水泥—化学复合灌浆技术在锦屏二级水电站应用

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1、水泥—化学复合灌浆技术在锦屏二级水电站应用　　【摘要】锦屏二级水电站地处深山峡谷地区，地质条件复杂，工程规模巨大，技术难度高，尤其是四条长16.7Km、最大深埋2525m、开挖直径12.4～13m的引水隧洞，其设计、施工技术水平处于世界前列。2#引水隧洞K15+700～K15+740洞段地质条件极为复杂，经过常规固结灌浆和多次补强灌浆后仍无法满足设计要求，为保证隧洞长久安全运行，决定采用水泥-化学复合灌浆进行处理。本文主要对水泥-化学复合灌浆技术在引水隧洞中的应用进行阐述。【关键词】水泥-化学复合灌浆湿磨细水泥化学灌浆应用1工程概况锦屏二级水电站位于四川省凉山彝族自治州木里、

2、盐源、冕宁三县交界处的雅砻江干流锦屏大河湾上，系雅砻江卡拉至江口河段五级开发的第二座梯级电站。水库正常蓄水位1646m，回水长度7.5km，相应库容1401万m2；水库死水位1640m，固定库容905万m2，调节库容仅496万m2。电站总装机480万千瓦（8台x60万千瓦），多年平均年发电量242.3亿千瓦时。11根据设计文件要求，2#引水隧洞K14+500以东为重点防渗区域，灌浆检查必须达到设计标准。2#引水隧洞K15+700～K15+740洞段于2009年1月至2011年9月期间完成相关岩溶灌浆施工；2012年10月至2013年6月完成加强型防渗固结灌浆，施工过程中部分孔

3、段出现吸水不吸浆，回浆变浓等异常情况。系统防渗固结灌浆完成后，我部按照公司要求进行自检，自检分为四个批次，检查不合格孔段进行补强灌浆，补强合计六个批次。从检查孔补强灌浆结果来看，最大透水率为12Lu，仍然无法满足设计要求。2工程地质情况根据开挖资料显示，2#引水隧洞K15+700～K15+740洞段围岩岩性为T2y5灰白～灰黑色中粗晶大理岩，洞段节理裂隙、破碎带极为发育，沿面充填充填碎裂岩、岩屑、少量的铁锰质，钙质胶结较紧密，呈溶蚀状，局部发育溶蚀空洞。为探明地质情况，2013年7月在K15+700处两边小边墙布置勘探孔（孔深12m）进行取芯，芯样照片见图1、图2。从图1、图

4、2芯样照片可以看出岩层钙质胶结较紧密，呈溶蚀状，局部发育溶蚀空洞，并夹杂有黄泥，局部可见水泥结石。结合前期灌浆资料分析，该地层常规水泥灌浆效果无法满足设计要求。3施工方案11鉴于2#引水隧洞K15+700～K15+740洞段地质条件的复杂性和特殊性，充分考虑施工方案对工程工期、成本的影响，决定采用水泥-化学复合灌浆技术进行处理，即先进行湿磨细水泥灌浆，填充较大裂隙，使岩层的渗透性尽量最小，再采用高渗透性化学浆液进行灌浆，提高岩层整体性和防渗性能，确保工程质量。化学灌浆材料选用PSI-530型环氧树脂，该浆材具有初始黏度低、渗透性好、固结体力学性能高。4施工难点分析（1）工期紧

5、、工程量大，施工强度高。东端2#引水隧洞充水发电目标在即，水泥-化学复合灌浆总工程量约3200m（不包括检查孔），2013年8月5日东端2#引水隧洞预留空心廊道开始封堵，工期不足半个月，施工强度高。（2）工程地质条件差、质量要求标准高。2#引水隧洞K15+700～K15+740节理裂隙发育，部分洞段发现岩溶，存在砂层、泥质夹层，经过水泥-化学复合灌浆处理后，全部达到设计的1Lu的防渗标准比较困难。（3）孔位布置密度大，混凝土结构破损严重、发生有害抬动变形风险大。衬后系统灌浆阶段每平方米布置0.4个灌浆孔，检查孔施工、水泥化学灌浆施工阶段，每平方米布置1.1个灌浆孔，混凝土作为

6、防渗结构的一部分，破损严重，在6.0MPa的灌浆压力下，发生有害抬动变形的风险加大。（4）系统灌浆阶段，揭示该洞段“吃水不吃浆”，采用普通水泥灌浆，难以保证质量，采用化学浆液灌浆，成本控制难度大。115施工工艺流程2#引水隧洞K15+700～K15+740洞段水泥化学灌浆施工工艺流程见图3：6主要施工工艺6.1布孔原则及施工参数根据防渗固结检查孔的施工情况，系统布置化学灌浆孔，化学灌浆孔与原系统防渗固结灌浆孔进行交错布置，环距2.0m，每环20孔，孔深入岩12.0m。6.2钻孔及压水试验根据引水隧洞布孔特点，化学灌浆孔采用多臂钻和阿特拉斯D7钻机配合钻进，钻进过程中按照设计要

7、求严格控制孔位、孔深、孔向，遇岩层、岩性变化，发生掉钻、塌孔、钻速变化、回水变色、涌水等异常情况详细记录。灌浆孔钻孔结束后进行钻孔冲洗，灌前进行简易压水试验，压力为灌浆压力的80%，并不大于1.0MPa，压水时间20min，每5min测读一次压入流量，取最后的流量作为计算流量。在岩溶泥质充填物和遇水后性能易恶化的岩层中进行灌浆时，可不进行钻孔冲洗及压水试验工作。6.3湿磨细水泥灌浆6.3.1灌浆方法11灌浆主要采用自深而浅分段卡塞、孔内循环方法进行灌浆，遇有不良地质情况时，根据需要改用自浅而深灌浆法或综