长龙山电站上斜井固结灌浆施工技术.pdf

88长龙山电站上斜井固结灌浆施工技术张曦彦孙广亮/中国水利水电第十二工程局有限公司【摘 要】长龙山电站引水上斜井混凝土衬砌完成后需进行固结灌浆，单条斜井固结灌浆超7 0 0 0 m。通过精心布置井下载人作业提升系统，实现上斜井固结灌浆安全、高质量施工，为同类型抽水蓄能电站斜井固结灌浆施工及与前序作业的顺利衔接积累了经验，有较大借鉴作用。【关键词】长龙山抽水蓄能斜井固结灌浆1二工程概况长龙山抽水蓄能电站位于浙江省安吉县境内，紧邻已建天荒坪抽水蓄能电站。长龙山抽水蓄能电站地处华东电网负荷中心，电站枢纽主要由上水库、下水库、输水系统、地下厂房及开关站等建筑物组成。引水系统采用三洞六机斜井式布置，其中引水上半段包括引水上平洞、上斜井及中平洞前半段。上斜井角度为58，衬砌后为直径6 m的圆形洞，斜井轴线上下两拐点间的长度为43 5m，中间不设施工支洞。上斜井长度是目前国内在建抽水蓄能电站最长的斜井之一，角度较陡。引水上斜井直线段及上下弯段布置有固结灌浆，上部斜长2 8 3 m范围固结灌浆排距3 m，每排12 孔，孔深3.5m，设计灌浆压力2.54.5MPa；下部斜长152 m范围固结灌浆排距2.5m，每排14孔，孔深4.0 m，设计灌浆压力5.5MPa；单条斜井总设计固结灌浆约7 3 50 m。2施工布置上斜井的施工通道为上下库连接公路隧道进1号施工支洞进上平洞进行施工。上斜井灌浆施工布置主要包括施工用风水电、照明、污水处理、制浆及提升系统布置。2.1施工供风在1号施工支洞近3 号上平洞的空压机室内保留2台2 4m/min斜井扩挖阶段使用的空压机，可为灌浆孔造孔施工等供风。供风采用2 寸钢管自空压机站接管通过1号施工支洞、引水上平洞、引水上斜井至施工作业面。2.2施工供水、排水及污水处理施工供水管路沿引水斜井底部敷设，用扎丝与底板部位托辊绑扎固定。引水上平洞布置10 m塑料储水箱存水，作为断水时管路冲洗备用水源。灌浆施工前，在引水上斜井下弯段布置三级沉淀池。沉淀池用黏土编织袋围挡而成，池底部及清水池内部满铺土工膜，土工膜用黏土编织袋压牢。一级池容积40m，二级池容积3 0 m，清水池容积3 0 m。下弯段沉淀池内污泥安排专人每天清理。灌浆污水经衬砌混凝土面自流，经过沉淀处理后清水池内汇水通过污水泵排至施工支洞沉淀池进一步循环利用。2.3施工供电及照明灌浆施工用电主要为钻灌台车和载人小车的提升系统、制浆设备、灌浆设备、照明、钻孔、排水等设备用电。由扩挖阶段布置在1号施工支洞的8 0 0 kVA箱式变压器供电，供电线路采用3 号绝缘瓷瓶固定在两侧洞壁。井下照明主要在钻灌台车上布置示廓灯带及低压探照灯，载人小车运行时驾驶人员主要利用头灯和手电筒。2.4制浆系统斜井灌浆浆液制备采用布置在1号施工支洞旁洞的集中制浆站，所制浆液通过输浆泵及供浆管线输送至灌浆作业面，供浆管线采用3 0 mm钢管。浆液为纯水泥浆，在灌浆前测定来浆的密度，并根据来浆密度调制浆液，浆液搅拌桶布置在钻灌台车上。2.5载人小车、钻灌台车及其提升系统斜井钻灌台车和载人小车及其提升系统的良好运89长龙山电站上斜井固结灌浆施工技术行，是斜井固结灌浆施工有别于平洞和坝基等固结灌浆的重要条件，也是井下安全作业的根本保证。2.5.1载人小车及其提升系统载人小车使用12 t矿用绞车进行牵引，牵引绳为6VX37S+FC-1770、直径3 2 mm钢丝绳2 根，最小破断拉力为6 52 kN。载人小车自重450 kg，限载9人（2 t），主要用于井下灌浆作业人员换班上下井。载人小车为钢结构，轮距1.5m底部设置3 mm厚花纹钢板，底板阶梯形布置，周围设置钢板网，顶部设防护棚，上下游两侧设置活动门供人员进出。小车装有橡胶轮胎，下游侧轮胎安装转向装置，由小车上驾驶人员把控方向。载人小车在下弯段整体组装。2.5.2钻灌台车及其提升系统斜井灌浆施工使用钻灌台车作为作业平台。钻灌台车自重8.1t，限载4t，由2 台布置在斜井上弯段下料钢平台两侧的10 t卷扬机牵引。卷扬机牵引绳为6 VX37S+FC-1770，直径3 2 mm钢丝绳2 根，最小破断拉力为652kN。钻灌台车共四个平台，上两层为钻孔平台，下两层为灌浆平台。钻灌台车在下弯段组装完毕后，提升至工作面。钻孔台车行走轮胎使用橡胶轮胎，顶拱部位设有抗浮轮。台车上平台布置支撑架，待钻灌台车运行至施工位置后，使用两侧支架顶牢混凝土面进行固定，防止施工过程中出现晃动。3灌浆前施工准备引水上斜井固结灌浆施工前需完成滑模和混凝土运输小车的拆除，上井口封闭，载人小车及钻灌台车的安装等工作。上斜井滑模完成后采用气割方式将运输小车和滑模按先平台后底架的顺序进行分割。拆除施工的同时对上井口进行临时安全防护，采用工字钢作主次梁，满铺钢板整体封闭。载人小车运输至斜井下弯段后场地进行安装，安装完成后将载人小车与12 t绞车的牵引钢丝绳连接，通过绞车牵引在井内进行试运行。钻灌台车安排在载人小车安装点下游场地进行，钻灌台车使用预埋安装吊点辅以手动葫芦配合进行安装。钻灌台车安装完毕后，使用上斜井钢平台2 台10 t卷扬机，在斜井直线段终点处就位。钻灌施工自斜井下部向上部进行，钻灌台车按规范要求进行牵引系统的载荷试验。4灌浆施工斜井固结灌浆施工主要包括声波检查、埋管、钻孔、冲洗和压水、制浆、灌浆试验、固结灌浆及施工质量检查等。4.1声波检查根据施工图及规范要求进行灌前、灌后的声波检测工作，采用单孔声波检测方法。根据灌浆前后声速提高幅度评价灌浆效果。灌前检测利用I序灌浆孔或先导孔，灌后检查孔靠近原检测孔钻孔。4.2埋管为避免钻灌浆孔时碰到钢筋，在衬砌混凝土内预埋PVC管（导向管），以便给钻灌浆孔导向。预埋时管口紧贴模板，并与钢筋网扎牢。灌浆孔钻孔时从预埋导向管钻进。4.3钻孔斜井直线段固结灌浆孔人岩3.5m、4m，一次性钻进成孔。灌浆孔灌浆压力在4.5MPa以上，采用自下而上分段灌浆法，段长2 m。钻孔采用YT28型手风钻，施工时详尽地记录孔内情况，如破碎、掉块、夹泥、漏水等。4.4冲洗和压水（1）冲洗。灌浆钻孔结束后进行钻孔冲洗，冲洗水压采用8 0%的灌浆压力且不超过1MPa。裂隙冲洗冲至回水澄清后10 min结束。（2）压水试验。固结灌浆压水试验工作在钻孔冲洗结束后进行。固结灌浆孔灌前压水试验采用单点法，试验压力1MPa。压水时间为2 0 min，每5min读一次压水流量，连续4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1L/min，取最终值作为计算值。4.5制浆制浆模式为集中制浆，现场配浆。制浆站使用高速搅拌机制备原浆，用输浆泵将原浆输送到钻灌台车储浆桶。灌浆结束后，立即清洗好设备及管路，保持后续灌浆时的畅通。4.6灌浆试验（1）浆液试验。浆液试验主要内容是将不同水灰比、不同掺合料和不同外加剂的浆液，进行比重、黏度、浆液配制程序及搅拌时间、稳定性、流动性，以及凝结时间、析水率、沉淀速度、结石容重、强度、弹性模量和透水性等试验。（2）现场灌浆试验。斜井选择直线段前3 0 m作为灌浆试验区，根据设计要求选定试验孔布置方式、孔深、灌浆分段、灌浆压力等试验参数。试验旨在了解工程区围岩灌浆特性，检验灌浆措施的有效性。整理分析各序孔和检查孔的单位吸水率、单位耗灰量等试验资料，以90地基与基础处理工程获得合理的灌浆程序，灌浆工艺以及有效的灌浆参数。4.7固结灌浆灌浆采用高压灌浆泵，以3 0 m斜长段为一单元。斜井直线段固结灌浆遵循由低向高进行，环间分序、环内加密、孔口封闭、孔内循环。环内先灌I序孔，后灌序孔，全孔一次灌注、孔内循环式灌浆法。施工采用自动记录仪记录灌浆压力、注入率、水泥注人量等灌浆参数。固结灌浆采用单孔灌浆的方法，在注人量较小地段，同一环同一序上的灌浆孔可并联灌浆。并联灌浆的孔数可为2 3 个，孔位保持对称。4.8施工质量检查斜井固结灌浆质量检查以分析检查孔压水试验成果为主，灌浆质量检查自上而下逐步完成，压水试验检查在灌浆结束3 d进行，采用“单点法”。压水试验检查要求8 5%以上检查孔透水率不大于设计规定，不合格孔段的透水率值不超过设计规定值的150%，且不集中，则灌浆质量认为合格。1号引水上斜井固结灌浆I序孔单位水泥注人量10.15kg/m，序孔单位水泥注人量2.51kg/m，单位注人量符合随孔序增加呈递减的一般规律；固结灌浆完成总孔数18 7 8 个，检查孔数95个，压水段数95段，合格95段，合格率10 0%，透水率最大值0.41Lu，小于设计值的0.5Lu，满足设计要求标准。5结语长龙山引水单条上斜井固结灌浆施工斜长段超400m，固结灌浆超7 0 0 0 m。结合斜井开挖及混凝土施工期的布置，精心设计井下载人和作业平台及其提升系统。从台车安装到直线段固结灌浆结束前后历时5个月，顺利完成了固结灌浆施工和相应的质量检查，零安全事故，质量评定合格率10 0%，实现了超长斜井固结灌浆安全、高效、快速施工。长龙山电站上斜井直线段固结灌浆的顺利实施，为同类型抽水蓄能电站斜井固结灌浆施工及与前序作业的顺利衔接积累了经验。