苗尾导流洞固结灌浆生产性试验报告.doc

云南 澜沧江苗尾电站导流隧洞工程导流隧洞固结灌浆试验报告 水电十四局苗尾项目部2010年01月23日一、概述苗尾水电站位于云南省大理州云龙县旧州镇境内的澜沧江河段上，是澜沧江上游河段一库七级开发方案中的最下游一级电站，上接大华桥水电站，下邻澜沧江中下游河段最上游一级电站功果桥水电站。电站距大理、昆明公路里程分别为207km、544km。苗尾水电站开发任务以发电为主，电站建成后可改善下游灌溉用水条件，促进地方社会、经济与环境协调发展。电站正常蓄水位1408.00m，相应库容6.60亿m3，电站装机容量1400MW（4350MW），多年平均发电量64.45亿kWh，保证出力346.6MW。苗尾水电站枢纽建筑物主要由砾质土心墙堆石坝、左岸溢洪道、冲沙兼放空洞、引水系统及地面厂房等组成。砾质土心墙堆石坝坝顶高程1414.80m，最大坝高139.80m，坝顶轴线长576.68m，坝顶宽度12.0m，上游坝坡1:2.0，下游坝坡1:2.0。工程区内地层主要为中侏罗系花开左组上下段的变质岩和第四系的松散堆积物。中侏罗系花开左组岩性由砂质绢云板岩、变质钙质砂岩、变质石英砂岩、绢云石英砂岩及少量绿泥绢云千枚岩组成，第四系的松散堆积物主要为崩坡积层、冲洪积层和冲积层。电站施工区岩层总体产状为N520W，NEE或SWW7590，区内倾倒变形发育地段岩层倾角变缓为3070。受多期构造运动的影响，区内断层、层内错动带及节理较为发育，结构面的优势方向为NNE，次为NE。受区内特有的地形地貌、地层岩性和地质构造特征控制，工程区泥石流、崩塌、倾倒变形等不良物理地质现象较为发育。导流隧洞固结灌浆试验区部位的岩层为断层破碎带，岩体破碎，围岩不能自稳，变形破坏严重。属于类围岩。强风化弱风化上段的强卸荷带的变质石英砂岩、绢云板岩，岩体破碎，岩体呈薄层状，层间断层及层内错动带发育，结构面结合很差。二、试验区确定根据技术要求及招标文件要求，在进行固结灌浆以前需做固结灌浆生产性试验。固结灌浆生产性试验区根据监理批复的施工技术方案报审表【编号：（MIW/C1-(2010)-081】确定为2#导流隧洞1+008.821+052.82段。三、试验目的1、了解固结灌浆区域各岩层、部位的可灌性以及固结灌浆效果；2、提交有关的灌浆技术参数；3、推荐合理的施工程序，施工工艺及与之匹配的灌浆材料；4、确保更好的开展洞身固结灌浆。四、编制依据1、导流隧洞洞身段灌浆布置图（图号：H75J-8D4-18）2、施工招标文件技术条款3、水利水电工程钻探规程（DL501392）；4、水利水电工程钻孔压水试验规程（SL2592）；5、水工建筑物水泥灌浆施工技术规范（DL/T51482001）；6、相关指令和通知五、施工布置1、风、水、电的布置风：使用座式压和移动式压风机供风。水：采用混凝土浇筑时所架设的管路。电：采用开挖、混凝土浇筑所架设的变压器，由变压器的低压端接至工作面。洞内动力线与照明线分开布置。2、施工通道导流隧洞2#施工支洞下支洞为施工设备及材料运输和人员通行的主要施工通道。3、施工作业平台由于导流洞施工断面较大，灌浆工程量集中而且移动频繁的部位。拟采用钢模厂制造的灌浆台车作为施工作业平台，跟钢筋台车结构相同。底部用钢模厂制造的坐子，上部用1.5钢管搭到洞顶，各层台架高差2.0m，铺上5cm厚木板作为钻孔、作为灌浆施工作业平台。4、制浆、输浆系统 制浆由于导流洞固结灌浆试验区为导流洞出口段附近，制浆站搭设于导流洞出口靠近边坡位置，采用集中制浆，集中制浆站制备水灰比为0.5：1的纯水泥浆液，输送浆液流速为1.42.0m/s，各灌浆地点测定来浆密度，并根据各灌浆点的不同需要调整使用。5、生产废水、废浆排放系统钻孔灌浆会产生大量的污水，施工中主要设简易拦渣坝（施工中视实际情况设）进行沉淀排放，拦渣坝中的沉渣采用人工清理，5t自卸车运至弃渣场。废水集中抽排至现有的废水池内，然后抽出洞外。六、灌浆材料1、水泥：采用PO42.5水泥，由项目部统一采购后直接运送到现场水泥库或现场供料平台。库存水泥应满足生产的需求量并保证库存时间不能太久，使用前须对水泥作出鉴定，不合格及受潮结块的水泥不得使用。2、水：灌浆用水应满足拌制水工砼用水的要求；3、砂：灌浆需用的砂子采用质地坚硬澜沧江河砂，要求砂子粒径不大于2.5mm，细度模数不大于2.0，含泥量和有机物含量不大于3%。4、其他：根据施工情况要求，浆液中可以加入适当的外加剂，但掺和量应通过试验确定，对外加剂的性能作出鉴定后方可使用，所有能溶于水的外加剂必须以水溶液状态加入。七、钻孔灌浆主要设备的选择1、钻孔设备：按孔深、孔径要求配备不同的钻孔机械。（1）、手机钻：手风钻主要选TY28，用于隧洞回填灌浆、固结灌浆孔造孔施工。（2）、地质钻：用于孔径大于50mm固结灌浆灌前、灌后声波孔的钻孔。2、灌浆设备的选择（1）、浆液搅拌机：所选用搅拌机的转速和能力必须与所配制浆液的类型和灌浆泵的排量相适应，并保证能连续均匀地拌制浆液。（2）、灌浆泵：采用杭州钻探机械厂生产的SGB6-10型灌浆泵，其最大工作压力为10Mpa，每分钟最大排量近100L，完全能满足施工要求。（3）、自动记录仪：灌浆记录选用水利部长江科学院生产的GJY-型三参数自动记录仪，仪器出厂前必须通过质量鉴定，并每年进行一次检验校定。八、钻孔灌浆施工技术要求及施工工艺1、施工准备（1）、对所有灌浆孔进行分序及编号。（2）、编写作业指导书，进行技术交底。让施工人员熟悉施工参数、技术要求、施工特点、施工顺序及分序（灌浆分两序进行）情况，掌握操作规程、规范及施工进度。（3）、布置风、水、电、输浆管路及制浆系统，并检查风、水、电、输浆管路是否满足施工要求；试运行制浆系统，确定制浆系统供浆能力、配制能力、供浆范围。（4）、准备施工材料，进行材料验收和检验并上报监理人。（5）、搭设施工平台或制作施工平台车；搭设安全防护栏，挂设安全网；2、钻孔施工（1）、钻孔严格按照设计图纸进行，混凝土浇筑时严格按照设计图纸和有关部门的文件进行预埋管的安装埋设，用风动钻机从预埋管造孔至深入岩石至设计孔深，所有钻孔统一编号。因故变更孔位应征得监理同意。钻孔结束，应报请质检、监理进行验收，检查合格，并经质检、监理签认后，方可进行下一步操作。（2）、在钻孔结束后，采用压力水进行敞开式冲洗，冲净孔内岩粉及泥渣至回水澄清。（3）、钻孔冲洗结束后，灌浆前每个孔均应进行裂隙冲洗，裂隙冲洗压力为灌浆压力的80%并不大于1.0Mpa，若钻孔时孔内无返水，则不进行裂隙冲洗。裂隙冲洗结束24h内应进行该孔的固结灌浆施工，否则应对该孔重新进行冲洗。3、简易压水试验在固结灌浆前，选总孔数的5%进行简易压水，简易压水结合裂隙冲洗同时进行，压水压力为灌浆压力的80%并不大于1.0Mpa，采用自动记录仪进行记录，每35分钟记录一次读数，压水结束后，取最后的流量值计算透水率，计算公式为：q=Q/PL其中：q：该孔段的透水率（Lu） Q：最后一个读数的压入流量（L/min） P：作用于该孔段并对应最后一个流量值的全压力（Mpa） L：压水试段的段长。4、灌浆：（1）、灌浆施工工艺灌浆施工工艺见施工工艺流程框图。施工工艺流程框图施工前准备工作水水泥砂测 量 放 线 计量搅 拌 机钻 机 就 位过 滤钻 孔送 浆 机钻孔验收配制标准浆液裂 隙 冲 洗灌 浆 机灌 浆自动记录仪达到结束标准下 一 孔（2）、施工方法 固结灌浆采用孔外循环式灌浆，灌浆流程图如下图所示：A. 固结灌浆孔造孔采用高速风动钻机沿预埋管施工，如预埋管发生变形或弯曲导致不能顺原孔施工，可从预埋管旁边自混凝土中直接钻孔，但孔位误差不得大于10cm。B. 固结灌浆按环间分序、环内加密的原则施工，两个次序进行施工，衬砌混凝土达到70%设计强度后可先进行底板和边墙固结灌浆孔的施工，顶部固结灌浆孔须待回填灌浆检查结束后才能施工。C. 试验区孔深为入岩5.0m,采用一次造孔完成，一次性灌浆。D. 灌浆压力：固结灌浆压力0.5MPa。E. 灌浆浆液浓度采用3:1、2:1、1:1、0.6（或0.5）：1四个比级，浆液变换按如下原则进行：当压力保持不变，注入率持续减小时，或注入率保持不变而压力持续升高时，不得改变水灰比；当某一级浆液的注入量已达300L以上或灌注时间已超过1h，而压力和注入率均无明显变化时，加浓一级浆液；当注入率大于30L/min时，可越级变浓。F. 灌浆结束标准：在规定灌浆压力条件下，当注入率不大于1L/min后，继续灌注30min可结束灌浆。G. 封孔：灌浆结束后，人工采用干硬性水泥砂浆将灌浆孔封堵密实，孔口压抹平整。5、灌浆质量检查与验收（1）、固结灌浆质量检查在相应部位灌浆结束3-7天后进行，检查孔由现场监理和施工技术人员根据灌浆成果表定，其数量宜为灌浆孔总数的5%并保证每个灌浆单元最少有一个检查孔。灌浆质量检查采用单点法压水试验和灌前灌后声波对比检测。（2）、固结灌浆达到标准为：灌浆结束后，检查孔各孔段透水率小于5Lu为合格。如某孔段透水率大于5Lu，压水结束后作灌浆处理，透水率小于或等于5Lu，则全孔压水结束后一次性进行封孔处理。（3）、合格标准：80%以上试段的透水率不大于设计规定，其余试段的透水率不超过设计规定值的150%，且分布不集中，可认为灌浆质量符合要求。九、灌浆试验成果 2#导流隧洞固结灌浆试验区共安装三个抬动变形观测，观测孔位置及观测结果见下表。表一 观测孔位置及观测成果表编号桩 号部位抬动观测值灌浆压力Mpa压力峰值T11+014.82底板00.50.60T21+020.82左边墙00.50.56T31+026.82右边墙00.50.57表二 固结灌浆试验区1+008.821+028.82综合统计表试验区桩号灌浆次序灌浆长度（m）总耗灰量(t)单位耗灰量kg/m灌前透水率(lu)灌后压水透水率(lu)灌前声波值(m/s）灌后声波值(m/s）最大值最小值平均值孔数最大值最小值平均值设计标准灌后透水率最大值最小值平均值最大值最小值平均值2#1+008.821+028.82序36072.4797.9627.36201.12574.66717.8532.7251.60404029033516.25421934193858.5序27016.59206.962.8861.4528.588.418.495合计63088.994797.962.88141.26774.6678.4125.80十、灌浆试验效果检查及质量分析 1、灌浆效果分析 试验段灌浆结束后，及时进行资料整理，提交给监理申请灌浆质量检查。灌浆质量以监理工程师确定的检查孔压水试验成果为主，声波检测为辅，结合灌浆成果进行综合评定。从灌浆综合统计表看2#导流隧洞试验区吃浆量比较大，序孔最大单耗774.52 Kg/m，最小单耗27.36 Kg/m，序孔最大单耗206.96 Kg/m，最小单耗2.88Kg/m，、孔合计平均单耗水泥141.26Kg/m。其中序孔平均单耗为：201.12Kg/m，序孔平均单耗为：61.45 Kg/m，、灌浆量级差比较大，序孔比序孔减少69.45，符合灌浆规律。固结灌浆灌前透水率为25.80Lu，灌后透水率为1.60Lu,灌后比灌前透水率减少94%，符合灌浆的一般规律。结合灌浆试验过程检查结果分析，本次灌浆试验所使用的材料、设备及机具满足规范和本工程高压灌浆施工要求。2、灌浆质量分析 本次灌浆试验，严格按照灌浆规范、施工技术要求、监理工程师指令施工。从试验段的灌浆成果综合统计表来看，灌浆孔段单位耗灰量随灌浆次序的加密而逐渐减小。灌后检查结果岩石透水率比灌前减少94，而且均小于合格标准（5Lu），孔段合格率100。说明经过各次序孔灌浆，开挖和地质原因产生的裂隙或破碎带以及砼与基岩接触得到固结，围岩整体性和抗变形能力得到很大程度的改善，形成一个统一的整体。从灌前灌后单孔声波测试看灌前最大值4040m/s，最小值2903m/s，平均值3516.25m/s，灌后最大值4219m/s，最小值3419m/s，平均值3858.5 m/s，经过固结灌浆后声波值均有所提高。综上所述，此次灌浆试验效果良好，达到设计目的。对设计所提的灌浆施工工艺及技术参数进行了验证。3、施工工艺和技术参数的验证固结灌浆施工，目的是使基岩及其与砼接触面在灌浆压力作用下得到与浆液的充分固结，同时又要保证砼不被灌浆压力所破坏。确保导流洞在下闸蓄水之前能安全运行。从试验过程及结果来看，运用此施工工艺不仅能确保灌浆质量，而且能保证砼不会被灌浆压力破坏。序孔灌浆时浆液通过裂隙串至接触面压力作用于砼，接触面张开后将与灌浆孔连通，浆液通过灌浆孔冒出，同时降低了接触面的压力避免对砼造成破坏，这又为砼安全提供了一个保障。序孔灌浆时，通过序孔灌的浆液岩石与砼形成了一个整体，同时按照灌浆施工的一般规律，此时孔段吸浆率较小，只要通过压力阀控制好灌浆压力，是不会对砼造成破坏的。结合灌浆检查成果分析，采用3:10.6（或0.5）:1的浆液、0.5MPa的灌浆压力既不会对砼产生破坏，又满足灌浆质量要求，说明运用原设计压力进行灌浆是合理的。十一、试验结论1、施工工序：灌浆分序采用环间分序、环内加密的原则全孔一段灌浆结束。2、灌浆方式方法：孔口封闭、孔外循环。3、灌浆孔布置：间排距3.0m全断面18孔布置，孔深入岩5.0m，孔向为径向。4、灌浆压力：0.5MPa一段灌浆。5、浆液配比： 3:1、2：1、1:1、0.6（或0.5）：1四个比级，按DL/T 5148-2001灌浆规范变换使用。6、结束标准：在设计灌浆压力下,注入率不大于1L/min,继续灌注30min结束。7、固结灌浆试验区平均单耗大于设计单耗80120Kg/m，达到141.62Kg/m。十二、建议1、根据试验区固结灌浆施工过程及资料分析，灌浆过程中开灌时下浆量都较大，建议把原先3:1、2:1、1:1、0.6（或0.5）：1水灰比改为2:1、1:1、0.8:1、0.6（或0.5）：1四个比级。十三、附件1、导流洞固结灌浆13单元成果图2、2#导流隧洞第13单元固结灌浆成果汇总一览表3、第13单元试验区综合统计表4、13单元透水率及单耗频率曲线