处理方法 ， 从投运后的监测数 据分析看 ： 坝体渗透压力 、 扬压力 、 渗漏量等各项测 值变化都 在正常范 围之 内， 大坝运行正常 ， 证 明坝 基处理方法得当， 效果好。 参考文献 1 】 S L 6 2 9 4 ， 水工建筑物水泥灌浆技术规范【 s 2 】 D I J T 5 2 1 1 - 2 0 0 5 ， 大坝安全监测自动化技术规范【 S Co nc r e t e g r a v i t y da m f o u nda t i o n g r o ut i ng S t a t i o n F ENG J i n g - y e ( 责任编辑： 周群) o f Sh a nko u Hy dr o p o we r ( X i n j i a n g Y i l i R i v e r B a s i n D e v e l o p me n t a n d C o n s t r u c t i o n A d m i n i s t r a t i o n B u r e a u ， U rum q i 8 3 0 0 0 0 ， C h i n a 1 Ab s t r a c t ： C o mb i n e d w i t h a n a l y s i s o f e n g i n e e r i n g g e o l o g i c a l c o n d i t i o n s a n i n t r o d u c t i o n w a s ma d e o n t h e c o n s t r u c t i o n o f c o n c r e t e g r a v i t y d a m f o u n d a t i o n o f Sh a n k o u Hy d r o po we r S t a t i o n，i n c l u di n g fou nd a t i o n e x c a v a t i o n，t r e a t me n t o f f a u l t ，t e c h n i c a l r e q u i r e me n t s a n d c o n s t ruc t i o n t e c h n i q u e o f f o u n d a t i o n c o n s o l i d a t i o n g r o u t i n g a n d c u r t a i n g r o u t i n g Al l mo n i t o r i n g r e c o r d s o f ma i n d a m s i n c e i t w a s p u t i n t o o p e r a t i o n a r e a l l wi t h i n n o r ma l r a n g e d e mo n s t r a t i n g t h a t t r e a t me n t me a s u r e s f o r d a m f o u n d a t i o n r e n d e r s g o o d e f f e c t s Ke y wo r d s ： Da m f o u n d a t i o n ； g e o l o g i c a l c o n d i t i o n ； f a u l t t r e a t me n t ； c o n s o l i d a t i o n g r o u t i n g ； c u r t a i n g r o u t i n g ； e f f e c t