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大坝基础断层带地质缺陷化学灌浆处理实践索

时间:2015-09-09 17:32 来源:第一论文 作者:陈编 点击:
本文着重阐述沥青心墙坝基础断层带采用高渗透环氧化学灌浆处理施工,从材料、设备、施工工艺以及灌浆效果全面介绍化学灌浆。
  前言
 
  水库总库容4450万m3,拦河坝坝高105.26m,水库正常蓄水位944.5m。
 
  1 工程地质
 
  坝区基岩主要为灰黑色凝灰质粉砂岩、凝灰质砂岩与硅质岩夹页岩、淡灰色凝灰岩,属厚至巨厚层状夹薄层状构造,泥质、沉凝灰质结构,接触式胶结,物理力学性质不稳定,两岸岩层均倾向山内偏上游,断层及节理裂隙较发育。
 
  对工程影响较大的断层主要有以下三条:
 
  ①F56 断层:产状为N80°~90°W,SW∠70°~75°,顺河床发育,穿坝轴线基础而过。断层破碎带宽11m 左右,影响带宽1~2m。
 
  ②F3 断层:产状为N38°~48°W,SW∠43°~62°,于坝轴线斜切河谷,左岸交切于F39 断层,断层破碎带宽3~4m、影响带宽1.5~3m。
 
  ③F39 断层:产状为N60°~70°W,SW∠70°~75°,断层破碎带宽2~4m、影响带宽1.5~2m。
 
  处理断层带地质缺陷是大坝基础的关键,断层带地质缺陷处理的效果直接影响大坝的安全,大型断层带地质缺陷处理采用的材料、设备、施工工艺以及效果检查是断层带处理的主要施工关键环节。
 
  2 断层带化学灌浆处理方案
 
  2.1 材料
 
  断层带化学灌浆采用高渗透环氧,高渗透环氧化灌浆材料主要牌号及物理性能见表1,具有粘度小、强度高、可操作时间长、渗透性能好等优点,可灌入渗透系数K=10-6cm/s的风化岩石、泥化夹层及软弱破碎岩土中,然后固结,使泥土岩性化,达到防渗补强加固之目的。
 
  2.2 设备
 
  断层带化学灌浆采用意大利大流量高压化学灌浆电动泵。其技术参数见表2。
 
  2.3 断层带灌浆施工工艺
 
  河床段坝基断层带化学灌浆,潜孔钻造孔,环氧树脂材料自下而上分段灌浆,施工时先施工上、下游排,再施工中间排,分Ⅰ、Ⅱ序施工。
 
  (1)布孔:按设计要求在F39、F56、F3三个断层带平行于坝轴线布置上、中、下三排孔,排距为1.25m、孔距1.5m,梅花形布孔,每排分Ⅰ序、Ⅱ序孔。
 
  (2)钻孔:钻孔采用履带式潜孔钻机,孔径Φ75mm。
 
  (3)洗孔:水管放至孔底冲洗,待冲洗回水变清后停止,孔底沉积物厚度不应大于0.2m。
 
  (4)压水试验:灌浆孔灌前进行简易压水,简易压水可结合裂隙冲洗进行,压力不大于灌浆压力的80%。
 
  (5)灌浆:灌浆方式采用自下而上逐段进行;灌浆段长采用Ⅰ序孔第一段2m、以下各段为4m;Ⅱ序孔第一段2m、以下各段为5m。浆液配制按浆材标示的比例分别称取质量比主剂:固化剂=25:1.6,混合物温度控制不超过40℃。灌浆压力Ⅰ序孔采用第一段0.6MPa、第二段0.8MPa、以下各段为1.0MPa,Ⅱ序孔采用第一段0.7MPa、第二段0.9MPa、以下各段为1.1MPa。
 
  (6)灌浆结束标准:灌浆段在最大设计压力下,注入率不大于0.02L/(min·m)后,继续灌注30min或达到凝胶时间。
 
  Ⅰ序孔:当单位吸浆量≥50L/m,并进行一次或多次待凝、复灌在0.6MPa的稳定压力下,当注入率≤10L/h时,进行有压屏浆4h结束灌浆。或当单位吸浆量≥50L/m,未进行待凝复灌的孔段在0.6MPa的稳定压力下注入率≤0.6L/h时,进行有压屏浆4h结束灌浆。当在0.6MPa的稳定压力下,进浆量很小或几乎不进浆时,尽快通知设代进行灌浆参数调整。
 
  Ⅱ序孔:当单位吸浆量≥50L/m,并进行一次或多次待凝、复灌在0.8MPa的稳定压力下,当注入率≤6L/h时,进行有压屏浆4h结束灌浆,或当单位吸浆量≥50L/m,未进行待凝复灌的孔段在0.8MPa的稳定压力下注入率≤0.6L/h时,进行有压屏浆4h结束灌浆。当在0.8MPa的稳定压力下,进浆量很小或几乎不进浆时,尽快通知设代进行灌浆参数调整。
 
  当单位吸浆量≥50L/m后仍未达到结束标准时,进行待凝6~8h,复灌单位吸浆量≥5L/m后仍未达到结束标准的,进行再次待凝,如此循环,当单位吸浆量≥100L/m,即可结束。
 
  灌浆结束后采用孔口塞进行闭浆待凝
 
  (7)封孔:灌浆结束后待浆材固化后采用0.5:1的水泥进行灌注,孔口段小于3m时可采用干硬性丙乳砂浆人工封堵捣实。
 
  (8)特殊情况处理:①灌浆过程中发现冒浆、漏浆时,应根据具体情况采用嵌缝、表面封堵、低压、浓浆、限流、限量、间歇、待凝等方法进行处理。②灌浆过程中发生串浆时,如串浆孔具备灌浆条件,一机一孔同时进行灌浆;或塞住串浆孔,待灌浆孔灌浆结束后,再对串浆孔进行扫孔、冲洗,而后继续钻进或灌浆。③灌浆过程中,浆液温度突然升高,且浆液粘度有很大增加,立即停止灌浆,更换新浆液继续灌注。④灌浆必须连续进行,若因故中断,应尽快恢复灌浆,恢复灌浆后,注入率明显减小,用水泥浆液置换,待凝24h后扫孔复灌。⑤在钻进过程中遇到破碎地带,应钻进—灌浆—钻进,如此循环,遇有涌水可先灌注周边孔或采用水溶性聚氨酯灌注先进行防渗,然后进行环氧加固处理。
 
  3 化学灌浆效果分析
 
  坝基河床断层化学灌浆单位耗浆量统计见表3,坝基河床断层化学灌浆单位耗浆量分序统计见表4,坝基河床断层化学灌浆检查孔统计见表5。
 
  采用高渗透环氧化学灌浆处理大坝基础断层带,材料符合处理的要求,设备是目前社会先进设备,从施工工艺及效果检查来看化学灌浆处理满足设计及规范要求,效果良好。
 
  4 结束语
 
  通过化学灌浆对大坝断层带地质缺陷处理,采用的新材料、新设备、新工艺进行地质缺陷处理取得了一定的效果,技术和工艺不断地更新,我们将不断地跟踪掌握国内外最新的地质缺陷处理动态,选择更好的地质缺陷处理方法并使之应用,更好地为水利工程服务。

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