白鶴灘水電站左岸抗力體固結(jié)灌漿檢測(cè)技術(shù)研究

摘要：白鶴灘水電站左岸大壩所處地區(qū)地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜，灌漿施工過(guò)程中對(duì)技術(shù)要求比較高，灌漿處理效果直接影響大壩的安全運(yùn)行，為了保證灌漿施工順利開(kāi)展，需要在灌漿施工之前開(kāi)展灌漿檢測(cè)工作。文章根據(jù)白鶴灘水電站的實(shí)際情況，結(jié)合抗體固結(jié)灌漿檢測(cè)結(jié)果，分析了灌漿檢測(cè)方法，并得出了相應(yīng)的結(jié)論。

關(guān)鍵詞：白鶴灘水電站；左岸抗力體；固結(jié)灌漿；檢測(cè)技術(shù)；大壩工程 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類(lèi)號(hào)：TV543 文章編號(hào)：1009-2374（2016）21-0111-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.21.054

1 工程概況

白鶴灘水電站泄洪洞共計(jì)3條，均布置在金沙江左岸；自金沙江向山體側(cè)并排一字布置，依次為3#泄洪洞、2#泄洪洞、1#泄洪洞，相鄰泄洪洞兩洞軸線間距51m；本單位承建2#、3#泄洪洞洞身龍落尾段，其中2#泄洪洞龍落尾工程樁號(hào)②泄1+845.80～②泄2+258.5，共計(jì)412.7m；3#泄洪洞龍落尾工程樁號(hào)③泄1+709.58～③泄2+170.00，共計(jì)460.42m。

2#泄洪洞龍落尾由渥奇曲線段、斜坡段、反弧段、下平段組成。渥奇曲線段長(zhǎng)58.75m，斜坡段長(zhǎng)271.19m，反弧段長(zhǎng)72.76m，水平段長(zhǎng)10m。

3#泄洪洞龍落尾由渥奇曲線段、斜坡段、反弧段、下平段組成。渥奇曲線段長(zhǎng)58.75m，斜坡段長(zhǎng)226.07m，反弧段長(zhǎng)53.93m，下平段長(zhǎng)121.67m。

2#、3#泄洪洞龍落尾渥奇曲線方程為

，斜坡段為渥奇曲線與反弧之間的連

接過(guò)渡段，2#泄洪洞斜坡坡度1∶4，3#泄洪洞斜坡坡度1∶3.72。反弧段位于斜坡段下游，反弧半徑為300m。2#泄洪洞反弧段后接10m水平段后接挑流鼻坎，3#泄洪洞反弧段后接下平段，下平段直接接挑流鼻坎，下平段坡度為8%。

每條洞均布置3道摻氣設(shè)施，其中和2#泄洪洞摻氣設(shè)施分別位于渥奇曲線末端、斜坡段中部和反弧起點(diǎn)上游40m，3#泄洪洞3道摻氣設(shè)施分別位于渥奇曲線末端、斜坡段中部和反弧末端；3道摻氣設(shè)施均為底摻氣+側(cè)摻氣組合。側(cè)摻氣為突擴(kuò)型，兩側(cè)突擴(kuò)寬度0.35m，前兩道側(cè)摻氣較底摻氣后退0.8m，后一道側(cè)摻氣與底摻氣齊平。每道摻氣設(shè)置獨(dú)立的通風(fēng)洞由洞外補(bǔ)氣。

2 灌漿參數(shù)設(shè)計(jì)

（1）在布置灌漿孔時(shí)，主灌孔選擇角度向下的孔，輔管灌孔選擇角度向上的孔，輔助灌孔主要起著補(bǔ)漏和搭接的作用。一般情況下，鉆孔角度向下的灌漿孔深度為50～60m，局部控制在60m以上，角度向上的鉆孔深度控制在15～32m，部分鉆孔最大深度不能超過(guò)40m；（2）鉆孔要順著灌漿平洞向四周發(fā)散，并布置成方格的形狀，預(yù)埋到襯砌中的導(dǎo)向管直徑要可以達(dá)到鉆機(jī)施工要求；（3）斷層和巖脈加密灌漿，按照環(huán)排間隔距離2m進(jìn)行布置，灌漿孔的孔向、孔位和孔的深度要可以達(dá)到施工設(shè)計(jì)圖的基本要求；（4）環(huán)內(nèi)輻射灌漿孔孔底和終孔之間的間隔距離為4m；（5）各個(gè)灌漿區(qū)域之間搭接的寬度保持在4m以上；（6）施工完成后，如果巖體灌漿質(zhì)量依然無(wú)法滿足設(shè)計(jì)的基本要求，要對(duì)孔排距進(jìn)一步進(jìn)行加密和補(bǔ)強(qiáng)。

在進(jìn)行灌漿時(shí)，一般使用自上而下、分序加密、封閉孔口，孔內(nèi)循環(huán)、高壓灌漿的方法進(jìn)行施工，基本段灌漿的長(zhǎng)度控制為5m，終孔段灌漿的長(zhǎng)度控制在7m以內(nèi)。設(shè)計(jì)灌漿時(shí)，要按照環(huán)內(nèi)加密、環(huán)間分序的基本原則進(jìn)行灌漿，環(huán)內(nèi)分成三序，環(huán)間分二序。

使用普通硅酸鹽水泥漿液作進(jìn)行施工，水泥強(qiáng)度要控制在P.O 42.5以上，主灌漿區(qū)域的水灰比為1∶1、2∶1、0.7∶1、0.5∶1，灌漿區(qū)水灰比控制為0.5∶1、1∶1。

3 檢測(cè)方法技術(shù)

由于固結(jié)灌漿為隱蔽工程，在對(duì)工程處理質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí)，一般使用壓水試驗(yàn)和鉆孔芯樣的方法來(lái)進(jìn)行評(píng)價(jià)。但是在科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展下，包括鉆孔全景圖像、對(duì)穿聲波、單孔聲波、地震波層析成像、鉆孔變模等新型的物探檢測(cè)技術(shù)相繼出現(xiàn)。在相關(guān)規(guī)定規(guī)程中要求使用聲波檢測(cè)法來(lái)檢測(cè)固結(jié)灌漿，并使用鉆孔變模測(cè)試和壓水試驗(yàn)作為輔助方法。根據(jù)以往的檢測(cè)分析結(jié)果，對(duì)比各種檢測(cè)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)后發(fā)現(xiàn)，單孔聲波檢測(cè)具有更好的科學(xué)性、靈活性和廣泛性，因此選擇單孔聲波檢測(cè)作為本工程項(xiàng)目中檢測(cè)灌漿效果的主要方法，并利用鉆孔全景圖像法和鉆孔變模對(duì)灌漿效果進(jìn)行輔助評(píng)價(jià)。評(píng)價(jià)整體灌漿的同時(shí)，針對(duì)本工程存在地質(zhì)缺陷的地段，增設(shè)了地質(zhì)CT層析成像和對(duì)穿組測(cè)試成像，并將CT層析成像資料和對(duì)穿組資料作為特定指標(biāo)來(lái)進(jìn)一步評(píng)測(cè)灌漿效果，最后形成一套以鉆孔變模和鉆孔全景圖像為輔、單孔聲波為主、對(duì)地震波層和穿聲波成像為特定檢測(cè)的灌漿效果檢測(cè)系統(tǒng)，對(duì)鉆孔全景圖像、單孔聲波、鉆孔變模系統(tǒng)所體現(xiàn)的地質(zhì)缺陷灌漿效果進(jìn)行體現(xiàn)，通過(guò)對(duì)各個(gè)檢測(cè)資料進(jìn)行整合可以使局部檢測(cè)結(jié)果和整體檢測(cè)成果有機(jī)地聯(lián)系到一起，保證檢測(cè)結(jié)果的全面性和客觀性。并且鉆孔變模、單孔聲波、對(duì)穿聲波定量指標(biāo)和地震波層析成像、鉆孔全景圖像定性指標(biāo)有機(jī)的整合到一起，保證灌漿效果的直觀性和科學(xué)性。

4 構(gòu)建灌漿評(píng)價(jià)體系

在構(gòu)建灌漿效果評(píng)價(jià)體系時(shí)，需要綜合考慮巖體聲波傳遞速度的差異性、灌漿設(shè)計(jì)的相關(guān)參數(shù)、灌漿工藝的原理、生產(chǎn)性灌漿試驗(yàn)結(jié)果等方面的因素。

4.1 不同等級(jí)巖體聲波的傳遞速度差異

通過(guò)對(duì)不同等級(jí)巖體聲波傳遞速度進(jìn)行分析后發(fā)現(xiàn)，二級(jí)巖體聲波波速的傳遞范圍為5240～5855m/s，其中聲波傳遞速度超過(guò)5500m/s的占到了83.1%，聲波傳遞速度低于4500m/s的占到了6.0%，Ⅲ1級(jí)巖體聲波傳播速度的范圍值為3935～5114m/s，其中波速超過(guò)5500m/s的為45.82%，聲波傳遞速度低于4200m/s的占到了18.2%，Ⅲ2級(jí)巖體聲波傳播速度的范圍值為3868～4934m/s，其中聲波傳遞速度超過(guò)4800m/s的占到了69%，聲波傳遞速度小于3800m/s的占到了13.35%。Ⅳ2級(jí)巖體聲波傳遞速度的范圍為2745～2933m/s，其中傳播速度低于3500m/s的占到了36.9%，因?yàn)槁暡ㄔ诟黝?lèi)等級(jí)的巖體中進(jìn)行傳播時(shí)存在一定的差異性，在進(jìn)行灌漿處理時(shí)，不同等級(jí)巖體力學(xué)性能的變化也有所不同。所以要根據(jù)不同的巖體等級(jí)和巖性差異制定與之相對(duì)應(yīng)的灌漿檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)。

4.2 灌漿檢測(cè)工藝的微觀原理以及試驗(yàn)成果

固結(jié)灌漿工藝本身并沒(méi)有提升巖塊的力學(xué)性能，只是通過(guò)灌漿后可以在一定程度上將巖體之間的裂隙填補(bǔ)住，改善巖體的完整性，進(jìn)而使巖體的力學(xué)性能得以改善。其微觀原理主要體現(xiàn)為灌漿后漿液對(duì)微張或張開(kāi)的裂隙進(jìn)行填充，而在巖體聲波指標(biāo)方面主要體現(xiàn)為顯著提升了張開(kāi)裂隙低波速度。

通過(guò)進(jìn)行生產(chǎn)灌漿試驗(yàn)證明，Ⅲ1級(jí)別的巖體因?yàn)樽陨韼r體均一，聲波在巖體中進(jìn)行傳播時(shí)傳播速度快，對(duì)巖體進(jìn)行灌漿處理后，會(huì)將巖體聲波波速提升3.2%～5%，根據(jù)灌漿工藝的微觀原理，聲波在巖體中傳播過(guò)程中，聲波傳播速度提高主要集中在裂隙發(fā)育的孔段。由于本工程項(xiàng)目中左岸基礎(chǔ)工程施工區(qū)域Ⅲ1級(jí)巖體中聲波的傳播速度低于4400m/s的檢測(cè)點(diǎn)為13.91%，通過(guò)使用灌漿處理的方式進(jìn)行處理后，低波速段巖體聲波波速比例提升了10%，進(jìn)而制定Ⅲ1巖體灌漿后聲波傳播速度低于4400m/s的檢測(cè)點(diǎn)所占比例下降到了5%，巖體中聲波傳播速度超過(guò)5200m/s的比例達(dá)到了85%以上。這一檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)主要是考慮到Ⅲ1巖體結(jié)構(gòu)完整性以及自身巖體均一制定的，其他巖體的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)也需要根據(jù)巖體的類(lèi)型等標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行確定。

通過(guò)上文分析，對(duì)白鶴灘水電站左岸抗立體固結(jié)灌漿檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)總結(jié)如下：（1）利用聲波波速檢測(cè)作為檢測(cè)巖體質(zhì)量的主要方法，并將透水率、鉆孔全景圖、鉆孔變模作為輔助檢測(cè)。以各檢查孔為單位統(tǒng)計(jì)聲波速度測(cè)點(diǎn)，并要求各個(gè)單元檢查孔的合格率要達(dá)到90%以上，并且不能集中出現(xiàn)不合格的孔；（2）各個(gè)單元檢查孔水壓的合格率要超過(guò)85%，不達(dá)標(biāo)的孔段透水率不允許超出規(guī)定要求的150%，并且不能集中出現(xiàn)；（3）不同地區(qū)的巖脈均按照其所在灌漿區(qū)的檢測(cè)要求進(jìn)行。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在檢測(cè)施工質(zhì)量時(shí)，單孔聲波由于具有檢測(cè)過(guò)程緊湊、檢測(cè)范圍廣、檢測(cè)成果直觀等優(yōu)點(diǎn)，因此本工程選用單孔聲波作為主要檢測(cè)方式，并利用鉆孔變模體現(xiàn)巖體力學(xué)性能、利用鉆孔全景圖體現(xiàn)隱蔽工程的實(shí)際面貌。通過(guò)分析灌漿工藝的基原理、各個(gè)級(jí)別巖體和檢測(cè)指標(biāo)的相關(guān)性制定了白鶴灘工程固體灌漿評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，有效保證了隱蔽工程的施工質(zhì)量，促進(jìn)了工程的安全運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

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[2] 鄒麗春，喻建清，李青.小灣拱壩設(shè)計(jì)及基礎(chǔ)處理[J].水利發(fā)電，2004，30（10）.

作者簡(jiǎn)介：劉平（1970-），男，四川射洪人，中國(guó)水利水電第五工程局有限公司工程師，研究方向：土木工程。

（責(zé)任編輯：小 燕）