水布垭面板堆石坝河床部位趾板帷幕灌浆施工技术分析

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1、水布垭面板堆石坝河床部位趾板帷幕灌浆施工技术分析　　混凝土面板堆石坝自二十世纪八十年代在国内开始推广以来，以其适用性、经济性和安全性等优势，越来越受到广泛关注。二十年来，国内已建和在建工程坝高超过100m以上的混凝土面板堆石坝已达数十座。　　由于堆石坝自身的特点和要求，坝工设计的重要组成部分--坝基防渗帷幕灌浆工程，就更为突出和重要。通常，面板坝帷幕灌浆与其他重力坝、拱坝坝基帷幕灌浆相比较，有以下不同特点：①面板坝帷幕灌浆是在压重较薄的趾板上进行，较高的灌浆压力极易造成抬动和拉裂趾板；②某一高程以下的河床部位蓄水后，一直处于水位以下，帷幕灌浆一但出现渗透破坏就很难有补

2、灌条件；③由于帷幕灌浆在趾板上进行，工期一般较紧，且受季节限制，一般要求河床部位或某一高程以下的趾板帷幕灌浆必须在一个枯水期内完成。因此，如何做好面板坝河床部位的趾板帷幕灌浆，是一个十分值得关注的问题。　　水布垭水电站混凝土面板堆石坝最大坝高达233m，最大坝前作用水头207m，坝高和坝前水头均为当今在建工程同类坝型世界之最。由于坝基地质条件和坝工设计的要求，趾板帷幕灌浆技术复杂，质量要求高，施工难度大。通过现场模拟趾板灌浆试验和河床部位趾板帷幕灌浆的实施，在提高浅层灌浆压力、灌浆方法、趾板抬动变形控制以及最终灌浆效果等方面都取得了一定突破，确保了趾板帷幕灌浆的顺利实

3、施。本文结合河床部位趾板帷幕灌浆的实施情况和施工资料，就上述问题做一些技术分析与探讨。　　水布垭大坝坝基岩石主要为二叠系下统茅口组和栖霞组灰岩。其中茅口组为厚层至巨厚层灰岩，岩性坚硬完整；栖霞组岩层软硬相间，中厚层灰岩与炭泥质生物碎屑灰岩不等厚互层，其间多层面、多剪切带。坝址河段内断层较发育，按走向主要分为三组、按规模分为三类，其中穿越趾板的Ⅰ、Ⅱ类代表性断层有四条。断层一般斜切坝基，同时NNE-NE向裂隙和岸边卸荷裂隙较发育。茅口组灰岩属于强岩溶化地层，栖霞组为强岩溶化与弱岩溶化相间的地层。坝址区地层较平缓，平均倾角15°左右，以略倾上游为主，其层间剪切带等软弱夹层

4、较发育。上述岩溶化断裂及剪切带等极易构成坝基主要渗漏通道，且在灌浆时极易产生不利的抬动变形。　　针对上述地质条件和坝工设计要求，结合现场实际情况和施工条件，进行了较大规模的灌浆试验。试验采取不同的布孔形式和灌浆方法，模拟趾板条件下帷幕灌浆的效果。试验结果表明：趾板基础灌浆布孔采用“均布固结+帷幕”方式，能够有效提高趾板浅层灌浆压力，并能确保抬动变形安全，从而增强趾板浅部防渗幕体的抗渗能力。同时，试验采用了智能化抬动变形报警装置来控制趾板灌浆压力，从而找到了复杂地质条件下提高趾板基础浅部灌浆压力的有效途径。　　根据灌浆试验结果，结合趾板布置及地质条件，水布垭趾板基础灌浆

5、布孔型式为：标准趾板宽，均布3排固结孔，孔距，排距，钻孔深入基岩；近中部两排深孔固结兼辅助帷幕孔，孔距，排距，钻孔深入基岩；中间布置二排主帷幕孔，孔距，排距，钻孔深入相对不透水层，河床部位孔深一般～灌浆质量检查标准为：固结灌浆灌后岩体平均波速一般应＞3000m/s，透水率q≤3Lu；帷幕灌浆后透水率q≤1Lu.　　为了提高趾板浅层岩体灌浆效果，针对不同灌浆类别和不同孔排序，分别采用了不同的灌浆压力，尤其是在接触段灌浆压力随着灌浆类别和次序的增加而逐渐提高。同时，对每一灌段都设定一个起始压力和一个目标压力。不同类别及孔序第一段灌浆压力控制见表1。　　表1接触段不同类别、

6、不同孔序灌浆压力控制表　　　　　　　　序号　　　灌浆类别　　　Ⅰ序孔　　　Ⅱ序孔　　　Ⅲ序孔　　　　　　　起始压力　　　目标压力　　　起始压力　　　目标压力　　　起始压力　　　目标压力　　　　　　　1　　　固结灌浆　　　～　　　～　　　～　　　～　　　/　　　/　　　　　　　2　　　辅助帷幕灌浆　　　～　　　～　　　～　　　～　　　/　　　/　　　　　　　3　　　主帷幕灌浆　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　此外，为防止趾板产生有害抬动，在趾板顺轴线方向每间隔10m布置一组抬动变形观测孔，在压水和灌浆过程中，趾板的抬动变形要求采用自动报警装置进行严格的监

7、测和控制。不同范围的抬动变形监控标准见表2.　　表2趾板灌浆不同距离抬动观测允许变形值　　　　　　　　距离　　　＜1　　　1　　　2　　　3　　　4　　　5　　　＞　　　　　　　允许值　　　200　　　165　　　130　　　95　　　60　　　25　　　0　　　　　　　河床部位趾板基础灌浆按照固结孔→辅助帷幕孔→固结检查→主帷幕孔→帷幕检查的顺序进行施工。整个实施过程分为两个时段进行，XX年汛前3～5月完成固结灌浆及辅助帷幕灌浆的施工；XX年汛后10月至XX年2月完成帷幕灌浆的施工及各项检查工作。　　固结及辅助帷幕灌浆施工　　固结及辅助帷幕均采用地