长江三峡水利枢纽左岸电站厂房封闭帷幕灌浆论文

长江三峡水利枢纽左岸电站厂房封闭帷幕灌浆论文（共2篇）

篇1：长江三峡水利枢纽左岸电站厂房封闭帷幕灌浆论文

长江三峡水利枢纽左岸电站厂房封闭帷幕灌浆论文

三峡左岸电站厂房封闭帷幕灌浆左侧在厂前区处与山体相接，右侧在安Ⅲ处与厂坝主帷幕相接，使左岸厂房、厂坝基础形成一个封闭的抽排系统。三峡水利工程枢纽基础为前震旦系闪云斜长花岗岩，浅层微细爆破裂隙较发育。

1、施工概况

长江三峡水利枢纽左岸电站厂房原设计封闭帷幕灌浆为单排孔，孔距为2.5m。施工中因孔内涌水现象普遍、终孔段单位注入量偏大，在原排帷幕线下游0.2m增加一排封闭帷幕灌浆孔，孔距为2.5m，与原排孔对应相间布置;原终孔段单位注入量偏大的部位终孔孔深对应加深10m，1-6号机组段由于浅层岩体微裂隙发育，单孔6.0m以采用丙烯酸盐化灌材料灌注，其余为水泥灌浆。

2、施工控制

2.1浆材与设备检测

2.1.1材料与制浆帷幕灌浆采用强度等级42.5级普通硅酸盐水泥，新鲜、无受潮、无结块，细度要求通过80μm方孔筛，筛余量小于5%。

现场建立集中制浆站按0.5：1比级制浆(加高效减水剂UNF-5，掺量为水泥重量的0.7%)―高速搅拌―3台湿磨机串联湿磨(细度抽检合格标准d95<40μm)―现场按需要调配浆液比级―普通搅拌―灌浆。

2.1.2设备检测每个单元开工前，要求提供现场钻机、水泵、灌浆泵、测斜仪、自动记录仪、湿磨机及各类仪表等检测报告单，并经现场试运行，确认正常后方开始施工。

2.2灌浆

2.2.1灌浆方法帷幕灌浆孔第一段采用阻塞器封闭，孔内循环的方法;第二段及以下各段采用孔口封闭，自上而下分段，孔内循环灌浆。

2.2.2灌浆压力

在灌浆前观测涌水压力，实际灌浆压力为设计压力+涌水压力。

2.2.3浆液及浆液变换灌浆浆液以湿磨细水泥浆液为主，变浆标准按设计要求执行;湿磨细水泥浆液水灰比(重量比)采用2：1、1：1、0.6：1三个比级，普通水泥浆液水灰比采用2：1、1：1、0.8：1、0.6：1、0.5：1五个比级，开灌水灰比均为2：1开灌(当压水试验漏水量大于40L/min时先灌注普通水泥浆液，待注入率小于10L/min后，再改用湿磨细水泥浆液灌注)。

3、原排帷幕成果分析

3.1压水试验透水率与孔序关系分析

Ⅰ序孔平均透水率3.08Lu，Ⅱ序孔平均透水率1，56Lu，Ⅲ序孔平均透水率0.84Lu(除厂前区部位Ⅲ序孔由于岩面漏水致透水率为24.2Lu外)，qⅠ>qⅡ>qⅢ，随着孔序的增加，平均透水率呈递减趋势，符合一般分序灌浆规律。

3.2平均单位注入量与孔序关系分析

Ⅰ序孔平均注入量66.35kg/m;Ⅱ序孔平均注入量21.85kg/m;Ⅲ序孔平均注入量19.52kg/m，CⅠ>CⅡ>CⅢ，随孔序增加，单位平均注入量呈明显递减趋势，符合一般分序灌浆规律。

4、原帷幕灌浆特殊处理措施

4.1涌水情况与施工采取的措施

4.1.1原帷幕孔施工情况出现涌水段为232段，涌水压力在0.02-0.31Mpa之间。涌水发生较多的.在灌浆孔段的第1、5、7、8段，次为第4、6段部位。涌水段出现无规律性。

施工中对每一涌水段，灌前要进行涌水流量、涌水压力的测量、记录。对涌水量较大的孔段要进行2-3天时间的观测。

4.1.2施工中对涌水段采用以下处理措施提高灌浆压力：处理灌浆压力采用设计灌浆压力与测出涌水压力两者之和为实际控制压力。即涌水段灌浆压力=设计灌浆压力+涌水压力。屏浆：灌浆达到结束标准后，采用屏浆措施，且屏浆时间不少于1h。闭浆待凝：屏浆结束后，一般浆待凝24h，个别为48h。待凝结束后重新扫孔至孔底，未出现涌水，满足设计要求。

4.2终孔段发生灌前压水q>1Lu及单耗C≥20kg/m的孔较多，终孔段大于1Lu的共计47段，共加深235m

5、加强排帷幕

根据施工中发生的情况三峡质量检查专家组的建议在原帷幕下游侧0.2m处增加一排加强帷幕。

5.1灌浆处理施工

由于浅层微细裂隙发育，透水率较大而水泥浆注入量较小，为此1-6号机组段单孔上部6.0m改用丙烯酸盐材料化灌处理，下部为水泥灌浆处理。

化灌施工(1-6号机单孔上部)1-6号机组段设计共布76个孔，完成化灌工程量459.71m。总注入量6644.9L，平均单位注入量15.31L/m;灌前平均压水量1.28L。

处理结果分析1-6号机组段单孔上部采用化灌材料丙烯酸盐灌浆，解决了水泥浆液不能灌入微细裂隙的问题，灌后压水q=0Lu，化灌扫孔后孔内无涌水，表明效果良好;1-6号机组段单孔下部水泥灌浆段平均透水率q=0.362Lu<1Lu，满足设计要求。

6、质量检查与评定

检查孔压水检查透水率最大为0.204Lu，最小为0Lu，平均值为0.024Lu<1Lu，满足质量标准;96%的检查孔岩心采取率达90%以上，达到设计标准的要求。左厂封闭帷幕灌浆单元优良率100%，分项工程优良率100%，评为优良工程。

7、结束语

细微裂隙发育的花岗岩体进行帷幕灌浆时因周围库水位较高而导致涌水现象普遍，采取磨细水泥，加浓开灌水灰比，适当提高灌浆压力是一种有效处理手段。浅层微细裂隙发育，透水率大而单耗小的花岗岩，经过湿磨细水泥灌浆后灌注丙烯酸盐(丙烯酸钙镁盐)材料，能将细微裂隙填充，可根本解决涌水问题，说明这种微细裂隙发育的岩体中进行水泥、化学复合灌浆方法是成功、有效的。同时，为国内一直因原材料而昂贵、对人和环境毒害大的化学灌浆开辟了一条新的浆材选用路线。

全面、严密、严格的质量控制措施是帷幕灌浆施工质量的有效保障。

篇2：长江三峡水利枢纽左岸电站厂房封闭帷幕灌浆论文

1.1 工程概况

水布垭水利枢纽位于湖北省西部清江中游河段巴东县境内, 是一等大 (1) 型水利水电枢纽, 主要建筑物级别为I级, 次要建筑物级别为II级。枢纽主体建筑物有:混凝土面板堆石坝、左岸溢洪道、右岸地下式电站厂房、放空洞和渗控帷幕等。

渗控帷幕是为满足枢纽工程建筑物对渗流控制的要求而设, 其作用是防止建筑物基础发生渗透破坏, 保证各主要建筑物的运行安全及完建后库区的蓄水容量。水布垭水利枢纽帷幕线路是从河床部位沿面板坝趾板轴线起至左右岸坝肩, 左岸延伸过溢洪道以后折向下游经邹家沟接栖霞组第3段岩层出露高程400m处, 右岸延伸穿过F2断层以后接志留系纱帽组岩层。左岸帷幕线路长1550m。左岸渗控帷幕绝大部分在灌浆平洞中钻灌施工, 灌浆平洞 (台) 所在高程分别为407m、350m、300m、240m、200m。

水布垭左岸407m高程平台帷幕灌浆为左岸的渗控施工五层灌浆平洞 (台) 的最上层, 轴线长667.87m。根据岩石风化的一般规律, 岩石风化程度度由深到浅逐渐增强, 左岸407高程作为帷幕灌浆的最上层, 表层主要为第四纪冲积层, 覆盖层埋深厚, 帷幕轴线上地质条件复杂, 岩溶、断层、裂隙极其发育。

1.2 基本工程地质条件

左岸帷幕穿过的地层主要为:二叠系下统茅口组 (P1m1~2) 、栖霞组 (P1q1~15) , 防渗帷幕体的依托主要是P1q3、P1q2、P1q1地层。穿过帷幕线路的断层按走向分为NNW、NNE和NE三组。对左岸防渗有重大影响的断层主要有F3、F12、F13、F14等, F3、F12、F13断层穿过右岸趾板线, 与帷幕线交角大, 沟通库内、库外;地质勘查揭露渗控帷幕轴线上存在溶沟、溶槽、溶缝、溶洞、落水洞等各种岩溶类型。

左岸407m高程帷幕灌浆主要穿透的是二叠第下统栖霞组, 主要为强岩溶化相间的地层, 地表、地下岩溶十分发育。左岸407高程帷幕灌浆受F12断层影响尤其明显, 受F12断层控制的K9溶槽发育充分, 溶槽下切深、上部最宽处达30 m、下部宽3~4m, 呈近SN向穿过溢洪道底板, 往南向库内延伸、往北向幕体延伸。F12断层在溢洪道控制段左侧有明显的溶洞出露, 钻孔过程中有多处临空面有黄泥水流出, 灌浆时伴有浆液流出现象。对上述溶岩类地质缺陷区的处理407m高程帷幕灌浆的重点工作。

2 帷幕灌浆设计

水布垭水利枢纽渗控帷幕为悬挂式帷幕, 上、下层帷幕之间采用平洞衔接帷幕连接, 形成封闭式帷幕。左岸407m高程因地质条件复杂, 帷幕孔布置为近岸段布置三排、斜孔, 远岸段布置两排、直孔。水布垭水利枢纽防渗帷幕控制在400m高程, 400m高程以上孔段基岩部分进行固结灌浆, 覆盖层发育部分采用“套管跟进法”钻孔, 400m高程以下孔段进行帷幕灌浆施工。帷幕灌浆按照先下游排、再上游排、最后中间排的顺序施工, 同排帷幕孔上又分三个次序孔, 先Ⅰ序孔再Ⅱ序孔最后施工Ⅲ孔, 全部三排施工结束后对吸浆量大的部位增补加密孔进行加密灌浆处理。

3 主要技术要求及参数

3.1 固结灌浆

3.1.1 钻孔

固结灌浆采用XY-2、XY-2PC型回转式地质钻机及金刚石钻头造孔采用“套管跟进法”钻进施工, 400m高程以上孔径不小于110mm, 钻进过程中应随时纠偏保证钻孔的垂直度, 从地表至400m高程处, 一次钻进到位, 作为一段进行固结灌浆。

3.1.2 固结灌浆

左岸400m高程以上孔段基岩部分的固结灌浆施工, 分两序施工;其中帷幕灌浆的Ⅰ、Ⅱ序孔作为固结灌浆的Ⅰ序孔, 帷幕灌浆的Ⅲ序孔作为固结灌浆的Ⅱ序孔;灌浆压力Ⅰ序孔0.3MPa, Ⅱ序孔0.5 MPa;灌浆水泥浆液采用3、2、1、0.8、0.5共5个比级;灌浆结束条件为:吸浆率不大于1.0L/min后延灌30min。

3.2 帷幕灌浆

3.2.1 钻孔

(1) 钻孔:采用XY-2、XY-2PC型回转式地质钻机及金刚石钻头造孔, 孔位测放采用美国天宝公司生产的3602DR型全站仪定位, 孔位偏差±10mm。

(2) 段长划分:400m高程以下的帷幕灌浆施工, 帷幕灌浆段长为:第一段3m, 第二段2m, 以下各段5m, 终孔段不大于8m, 特殊情况可缩短段长。

(3) 孔径:帷幕灌浆第一段 (深入400m高程以下3m) 孔径不小于91mm, 终孔孔径60mm。

(4) 测斜:帷幕灌浆在每段钻进中, 利用KXP-1型地质测斜仪跟踪测斜纠偏, 钻孔孔深20m以内严格控制钻进参数, 及时测斜, 必要时进行纠偏。钻孔孔斜按表1进行控制:

3.2.2 帷幕灌浆要求

(1) 400m高程以下孔段帷幕灌浆采用“小孔径、孔口封闭、孔内循环法”, 第一段灌浆结束后埋设孔口管, 即孔口管以深入400m高程以下3m进行控制。

(2) 钻孔冲洗采用孔底导水孔口敞开法冲洗, 钻孔冲洗结束标准为回水澄清后10min结束;原则上帷幕灌浆孔第1~4段在灌浆前应进行裂隙冲洗, 但现场施工过程中遇到掉钻、孔内严重失水等地质缺陷孔段时可不进行裂隙冲洗, 压水实验采取简易压水法。

(3) 灌浆压力分为以下两种情况:

一般地质条件下帷幕灌浆压力控制如表2所示:

地质缺陷发育区帷幕灌浆压力控制如表3所示:

(4) 浆液变换:帷幕灌浆采用六级水灰比 (重量比) 5:1、3:1、2:1、1:1、0.8:1、0.5:1, 开灌水灰比5:1;灌浆过程中, 当灌浆压力保持不变, 注入率持续减小, 当注入率不变, 压力持续升高但不超过规定压力时, 不得改变水灰比;当注入率大于30L/min时, 视具体情况可越级变浓;当某一级浆液注入量达300L以上或灌注时间达1h以上, 灌浆压力和注入量均无明显变化时, 可改浓一级水灰比的浆液灌注。

(5) 结束条件:在最大设计压力下, 灌浆孔各段注入率不大于1.0L/min时, 保持回浆压力不变, 采用孔内循环的灌浆方式 (大循环自动记录与人工记录校验) 延续灌注90min, 且在孔段最大设计压力下总灌时间≥120min。

(6) 封孔:终孔验收后进行终孔段灌浆, 灌浆结束后进行“置换和压力灌浆法”封孔, 射浆管距孔底不得大于50cm, 封孔浆液配合比为0.5:1, 封孔灌浆压力采用该灌浆孔的最大灌浆压力。

4 地质缺陷发育区帷幕灌浆

从左岸高程407m帷幕灌浆施工过程中揭露出来的均属于中小规模的复杂地层, 能够通过特殊灌浆方法处理的, 按照正常施工程序处理。主要地质缺陷发育类型及帷幕灌浆措施如下:

4.1 软弱夹层的处理

左岸407m高程灌浆过程中, 在多个部位揭露出多处软弱夹层, 主要充填物以松散溶蚀物和黄泥为主。钻孔过程中呈现出以下共同特点:钻孔过程中突然严重失水、塌孔, 且有不同程度的掉钻现象;钻孔时有大量黄泥出现, 在进行压水和灌浆时有大量黄泥或部分溶蚀物从邻近孔挤出或溢出。对于这类地层采取如下灌浆措施:

控制每次钻孔钻进段长。钻孔段长控制在1.5米以内, 以保证短段长、多次对软弱夹层的冲洗。

加大冲洗压力和冲洗次数。在钻孔过程中加大水压进行冲洗, 单段次孔段终孔后采用大量水反复冲洗, 尽可能将黄泥及溶蚀物冲洗干净;

水泥砂浆灌注。对于一些孔段在长时间冲洗后仍然不能冲洗干净的, 可采用与钻杆同径钻头扫孔至原孔深并确保射浆管出口在本次处理的1.5m软弱夹层范围内, 采用3SNS型砂浆泵分次定量灌注0.5:1:1~0.5:1:2的水泥砂浆至孔口有回浆后, 孔口封闭加压0.2~0.3Mpa, 吸浆率为0后即可结束;

砂浆灌注处理穿越软弱夹层。孔口封闭待凝1至2天后, 采用1~3的步骤, 利用上述砂浆灌注的方法处理软弱夹层带, 要穿越软弱夹层至少1.5米;

正常标准复灌。砂浆灌注穿越软弱夹层后再待凝2~3天后, 重新对软弱夹层带按帷幕孔要求分段扫孔复灌水泥净浆, 按正常灌浆标准结束灌浆。

4.2 断层破碎带处理

左岸407m高程灌浆穿越了多处断层破碎带, 此类地层在钻进过程中显著特点是钻进速度快、失水严重、易掉块出现孔内卡钻事故, 可根据岩芯鉴定及前期的地质勘探资料分析准确判定。因为这类地层岩石破碎, 与帷幕线的交角较大, 渗径较远, 我们采用了如下的处理方法:

钻进时降低给进压力和转速, 缩短段长 (一般不超过1.5米) , 可分段处理;

取消裂缝冲洗。如遇断层破碎带, 钻孔结束后可不进行裂缝冲洗以防止坍孔;

浓浆或水泥砂浆回填灌注。先将常规压涨式阻塞器阻塞在缺陷孔段顶部, 采用低压、浓浆、限流、限量等常规处理措施, 灌注1000L水灰比为0.5:1 (重量比) 的浓水泥浆液后改用0.5:1:1 (重量比) 的水泥砂浆;

水玻璃化学灌注。如果灌注水泥砂浆效果不明显, 吸浆量没有减小的趋势, 可添加2% (体积比) 水玻璃的浓水泥浆液进行灌注。

水泥砂浆复灌。化学灌浆结束后待凝24小时后扫孔, 灌注0.5:1:1 (重量比) 水泥砂浆, 若有回浆采取限压、限流措施, 然后逐步升压至达到结束标准, 若无压无回则继续循环上述措施直至灌浆结束。

每段次灌浆处理结束后, 待凝1~2天再进行下一个段次的钻灌施工。

4.3 岩溶洞穴处理

岩溶洞穴根据规模可分为大规模的岩溶洞穴和中小规模岩溶洞穴。大规模的岩溶洞穴只能采用混凝土回填后再作帷幕复灌处理, 本工程揭露出来的均为中小规模岩溶洞穴, 对此类岩溶洞穴处理的基本思路是先进行水泥砂浆回填, 待凝后复灌水泥浆的方法进行处理。主要采取的灌浆处理措施如下:

采用自流式直接向孔内注入拌制好的水泥砂浆。起始配比采用水:水泥:砂=0.5:1:1 (重量比) , 根据灌浆情况逐步加大砂率, 最大采用了水:水泥:砂=0.5:1:2 (重量比) 的配比;亦可采用边投放粗砂边灌注水泥浆方式进行回填。

分次定量灌注砂浆, 每次最大灌入量按10~15m3控制, 再待凝1~2天后扫孔复灌。多次灌浆无明显效果时改用添加2% (体积比) 水玻璃的浓水泥浆液进行灌注。

回填处理结束后, 待凝2~3天再扫孔按帷幕灌浆要求对本段进行最后的灌浆处理。

较大规模溶洞的特殊处理方法。溢洪道左侧F12断层地质缺陷发育明显, 在L1-1-Ⅰ-169孔钻进过程中出现了严重掉钻、失水无回水现象, 在帷幕轴线上距该孔1m处钻设一个孔径Ф168mm的孔, 使用GeoVista-OBI40型井下数字成像勘测仪进行孔内摄像表明该部位存在一个直径约为8m的溶洞。对该溶洞的处理首先采用C15/1混凝土进行回填, 然后扫孔, 按照常规帷幕灌浆的方法进行灌浆。

5 灌浆成果分析

5.1 灌浆综合统计分析

从表4可以看出:

(1) 透水率分析:下游排Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ序孔透水率分别为265.98Lu、104.88Lu、41.71Lu, 上游排Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ序孔透水率分别为58.26Lu、23.27Lu、7.41Lu, 中间排Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ序孔透水率分别为14.11Lu、4.48Lu、3.35Lu、加密孔透水率为1.34Lu, 可以看出随着排序、孔序的增加, 透水率递减较明显, 说明取得了较好的灌浆效果。透水率呈明显的收敛状态, 如图4所示:

(2) 透水率频率区间分析:通过透水率频率区间分析可以看出, 随着灌浆排序、孔序的增加, 压水透水率吕荣值小的段数越来越多、压水透水率吕荣值大的段数越来越少, 符合一般灌浆规律。

(3) 单位注灰量分析:随着排序、孔序的增加, 孔段单位注灰量逐次递减, 符合一般灌浆规律。下游排与上游排、上游排与中间排的递减率分别为22.5%、57.8%;在各排中, 随孔序的增加单位注灰量基本上也呈递减趋势, 其中下游排的Ⅲ序孔比Ⅱ序孔水泥耗量大, 主要原因是下游排Ⅰ序孔与Ⅱ序孔施工中投放大量的砂进行缺陷处理并未计算在水泥耗量之中。

(4) 单位注灰量区间频率统计分析:随着排序、孔序的增加, 单位注灰量逐渐向较小的区间靠拢。

5.2 检查孔成果分析

左岸407m高程帷幕灌浆施工完成后, 根据地质勘察报告并结合灌浆资料, 在中间排轴线上共布置了30个检查孔, 孔深与中间排帷幕灌浆孔孔深相同。检查孔钻孔采用Φ76mm金刚石钻头取芯钻进, 通过钻进获取的岩芯中水泥结石较多, 表明岩溶、裂隙得到了较好的充填, 灌浆效果比较明显。

检查孔压水试验中, 采用“分段阻塞、单点法”进行压水, 30个检查孔共计356段, 压水试验压水压力第1段为0.8Mpa, 其它孔段为1.0Mpa, 结果表明灌后压水试验透水率q<1Lu的共296段, 占83.1%, 1.0Lu<q≤3.0Lu的共56段, 占15.7%;3.0Lu<q≤5.0Lu共1段, 占0.3%, q>5Lu共3段, 占0.8%, 透水率q>3Lu孔段集中在K9溶槽和F12断层地质缺陷发育区, 为达到设计要求对透水率大的部位进行了补孔灌浆, 407m高程帷幕防渗均达到设计标准渗控效果良好。

6 结束语