藏木电站厂房固结灌浆试验成果分析
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【摘要】藏木河床厂房范围内覆盖层厚16.7～38.9m，由冰水堆积的含漂砂卵（碎）砾石层（fglQ3）和冲积含漂砂卵砾石层（alQ4）组成，结构松散，不能满足基础要求，需挖除。Ⅳ级岩体强卸荷、弱风化，岩体厚0.2～21.7m，岩体完整性差，裂隙发育，风化较严重，结构松弛，岩体质量差，不能满足基础要求。Ⅲ1级岩体若卸荷、弱风化，岩体厚7.6～26.7m，地基强度高，岩体完整，可满足地基要求。为了测试出灌区内岩石的相应承载力状况，对加固厂房基础固结灌浆所需的材料，施工工艺流程和方法等进行生产性试验，验证原设计参数的合理性、适用性，并提出适宜的施工建议，以保证厂房基础承载力满足设计要求的目的。通过试验取得灌浆可靠技术参数及施工工艺，为本灌区后续固结灌浆的全面开展及优化灌浆工作做准备。
【关键词】藏木电站 固结灌浆 试验
中图分类号：TU271.1 文献标识码：A 文章编号：
概述
工程概况
藏木水电站是雅鲁藏布江干流中游桑日至加查峡谷段规划5 级电站的第4 级，上游衔接街需电站，下游为加查电站。工程位于自治区山南地区加查县境内，坝址距山南到林芝的省道（S306）约7km，距加查县城约17km。加查县城距山南地区行署泽当镇约140km，距拉萨约325km，对外交通较方便。
本工程为二等大(2)型工程，开发任务为发电，无航运、漂木、防洪、灌溉等综合利用要求。坝址控制集水面积157668km2，占我国境内全流域面积240480km2 的65.6%，坝址处多年平均流量1010m3/s。正常蓄水位3310.00m，相应库容0.866 亿m3，调节库容0.13 亿m3，校核洪水位3310.61m，死水位3305.00m，电站具有日调节能力，坝后式厂房内安装6 台85MW 发电机组，总装机容量510MW，设计引用流量1071.3m3/s，额定水头53.5m，多年平均年发电量25.008 亿kW.h。
工程地质
厂房及安装间自然边坡高陡，地形完整，无沟谷切割。3240～3270m自然坡度为25～35°，分布覆盖层块碎石土层，厚一般5m～10m，结构松散，架空明显，稳定条件较差；高程3270m以上自然坡度50～60°，大多基岩。边坡岩体坚硬较完整，宏观上呈块状、次块状结构为主，部分镶嵌碎裂结构，岩体质量较好，自然边坡整体稳定。3320m高程以上分布小规模的拉裂及危岩体。
工程项目
本工程钻孔与灌浆施工包括厂房（安装间）的基础固结灌浆、勘探孔、观测孔等工作项目，同时包括建设单位和监理工程师指示的其他钻孔灌浆作业及相关的配合工作。
试验区的选择与布置
藏木电站厂房基础固结灌浆试验区选在2号机上游块，部位坐标为厂(横)0+09.50～厂(横)0+031.59，厂(纵)0-011.50～厂(纵)0+000.00。
固结灌浆试验区布设四排固结灌浆孔，孔排距3m×3m，共布置28个固结孔，并分两序施工。固结灌浆总段长182.0米。
施工依据
（1）《水工混凝土试验规程》DL/T5150-2001；
（2）《水工混凝土施工规范》DL/T5144-2001；
（3）《水工混凝土外加剂技术规程》DL/T5100-1999；
（4）《混凝土拌和用水标准》JGJ63-1989；
（5）《水利水电工程钻孔压水试验规程》SL25-1992；
（6）《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》DL/T5148-2001；
（7）《水利水电工程岩石试验规程》SL264-2001；
（8）《水利水电工程物探规程》SL326-2005；
（9）《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》GB175-1999；
（10）本工程招投标合同文件、设计文件、业主和监理工程师指示等
完成工作量
试验区完成工程量见表3-1。
完成工程量表
施工程序及施工工艺
施工程序
总体施工程序：抬动变形观测孔钻孔、测试仪安装物探测试孔钻孔、灌前测试、临时封孔保护第Ⅰ序固结灌浆孔钻孔、灌浆、封孔第Ⅱ序固结灌浆孔钻孔、灌浆、封孔检查孔钻孔、压水试验、灌浆、封孔物探测试孔灌后扫孔、测试、封孔抬动变形观测孔封孔。
施工工艺
钻孔
钻孔布置：所有灌浆孔都严格按照设计图纸放样，钻孔均统一编号。
造孔：抬动孔、声波测试孔及固结检查孔采用地质钻机成孔，灌浆孔采用风动钻机成孔，钻孔分两序施工。
抬动安装及观测
灌浆前先进行抬动观测孔施工,并在灌浆作业前完成安装工作。
钻孔冲洗
固结灌浆前进行孔壁冲洗和裂隙冲洗。孔壁冲洗采用大流量冲洗方法至回水澄清10 min后结束；裂隙冲洗采用脉冲冲洗方法，直至回水澄清延续10min后结束，且总冲洗时间不少于30min。冲洗压力为灌浆压力的80%。
压水试验
固结灌浆压水试验在钻孔冲洗后进行，采用简易压水，压水压力为灌浆压力的80%,检查孔压水采用单点法，压水压力为灌浆压力的80%。
灌浆方法
灌浆泵采用3SNS型灌浆泵，灌浆过程采用自动记录仪进行记录，能自动检测压力、流量及浆液比重。灌浆采用循环式水压灌浆塞阻塞。
① 固结灌浆分两次序施工。即先施工Ⅰ序孔，再施工Ⅱ序孔。
② 灌浆水灰比采用2:1、1:1、0.8:1、0.5:1四个比级。
③固结灌浆压力标准：Ⅰ序孔灌浆压力为0.3MPa，Ⅱ序孔灌浆压力0.4MPa。
④ 固结灌浆结束标准为：在规定压力下，灌浆段的吸浆量小于1.0L/min时，再继续灌30min后结束。
⑤固结灌浆时，当灌浆压力保持不变，吸浆量均匀减少时或当吸浆量不变，压力均匀升高时，不改变水灰比；当某一级水灰比浆液的灌入量已达300L以上时，而灌浆压力和吸浆量均无改变或改变不显著时，改浓一级灌注；当吸浆量大于30L/min时，根据具体情况适当越级变浆。
⑥封孔：
固结孔灌浆结束后即可进行封孔，封孔采用“浆液置换封孔法” ，封孔浆液水灰比采用0.5:1的浓浆，待凝24小时后清除孔内污水、浮浆，使用水泥砂浆封填密实。
透水率分析
透水率分析见表5-1。
透水率分序对照表
从上表可以看出，Ⅰ序孔最大透水率为无穷大，最小透水率为0Lu，平均透水率为47.1Lu；Ⅱ序孔最大透水率为49.61Lu，最小透水率为0Lu，平均透水率为7.65Lu。Ⅱ序孔透水率较Ⅰ序孔透水率递减83.8%，符合灌浆规律，Ⅱ序孔除J2-4-Ⅱ-7特殊孔透水率大以外，其余孔段透水率都比较小，剔除该孔Ⅱ序孔平均透水率为4.42 Lu。
单位注入量与孔序之间的分析
单位注入量与孔序之间的分析见表5-2。
单位注入量对照表
从表5-2可以看出CⅠ＞CⅡ，递减率为95.6%，符合灌浆规律。
单位注入量分析
单位注入量分区统计对照表
Ⅰ序孔灌浆施工共计25段，单位注入量小于10Kg/m的孔段有13段，占总段数的52%；单位注入量10～50Kg/m的孔段有4段，占总段数的16%；单位注入量50～100Kg/m的孔段有2段，占总段数的8%；单位注入量100～1000Kg/m的孔段有5段，占总段数的20%；Ⅱ序孔灌浆施工共计21段，单位注入量小于10Kg/m的孔段有18段，占总段数的86%，单位注入量10～50Kg/m的孔段有2段，占总段数的10%；单位注入量50～100Kg/m的孔段有1段，占总段数的4%。
从以上区间分布和单位注入量区间段可以看出，Ⅰ序孔的灌浆施工充填了较大裂隙，灌浆效果显著, Ⅱ序孔吸浆量较小，可灌性较差。
检查孔透水率分析
（1）根据灌浆资料分析，在固结灌浆试验区共布置了2个质量检查孔，压水采用单点法，压水压力0.32MPa。具体情况见表5-4。
由上表可以看出所有检查孔的透水率均小于3Lu，符合设计要求。
灌浆评价
（1）本固结灌浆试验施工材料、机械、人员配置均满足施工要求。
（2）本固结灌浆试验施工过程控制严密、施工工艺及灌浆参数合理，灌浆效果显著。
（3）固结灌浆试验所采用施工参数满足工程设计要求。
（4）固结灌浆试验区自评结果为优良。
建议
（1）为了提高施工速度，满足规范要求，建议灌前压水按灌浆孔的5%布置。
（2）抬动观测孔按一定比例或只对Ⅰ序孔进行观测。