帮东河水库大坝趾板固结灌浆试验施工技术分析.pdf
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1、91云南水力发电YUNNAN WATER POWER第 40 卷第 3 期 *收稿日期:2023-10-30 基金项目:中建股份科技研发计划资助课题(CSCEC-2022-Q-53);中建六局科技研发计划资助课题(CSCEC6B-2022-Z-14)作者简介:查兰厂(2001-),男,贵州兴义人,硕士研究生,主要从事土木水利工程研究工作。帮东河水库大坝趾板固结灌浆试验施工技术分析查兰厂1,周雨晖2,郭述强2,张玉斌2,徐建生2,李绍凯2(1.辽宁工程技术大学建筑与交通学院,辽宁阜新123000;2.中建六局水利水电建设集团有限公司,天津300222)摘要:以帮东河水库混凝土面板堆石坝为例,进行
2、了现场固结灌浆试验,对试验灌浆效果进行分析评价,为正式生产固结灌浆提出符合规范标准的施工参数。结果表明:在灌浆前压水试验过程中,出现压入流量为 70 L/min 90 L/min,孔口未反水,建议采用 1 1浆液进行开灌。该区内地下岩层较为松散、有大量裂隙、透水率高;设计灌浆压力作用下,压水试验(0.24 MPa)、灌浆过程中(0.3 MPa)趾板无抬动现象,可适当提高灌浆压力。此次试验灌浆效果较好,但耗浆量较大,建议就地取材掺入黏土或粉煤灰,降低成本,提高经济效益。试验孔经二次序钻灌大透水率明显降低,检查孔透水率合格,同样表明灌浆压力可适当提高。建议正式灌浆压力由原设计值 0.3 MPa 提
3、升至 0.35 MPa 或 0.4 MPa,增加灌浆扩散范围,提升固结灌浆质量。对 2 个检查孔进行弹性波速质量检查,检测结果达标。关键词:固结灌浆试验;灌浆效果;压水试验;灌浆压力;弹性波速;质量检查中国分类号:TV543+.15;TV543+.5 文献标识码:B文章编号:1006-3951(2024)03-0091-08DOI:10.3969/j.issn.1006-3951.2024.03.024Analysis of Construction Technology for Consolidation Grouting Test of Toe Plate of Bangdonghe Re
4、servoir DamZHA Lanchang1,ZHOU Yuhui2,GUO Shuqiang2,ZHANG Yubin2,XU Jiansheng2,LI Shaokai2(1.College of Architecture and Transportation,Liaoning Technical University,Fuxin 123000,China;2.China Construction Sixth Engineering Bureau Hydropower Construction CO.,LTD,Tianjin 300222,China)Abstract:Taking t
5、he concrete face rockfill dam of Bangdonghe Reservoir as an example,on-site consolidation grouting tests were conducted to analyze and evaluate the grouting effect,and to propose construction parameters that comply with regulatory standards for the formal production of consolidation grouting.The res
6、ults show that during the pre-grouting water pressure test,the injection flow rate was between 70 L/min and 90 L/min,and there was no backflow at the orifice.It is recommended to use a 1:1 slurry for grouting.The underground rock layers in this area are relatively loose,with a large number of cracks
7、 and high permeability.Under the designed grouting pressure,there is no lifting phenomenon of the toe board during the water pressure test(0.24 MPa)and grouting process(0.3 MPa),and the grouting pressure can be appropriately increased.The grouting effect of this experiment is good,but the slurry con
8、sumption is relatively high.It is recommended to mix clay or fly ash locally to reduce costs and improve economic benefits.The permeability rate of the test hole significantly decreased after drilling and grouting in two orders,and the permeability rate of the inspection hole was qualified,which als
9、o indicates that the grouting pressure can be appropriately increased.It is recommended to increase the formal grouting pressure from the original design value of 0.3 MPa to 0.35 MPa or 0.4 MPa,increase the grouting diffusion range,and improve the quality of consolidation grouting.Two inspection hol
10、es were subjected to elastic wave velocity quality inspection,and the test results met the standards.Keywords:consolidation grouting test;grouting effect;water pressure test;grouting pressure;elastic wave velocity;quality inspection92云南水力发电2024 年第 3 期0引言随着我国基础设施项目的不断发展,特别是在堤坝工程、地基工程和地下隧道岩土工程等领域中,固结灌
11、浆技术的需求日益增加,旨在探讨研究固结灌浆过程中灌浆材料-岩体之间渗透与固结相互作用的机理。帮东河水库大坝趾板坝基土均属松散堆积层,且坝基基岩揭露岩层为强弱风化带,地表浅部岩石基本被全风化剥蚀掉,左右两岸趾板地形陡峻,地基开挖深度大,并产生人工高边坡。趾板地基为软质岩,抗滑稳定性较差,力学强度较低,易发生渗透变形与压缩变形。因此,选取具有代表性的两个固结灌浆试验区,为正式生产固结灌浆提供合理的灌浆技术参数1,以加固破碎岩石,增强岩体强度及抗变形能力,提高岩体的整体性,同时减少坝基的渗流量2。工程及地质概况1.1工程概况帮东河水库位于中国云南省临沧市镇康县忙丙乡麦地村委会西侧。该项目包括枢纽工程
12、和供水工程 2 个主要部分。枢纽工程包含大坝、溢洪道、导流泄洪输水放空隧洞等建筑物,供水工程则由灌区供水管和郭家寨大沟组成;该水库为新建蓄水工程,属于中型水利工程3,总库容为1 386104 m3。帮东河水库的主要任务是为集镇和农村提供人畜生活用水以及农田灌溉;该水库的大坝采用混凝土面板堆石坝设计,最大坝高为 87.2 m,坝顶宽度为 10 m,坝顶长度为 279 m。工程的等别为等,主要建筑物中大坝评定为 2 级,溢洪道、泄洪输水放空隧洞评定为 3 级;次要建筑物以及大坝施工导流围堰和导流隧洞专用段被评定为 4级建筑物,其他临时工程则按 5 级建筑物标准设计4。1.2工程地质 镇康县帮东河水
13、库灌浆工程主要指大坝趾板基础防渗帷幕灌浆、大坝基础固结灌浆5。镇康县帮东河水库工程地质条件如下。1)趾板轴线根据钻探资料,揭露岩层为强弱风化带。地表浅部全风化岩石基本已剥蚀,而深部微新鲜岩石未揭露。2)坝基土为河床上分布的冲洪积砂卵砾石夹漂石、左岸坡分布的残坡积粉质土砾和含砾粉质黏土、右岸坡分布的坍滑体含砾粉质黏土,夹粉质土砾、块石、滚石,均属松散堆积层。左岸残坡积层厚 2.0 7.0 m,右岸坍塌体堆积层厚1.2 25.0 m,河床段冲洪积层厚度 3.0 9.7 m。3)坝基分布岩层为沙坝脚组(D1s)灰黑、灰白色粉砂质泥岩、粉砂岩;根据钻探成果,坝基揭露岩层为强弱风化带地表浅部全风化岩石基
14、本已被剥蚀掉,而深部微新鲜岩石未揭露。混凝土面板堆石坝坝基岩层风化带深度:左岸强风化埋深为 3.0 7.0 m,厚度 5.0 30.7 m;弱风化带的埋深范围为 12.0 33.7 m,最大揭露厚度为 78.15 m,尚未穿透;河床段的强风化带埋深在 3.0 9.7 m 之间,厚度在 0 8.6 m 之间;另外,弱风化带的埋深为 4.6 11.8 m,最大揭露厚度为 49.4 m,尚未穿透;右岸的强风化带埋深在 0.0 30.0 m 之间,厚度在 10.0 20.0 m 之间;右岸的弱风化带的埋深范围为 14.0 40.0 m,最大揭露厚度为 112.7 m 6,尚未穿透。4)河床两岸趾板由于
15、地形陡峻,导致地基开挖深度大,并产生人工高边坡。趾板地基为软质岩,在高水头作用下会发生渗透变形;其力学强度较低,存在一定程度的压缩变形,抗滑稳定性也较差7。5)坝基强风化岩体及弱风化上部岩体具中等透水性,因此可能存在坝基渗漏和绕坝渗漏问题8。综上所述,固结灌浆试验及后续正式生产性固结灌浆与帷幕灌浆存在一定的施工难度和施工不确定因素。2灌浆试验的目的大坝基岩固结灌浆、帷幕灌浆是大坝基础防渗的施工重点,固结灌浆作为帷幕灌浆进行的基础,为了优化灌浆参数、分析灌浆过程中可能出现的灌浆事故及处理应对方法、减少灌浆损失、确保施工进度,以及寻求合理的施工方法以及提高趾板坝体岩体的抗压强度与弹性模量,依据 S
16、L/93查兰厂,周雨晖,郭述强,张玉斌,徐建生,李绍凯帮东河水库大坝趾板固结灌浆试验施工技术分析T 62-2020水工建筑物水泥灌浆施工技术规范进行生产性固结灌浆试验,以确认设计参数的合理性,提出符合规范和满足帮东河水库工程的固结灌浆施工参数及质量控制指标,提出合理的施工流程建议、良好的灌浆工艺、合适的灌浆材料、灌浆和钻孔设备等,为后续正式生产固结灌浆和帷幕灌浆做好基础铺垫。3灌浆试验准备工作3.1灌浆试验材料来源3.1.1水泥1)灌浆水泥采用润丰牌 PO42.59,检测代表数量 120 t,样品状态,浅灰色,未见结块。2)对于灌浆水泥的筛选,此次试验使用了80m的方孔筛进行检测,且符合筛余量
17、不超过5%的要求;经检测该水泥样品所检项目满足 GB 175-2007通用硅酸盐水泥标准技术要求10,相关检测数据见表 1。表 1水泥检测报告表检测项目技术指标试验检测结果结果判定比表面积/(m2/kg)300340合格凝结时间/min初凝 45143合格终凝 600229合格密度/(g/cm3)/3.03合格标准稠度用水量/%/27.8合格安定性无裂纹无弯曲 无裂纹合格烧失量/%51.6合格抗折强度/MPa3 d 3.5单值4.14.34.5合格平均值4.328 d 6.5单值/平均值/抗压强度/MPa3 d 17单值21.621.322.0合格21.221.021.4平均值21.428 d
18、 42.5单倩/平均值/3.1.2水1)所使用的水样品,无色、透明、无臭。2)所使用的水检测结果符合 SL 677-2014水工混凝土施工规范中对于拌制水工混凝土拌和用水的要求,并且水的温度未超过 40 11;其他检测数据见表 2。表 2水质检测报告表 mg/L检测项目检测要求检测结果单项判定钢筋混凝土素混凝土pH 值 4.5 4.57.74合格不溶物 2 000 5 0006合格可溶物 5 000 10 000153合格硫酸根离子 2 700 2 7005.45合格氯离子 1 200 3 5004.46合格碱含量 1 500 1 50010.9合格3.1.3浆液配比此次固结灌浆试验主要使用普
19、通纯水泥浆液,分别采用了4个不同的水灰比例,即31、21、1 1、0.5 1,同时开灌时的水灰比例为 3:1,稳定百分比值为经过量筒静置一定时间后,沉淀后浆液和水的高度的比例,各配比浆液制备相关检测参数见表 3。3.2灌浆试验场地该工程固件灌浆均布置于大坝趾板范围内,分 4 排布设,孔、排距皆为 2 m,孔位分两序布置。固结灌浆孔第 1 排(G1-1 G1-179)共布置 179个孔,第 2 排(G2-1 G1-183)共布置 183 个孔,第 3 排(G3-1 G3-185)共布置 185 个孔,第 4排(G4-1 G4-187)共布置 187 个孔,合计布置734 个固结灌浆孔,试验孔 3
20、0 个,占总孔数 4.1%,94云南水力发电2024 年第 3 期依据规范要求,检查孔的数量应为灌浆孔总数的5%或更多,第 1、2 试验区分别取 1 个检查孔,占试验孔总数 6%。按照设计图纸要求,工程大坝灌浆试验场 区 左、右 岸 趾 板 各 1 处:第 1 试 验 区(帷0+188.0 帷 0+196.0)及 第 2 试 验 区(帷0+364.5 帷 0+370.5);试验区具体孔位布置见图 1。第 1 试验区,18 个孔,分 2 序施工,序9 个孔,序 9 个孔,即 G1-65 G1-65、G2-67 G2-70、G3-67 G3-71、G4-69 G4-72;第 2 试验区 12 个孔
21、,序 5 个孔,序 7 个孔,即 G1-152 G1-154、G2-154 G2-156、G3-156 G3-158、G4-159 G4-161;第 1 试验区质量检查孔 SYGJ-JC-1,第 2 试验区质量检查孔 SYGJ-JC-2,如图所示。试验后不再进行重复施工。(a)第 1 试验区 (b)第 2 试验区图 1试验孔位布置图3.3抬动变形观测 1)在设有抬动变形观测的地点,应在距离灌浆孔 15 20 m 范围内的区域,在裂隙冲洗、压水试验以及灌浆过程中进行观测,并记录观测结果。2)抬动孔孔深为伸入基岩 5 m,采用地质钻进行钻孔,孔径为76 mm,钻孔结束并经验收合格后,埋设50.8
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