二滩拱坝基础固结灌浆施工和质量控制

水电站设计　Ｄ　Ｈ　Ｐ　Ｓ　第２３卷第２期　２　０　０　７年６月　

二滩拱坝基础固结灌浆施工和质量控制　

张劲青，刘　刚　（四川二滩国际工程咨询有限责任公司，四川成都６１００７２）　摘要：主要介绍了二滩拱坝基础的地质条件、固结灌浆设计的调整、施工方法、质量控制、质量分析与评价。　关键词：拱坝；固结灌浆；质量控制；坝基处理；二滩水电站　中图法分类号：ＴＶ５４３　文献标识码：Ｂ　文章编号：１００３—９８０５（２００７）０２—００８８—０５　

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二滩拱坝分为３９个坝段，每个坝段作为一个固　结灌浆施工单元共３９个灌浆单元，按照坝基工况条　件分为帷幕线区、坝趾高应力区、其它区三部位，同　时根据坝基地质条件进行灌浆分区。依据坝基各部　位应力和地质条件，分别采用有盖重和无盖重灌浆、　普通水泥和超细水泥灌浆、不同的灌浆参数。　设计钻孔工程量１１４　９１０．６ｍ。１９９４年４月进行　了生产性固结灌浆试验，１９９４年ｌ２月开始固结灌浆　施工，至１９９９年３月完成，总历时５２个月，共完成　钻孔量１３７　１６６．７ｍ。坝基（不包括贴角）总灌浆延米　为１０６　６５９．０３ｍ，相应耗灰量２　１２１．５ｔ，平均单耗　１９．８９ｋｇ／ｍ。　２地形及地质条件　

拱坝坝址为不对称的Ｖ形河谷，河谷左岸较　缓，坡度为２５。一４５。，右岸较陡，坡度为３０。　４５。。坝　轴线上、下游两岸的冲沟发育。　坝基由玄武岩及侵入其中的正长岩组成。正长岩　以块状结构为主，工程地质条件优良，主要分布在河床　左岸；玄武岩完整眭较差，主要分布在河床右岸。　３　固结灌浆设计和技术规范要求　

３．１灌浆分区设计　根据坝基的岩体分布状况和拱坝对不同高程坝　基的要求，将坝基分为Ａ、Ｂ、ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ六个区域（图　１），其中Ａ、Ｂ、ｃ为常规灌浆区域，Ｄ、Ｅ、Ｆ为特殊灌　浆区域。实际施工中采用Ｄ分区。　３．２基础固结灌浆孔位布置　灌浆孔的间排距、孔深设置随分区而变化。典　型布置见图２、３。　Ａ、Ｂ、Ｃ区域：孔距Ｘ排距＝３．０ｍＸ　３．０ｍ　Ｄ、Ｅ、Ｆ区域：孔距Ｘ排距＝１．５ｍ　Ｘ　１．５ｍ　３．３固结灌浆压力　固结灌浆压力随灌浆分区和灌浆次序不同而变　化（见表１、２）。　

图１坝基固结灌浆分区　

收稿日期：２００５一ｌ１—２８　作者简介：张劲青（１９７１一），男，广西博白人，学士，工程师，主要从事工程监理工作。　

８８　维普资讯 http://www.cqvip.com 分区　盖重灌浆　无盖重灌浆　Ｄ（１３ｒｎ）　ｏＰ　Ｔ　Ｔ　ｏＰ　Ｐ　Ｓ２　Ｐ　Ｏ　Ｔ　０　Ｔ　Ｏ　Ｓ２圈Ｓ１圈Ｓ２　Ｐ＿　Ｓ２口Ｓ１口Ｓ２　Ｐ　Ｅ（１８ｍ）　④Ｐ　２圈　Ｐ　ｊ　：≥　苫　ｊ．　Ｆ（２５ｍ）　ｓ．０７　。‘　０　④：Ｏ‘ＬＳ２～　’　≮ｆ（　管盖重灌浆）　ｉ　３－９　，＝　

图２常规灌浆区典型布子Ｌ　表１　Ａ、Ｂ、Ｃ区灌浆压力设计　

表２　Ｄ、Ｅ、Ｆ区灌浆压力设计　

３．４合同技术规范要求　二滩拱坝工程合同文件技术规范明确了拱坝基　础固结灌浆的质量检查要求和标准，即：　（１）岩石基础灌浆的质量以分析压水试验成果、　灌浆前后物探成果和有关灌浆施工资料为主，并结　合钻孔取芯资料等综合评定；固结灌浆质量检查采　用压水试验方法和直接测量弹性模量的方法。　（２）压水试验检查应在灌浆结束３天后进行。　（３）检查孔数量为灌浆孔数量的５％。　（４）压水试验检查标准：防渗帷幕中心线上、下　游各３ｍ及坝趾周围１０ｍ范围内的检查孔，单位吸　水率不大于１Ｌｕ；高程１１３０ｍ以下范围的其它检查　孔，单位吸水率不大于３Ｌｕ；高程１１３０ｍ以上范围的　其它检查孔，单位吸水率不大于５Ｌｕ。压水试验孔　段的合格率，在帷幕轴线上游范围内，应达到９０％　以上，其它范围应达到８０％以上；不合格孔段的指　标值，不应超过设计所规定数值的５０％。不满足上　述标准的孔段，应根据监理工程师的指示采取补救　措施。　３．５设计调整　（１）增加有盖重灌浆法：原设计和技术规范均规　定采用无盖重灌浆法进行固结灌浆。１９９４年４月　的生产性固结灌浆试验表明，无盖重灌浆对提高坝　基表层爆破松动和应力松弛岩体的灌浆效果不明　显。１９９４年１１月１日，监理工程师发文明确６～１０　分区　盖重灌浆　无盖重灌浆　Ｐ　Ｓ２　Ｐ　Ｐ　Ｓ２　Ｐ　Ａ（８ｍ）　Ｏ　⑨　Ｏ灌浆次序　ｏ　Ｏ　ｏ灌浆次序　Ｓ２　Ｓ１　Ｓ２　Ｐ　Ｓ２　Ｓ１　Ｓ２　Ｐ～　⑨　①　⑨　０　０　ｊ．．－ｆ　Ｂ（１３ｍ）　Ｐ　Ｓ２　Ｐ　Ｓ１　Ｐ　Ｓ２　Ｐ　ｓｌ　ｏ　⑨　Ｏ　’　０　＠　Ｏ　、　一一，　＜　ｃ（１８ｍ）一　。、ｓ２（引管盖重灌浆）　．１ｏ＿；３．０　、ｓ２　

图３特殊灌浆区典型布子Ｌ　号坝段、２５～３９号的玄武岩坝段各区最后次序孔０　～５ｍ孔段采用有盖重灌浆。这种方法被称为“引　管”灌浆法。具体做法是：各区前序孔和最后次序孔　的５ｍ以下部分在无盖重的条件下灌浆，最后次序　孔的０～５ｍ的灌浆采用预埋１英寸灌浆钢管在混　凝土浇筑有一定厚度（大于３０ｍ）后通过钢管对坝基　进行高压灌浆。引管灌浆压力为２～４ＭＰａ；通过拱　坝贴角和廊道的最终检查孔和增补孔的灌浆压力为　２～４ＭＰａ。在实际施工中最大灌浆压力为４．５ＭＰａ。　在实际引管灌浆中根据实际情况，对引管布置　进行了如下调整：　０９～１３、２７～３０、３４～３６号坝段，在帷幕轴线　上、下游３ｍ和坝趾高压应力区（坝趾周围ｌＯｍ）范　围内，５０％的灌浆孔采用全孔引管盖重灌浆，另　５０％的灌浆孔采用无盖重灌浆；其余部位采用无盖　重灌浆。若无盖重灌浆区的灌后检查不合格，则增　补引管进行盖重灌浆。　●３ｌ～３３号坝段混凝土置换区和陡坎区５０％　的灌浆孔采用无盖重灌浆，余下５０％的灌浆孔为引　管盖重灌浆。　（２）声波检查标准的确定：原合同文件技术规范　只有压水试验检查标准而没有明确的物探声波检查　标准。设计院根据岩体声波测试与变形模量之间的　关系，明确的拱坝基础固结灌浆声波检验标准为，正　长岩大于或等于４　５００ｍ／ｓ，玄武岩大于或等于　５　０００ｍ／ｓ。　二滩工程特别咨询团（ＳＢＣ）的第十次咨询报告　（１９９６年ｌ２月）同意上述验收标准。　据此在１９９７年３月以后，确定每个坝段固结灌　浆完成后的检查、增补原则如下：以声波测试结果为　主，综合考虑灌浆成果、检查孔的压水试验成果等。　●检查重点放在坝趾高应力区及坝趾上游ｌ０　～１５ｍ范围内；　●帷幕轴线区域从帷幕先导孔和一序孔检查；　●考虑特殊地质条件：２６、２７号坝段的￡断层。　第十一次咨询报告（１９９７年８月）建议：灌浆竣　工采用不小于４　０００ｍ／ｓ的声波波速作为验收标准。　设计院经分析研究后确定：　●在临近坝基面５ｍ的范围内，能接受的最小　

８９　维普资讯 http://www.cqvip.com 平均波速为４　０００ｍ／ｓ；　●在建基面以下５ｍ至１／４倍坝底宽范围内，　能接受的最小平均波速，正长岩为４　５００ｍ／ｓ，玄武岩　为５　０００ｍ／ｓ。　

４施工方法的审查和批准　

承包商于１９９４年５月提交了固结灌浆施工方　法说明的初步方案，经过工程师和承包商多次讨论，　解决了固结灌浆方法中的一系列技术问题，包括固　结灌浆与坝体混凝土浇筑的干扰问题、对总工期的　影响问题、灌浆浆液配比及浆液变换条件问题、灌浆　自动记录问题等等。在此基础上承包商于１９９４年９　月提交了关于固结灌浆施工方法的说明，工程师于　１９９４年１１月予以批准。　４．１施工方法的要点　自下而上、基本灌浆段长５ｍ，纯压式灌浆法。　无盖重灌浆坝段为１～５号坝段和１１～２４号坝段；　有盖重灌浆坝段为６～１０号坝段和２５～３９号坝段。　４．２浆液配合比（见表３）　表３浆液配合比　

４．３浆液改比原则　灌浆中由水灰比２：１比级开灌逐级加浓浆液至　设计要求的灌浆压力为止（见表４）。　表４浆液水灰比的改变　Ｗ／Ｃ　１　髓奸　Ｗ／Ｃ　髓奸　舭，　ｃ—ｏ．　：　到　棚励，　４．４灌浆结束标准　合同文件第二卷技术规范规定，对５ｍ左右的　灌浆孔段，在设计灌浆压力下，当吸浆量小于０．４　Ｌ／ｍｉｎ时，再继续灌注３０ｍｉｎ，可结束灌浆。　５固结灌浆的质量控制　

对固结灌浆质量的工程监理是全过程、全方位　的质量控制。现场质量控制主要是对施工过程的工　序（特别是关键工序）跟踪检查与检验，使不合格“产　品”留在当前工序，并加以处理。这就要求承包商必　须与工程师密切配合，且双方均要有自己的质量控　９０　制体系。　５．１质量控制的依据　（１）二滩拱坝工程合同文件技术规范６．６灌浆　工程；　（２）监理工程师批准的由承包商根据工程师图　纸绘制的车间图及由承包商提交的经工程师批准的　施工方法；　（３）检查孔的声波波速标准。　５．２固结灌浆现场监理的组织、制度、方法　拱坝项目部的技术部：协助工程师代表审查承　包商提交的施工方法、与设代处联系处理重大方案　性设计变更问题，并拟定回函。由技术部经理负责。　灌浆技术小组：协助工程师代表处理现场出现　的技术规范外的技术问题，签署现场指令、现场记录　簿。由灌浆专业工程师负责。　灌浆区：隶属拱坝项目部的施工部，专事固结灌　浆现场监理工作。由区域工程师负责。　检查员负责现场的日常检查工作，实行三班工　作制，对固结灌浆的各个工序施工进行工序跟踪监　理和记录。　制度、工作方法：现场相关监理人员执行《“ＥＴ／　ＩＣ１合同”灌浆工程一工程师监理工作大纲》和《灌　浆区域工程师、检查员工作职责》，其中对钻孔、钻孔　冲洗、压水试验、制浆、灌浆等施工工艺和设备、仪器　的使用，以及工程师和检查员的工作职责都作了明　确的要求。　５．３固结灌浆工序跟踪检查　（１）工作面准备。坝基开挖完成并通过建基面　初步验收后，承包商采用全站仪进行测量放样：测放　出钻孔孔位、坝段分界线、拱坝中心线、基础廊道中　心线等。在工程师检查同意后方可进行灌浆孔钻孔　施工。　（２）钻孔及冲洗。钻孔采用Ａｔｌａｓ　Ｍｏｎｔａｂｅｒｔ型　和Ａｔｌａｓ　Ｒｏｃ４０９Ａ型冲击式钻机，钻孔及裂隙冲洗采　用高压水、气联合进行。对该工序主要检查：ａ．钻　孔设备型号、数量是否符合合同要求，运行状况是否　良好；ｂ．检查钻孔孔位、孔斜、孔深及分序等是否符　合经批准的车间图和有关文件要求；Ｃ．检查冲洗方　法和冲洗压力等是否符合经批准的施工方法和有关　文件。　（３）引管检查。有盖重灌浆区域在混凝土浇筑　前完成钻孔、安装并预埋灌浆管。对引管的检查包　括孔口处理、接头、编号、保护等。　（４）仪表率定。工程师和承包商共同商定每周　定期或不定期地对仪表进行检查、率定。检查仪器、　仪表是否齐备，是否准确和正常；率定自动记录仪、　流量计和压力传感器、压力表、比重计等。　

（５）浆液配制。在现场制浆站集中制浆并存人　维普资讯 http://www.cqvip.com 低速搅拌储浆桶中。主要设备：ＴＵＲＴＯ高速制浆机　（容量２００Ｌ，转速１　５００ｒ／ｒａｉｎ），并配备１～２台低速　搅拌机（容量４００Ｌ）。对该工序主要检查：ａ．检查制　浆材料是否符合合同要求；ｂ．浆液配比和外加剂掺　量是否准确；Ｃ．浆液密度、粘滞度、浆液温度、浆液　闲置时间是否满足要求；ｄ．制浆工艺是否符合要求　等。　（６）灌浆。灌浆按坝段分序进行。在前序孔灌　浆未结束时，后序孔不能开钻。灌浆泵采用进口ＧＰ　—ｌ２型灌浆泵，由水胀式和机械式栓塞、型号为　ＣＰ１００１的压力自动记录仪进行压力自动记录。按　合同第二卷技术规范的要求进行压力波动控制。制　浆站与灌浆现场保持良好通讯，以便及时协调两者　之间的工作。对该工序主要检查：灌浆分段、压力、　浆液变换、灌浆结束标准是否满足要求。　基础固结灌浆管路布置见图４。