固结灌浆技术在水电站灌浆平洞中的应用研究

所属栏目：水利论文
发布时间：2011-08-04 08:01:02  更新时间：2023-07-10 15:59:29

固结灌浆技术在水电站灌浆平洞中的应用研究
杜林
摘要：在分析了固结灌浆技术在水利水电工程的功能作用后，结合一二等大（2）型水电站工程，对坝区防渗灌浆平洞施工技术要点进行了探讨，最后结合大量文献资料和实际工作经验，对该水电站隧洞围岩固结灌浆设计方案进行了详细研究分析。
关键词：水电站；隧洞围岩；固结灌浆技术；
随着水利水电工程建设步伐的不断加速，我国适宜修建水利水电工程、地质条件较为优越的地形开发已基本接近尾声，为了进一步开发水能资源，水利水电工程已逐步向地质、交通、水能有效利用率等条件较差地区进行开发修筑。这些地区工程地质条件较为复杂，主要表现为坝区溶蚀、溶槽发育等特点，工程建设面临设计方案复杂、施工难度大、技术要求高、以及工程总造价高等问题。灌浆作为水利水电工程中专业性较强的一个重要研究分支，与工程设计、施工的灌浆技术水平有直接关系，特别是复杂地质条件下的水利水电工程水工建筑物地基基础防渗加固灌浆处理，已成为水利水电工程改良工程施工地质条件的重要研究内容[1]。
1 水利水电工程固结灌浆技术
在水利水电工程建设过程中，由于施工现场地质条件较为复杂，加上施工过程中外力破坏，施工周围岩土容易形成裂隙发育、破碎岩石等不利地质条件。固结灌浆是工程中常用的改善岩土裂隙发育，提高破碎岩石综合物理力学性能的重要措施之一，不仅可以增强工程建设区内岩石的整体稳定性和均质性，同时还可以提高岩石的综合抗压强度和弹性模量，从而降低岩石的扭曲变形与不均匀沉陷程度。对于混凝土拱坝或重力拱坝，在实际施工过程中，除了需要采用固结灌浆手段对大坝坝基进行全面加固处理外，还需要对大坝两岸受拱推力较大的坝肩处的拱座基础进行合适的固结灌浆加固处理[2]。
2 某水电站工程灌浆平洞固结灌浆技术
2.1工程基本概况
某水电站工程属二等大（2）型水利工程，水库正常蓄水位为358.50m，相应库容为7.30亿m3，总库容为8.70亿m3，其中防洪库容为2.10亿m3，调节库容为2.85亿m3，属于日调节水库。电站总装机容量为1120MW，多年平均发电量约为46.13亿kw.h。
该电站拦河大坝为全断面碾压混凝土重力坝，坝顶高程为373.500m，河床中最低水工建筑物基面高程为271.5m，最大坝高为102m，大坝坝顶全长为642.00m，坝顶设计宽为10.00m。整个水电站枢纽工程主要水工建筑物包括左（右）岸挡水坝段、右岸升船机坝段、厂房取水坝段、溢流坝段等。
2.2 坝区防渗灌浆平洞施工技术要点
由于该水电站工程的坝区地质条件不是很优越，为了达到坝区综合防渗加固技术要求，需要在坝区中内嵌一条防渗帷幕线。根据地质勘探数据可知，大坝左右岸的防渗帷幕最大深度已达145m，为了满足大坝帷幕灌浆整体施工要求和保证灌浆综合质量水平，在大坝上布置二层灌浆平洞，其高程分别为373.5m、330.5m。由于灌浆平洞区的地质条件较为复杂，尤其是灌浆平洞中的泥夹层带以及溶蚀发育带，周边岩体出现松动、破碎等现象十分严重，加上隧洞开挖外力破坏作用，会引起更为严重的岩石松动、移位、旧裂隙继续扩张并伴随产生新裂隙等不利现象[3]。
3 隧洞围岩固结灌浆方案设计
3.1固结灌浆孔布设方案
水利工程中常用的隧洞固结灌浆孔布设方案主要包括梅花形、六角形、方格形等。由于本电站大坝坝体地质条件较为复杂，呈现岩体裂隙发育、多处有溶槽和泥夹层出没。考虑到本水电站工程为帷幕灌浆平洞的固结灌浆其主要目的在于加固表层岩体，因此，只需进行浅孔固结灌浆就能满足工程加固需求，同时从施工方便以及便于补加灌浆孔等角度出发，本工程隧洞围岩固结灌浆方案选择方格形布孔形式。
3.2 固结灌浆孔孔位布置设计
本水电站工程的灌浆隧洞断面属于城门拱形洞形，其断面尺寸为：宽×高=3.8m×4.7m。灌浆隧洞的固结灌浆孔设计方案按照每环7孔进行布置，其中有2孔在底板上进行钻孔灌浆固结处理，灌浆隧洞内部灌浆孔按照排距3.0m，入岩孔深3.0m，以及孔径42mm进行设计施工，仰孔则采用工程中常用的KHYD75A电动岩石钻机及YT28型风钻进行灌浆造孔。施工过程中，隧洞固结灌浆孔开孔孔位与设计布置孔位间的偏差应小于20cm，同时开孔角度偏差应小于2°。本水电站工程固结灌浆孔孔位布置设计典型断面图如图1所示：