水布垭水利枢纽现场灌浆试验方案设计说明书剖析

水布垭水利枢纽现场灌浆试验方案设计说

明书

（长江勘测规划设计研究院2001年9月）

目录

1 前言

2 试验目的

枢纽灌浆工程的特点及灌浆试验的难点

2.1

解决问题的可能途径

2.2

2.3灌浆试验目的

3 灌浆试验方案设计

3.1方案总体构思和期望目标

现场试验场地选择

3.2

3.3 A 区试验方案设计

3.4 B 区试验方案设计

升压试验

3.5

3.6灌浆效果检查及测试

4 主要技术要求

4.1 总则

4.2 场平及趾板基础开挖

4.3 锚杆、趾板钢筋、预应力锚索

4.4 趾板砼浇筑

4.5 灌浆材料及设备

4.6 钻灌施工

4.7 灌浆质量及效果检查

4.8 资料提供和工程验收

4.9 特别说明

附件1：升压试验记录表

附件2：灌浆压力~抬动变形曲线

附图：（略）

1 前言

清江水布垭水利枢纽位于灰岩岩溶地区，坝基岩体主要为二迭系下统

茅口组和栖霞组灰岩，其中茅口组地层岩溶发育，属强岩溶化地层，栖霞组属强岩溶化和弱岩溶化岩组互层。坝址区已查明的岩溶通道系统共有14 个，分布在河床两岸，帷幕地段可能遇到的岩溶通道有I、％、忸、X、幻、刈等。坝基主要断层有F2、F3、F12、F14等, 断层一般斜切坝基，由库内向库外延伸。同时NNE—NE 向裂隙、岸边卸荷裂隙均较发育。上述岩溶系统和断裂构造等均可能形成坝基及两岸山体绕坝渗漏的通道。坝址区岩层平缓，平均倾角15°，以略

倾上游偏左为主，其层间剪切带等软弱夹层发育，这种产状和构造灌浆时易产生不利的抬动变形。

水布垭工程大坝为混凝土面板堆石坝，趾板厚0.6~1.2m，宽6~8m，河床段帷幕和固结灌浆在趾板上进行，基本属无盖重灌浆，

限制了较高灌浆压力的采用。同时，由于河床段无灌浆廊道，后期不具备检修和补灌的条件，因此，对灌浆质量特别特别是耐久性的要求

可行性研究阶段，帷幕设计采取以栖霞组第三段灰岩为主要防渗

依托的全封闭设计方案，帷幕线路长2500m,面积45万m2，钻灌总进尺39.2

万m。

由于坝址区工程地质条件复杂, 水头高, 趾板灌浆又受无盖重条件限制,河床段对帷幕质量要求高等特点,加上防渗线路长,灌浆工程量大,根据国家现行行业标准《水工建筑物水泥灌浆施工技术要求》

（SL62—94）的规定，需进行必要的灌浆试验研究，以验证、探索合理的灌浆设计参数和施工方法、施工工艺,为帷幕灌浆、固结灌浆的结构优化和顺利实施创造条件。

水布垭水利枢纽现场灌浆试验工作计划于2002 年10 月全部完成,现场施工及测试工作计划于2002 年5 月底完成,室内测试工作计划于2002 年8 月完成。

2 试验目的

2.1枢纽灌浆工程的特点及灌浆试验的难点水库运行水头高、后期没有维修

补灌条件、趾板上灌浆盖重小、

层状岩体倾角平缓且岩溶构造发育, 如何保证在趾板不抬动破坏的前提下,尽可能地提高灌浆压力,特别是浅层的灌浆压力,以增强防渗幕体的抗渗能力, 使其在高水头作用下能够安全运行, 是本次灌浆试验需要解决的重大难题。

2.2解决问题的可能途径

（1）采用普通砂浆锚杆锚入基岩一定深度,将趾板与基岩“钉” 成一体,依靠锚杆的抗拔力锁住趾板或浅层基层,弥补盖重的不足。

（2）增强固结灌浆的效果。在趾板有限的宽度内，缩小固结灌浆的孔排距，适当提高其II 序孔灌浆压力，使固结灌浆在提高基岩的整体性和承载能力的同时，还起到增加浅层帷幕厚度和灌浆封闭的作用，为防渗帷幕浅

层灌浆压力的提高创造条件。

（3）优化灌浆施工方法和工艺措施，如采用较稠的浆液、控制灌浆过程中的注入率、待凝等，以限制抬动变形。

2.3 灌浆试验目的

（1）验证、确定灌浆的设计方案和有关设计参数。

（2）研究在缓倾角岩层、薄趾板砼条件下的灌浆施工方法、工艺措施、施工质量及其工效。

（3）进行升压试验，采用具有自动报警和计算机数据采集的抬动观测系统与灌浆自动记录仪配套进行监控，以求在不产生抬动破坏的前提下，尽可能提高浅层灌浆压力。

（4）通过耐久性和破坏压水试验，以及取样进行室内试验，研究帷幕的耐久性，推求灌浆帷幕的比例渗透极限压力和破坏压力。 3 灌浆试验方案设计

3.1 方案总体构思和期望目标

灌浆试验方案总体构思：

选择不同地层，以栖霞第9 段和第13 段分别代表硬岩和软岩；模拟宽度6m和8m两种典型的趾板结构和趾板前沿开挖边坡临空的灌浆施工边界条件；将固结和帷幕灌浆放在同一组试验内，比较不同的孔排距布置，按先固结后帷幕的实际灌浆施工顺序，逐排逐序逐段逐级进行升压试验；帷幕灌浆采用小口径孔口封闭的施工方法；采取控制注入率、待凝和进行抬动变形自动监测报警和灌浆自动记录等措施严格控制抬动变形；采用物探、取样测试、孔内摄像、常规压水、疲劳和破坏压水等检查和测试手段，取得试

验成果资料。

试验研究的期望目标：

1 确定安全经济的施工程序、施工方法和灌浆浆材配合比；

2固结灌浆H序孔接触段的最大压力达到0.5Mpa;

3 固灌结果使趾板基岩弹性模量较固灌前平均提高10%以上；

4帷幕灌浆接触段的最大压力达到1.0Mpa以上；

5 防渗帷幕灌浆效果经过耐久性和破坏性压水试验检查，期望接触段能够承受1 倍坝前最大水头的渗透压力。

3.2现场试验场地选择

水布垭灌浆工程主要面临以下地质问题：

（1 ）断层构造及其破碎带；

（2）层间剪切带、泥化带；

（3）地下溶蚀洞穴和溶洞充泥岩溶管道系统；

（4）岸剪卸荷裂隙现场试验场地选择原则如下：

（1）满足现场试验目的要求；

（2）具有较强的代表性，能反映坝基的工程及水文地质特点，尽可能包含较多的地层和需灌浆处理的地质缺陷；

3）试验场地应与主体建筑物的施工干扰较小、水电交通较为方便，

以保证试验工程质量和进度；

（4）试验场地应尽可能集中，尽量在同一场地兼顾较多的试验内容，辅助工程量相对较小，便于管理和节省试验经费。

由于坝址区地形陡峻，加之枢纽建筑物开挖施工的干扰影响，灌浆试验场地选择十分困难。遵循上述原则，经设计、地质、业主等三方有关人员