1、第 1 页 共 11 页苏洼龙电站组合式渡船及码头连接道路工程综述张轲（中国水利水电建设工程咨询西北公司 西安 710065）2013 年 5 月 9 日 四川巴塘摘要：文章简要介绍了小湾电站坝体裂缝化学灌浆处理施工中孔的布置，钻孔的程序、参数确定及施工控制，孔和裂缝的冲洗，压水、灌浆参数确定及灌浆实施等。关键词：小湾电站；拱坝裂缝；化学灌浆。1 工程概况苏洼龙水电站位于金沙江上游河段四川省巴塘县和西藏自治区芒康县的界河上，为规划中的金沙江上游川藏段 13 个梯级电站中的第 9 级，上游为巴塘水电站，下游与昌波水电站衔接，设计装机容量 120 万 kw。坝址位于四川省巴塘县苏洼龙乡上游约 1k
2、m 处，距巴塘县城 78km。苏洼龙水电站 4 号公路工程位于西藏自治区昌都地区芒康县索多西乡，是连接右岸规划过坝交通洞上游出口和规划 1 号渣场之间的场内施工干线公路；8 号公路工程位于西藏自治区昌都地区芒康县索多西乡安麦西村，是连接右岸规划过坝交通洞下游进口和规划料场之间的场内施工干线公路。4 号公路规划路线全长约 3km，8 号公路规划路线全长 1.263km，道路设计等级为水电三级，路基宽度 8.5m，路面宽度 7.5m，水泥混凝土路面，设计时速 20km/h。由于在电站建设前期，该区只有一个最大载荷为 4t 的索桥为苏洼龙乡和索多西乡的人们提供交通方便，且该桥桥面只能容纳小型车辆通过
3、，难以承受大型施工设备和材料的运输功能，苏洼龙水电站组合式渡船及码头连接道路工程主要是为 4、8 号公路提供了跨江交通运输通道。2 组合式渡船结构组合式渡船采用 10 个小舟船组合而成。主索采用 28NAT637+FC-1770 长200m, 副索采用 16NAT619+FC-1670 长 500m,滑车组件 1 套，辅材（固定环、绳夹等）1 组，转向装置组件 4 套，30KN 单筒慢动卷扬机 2 台，50KW 柴油发电机 1 台。设计最大载荷 40t（含自重） ，跨度 150m；两岸临时码头采用钢筋石笼第 2 页 共 11 页结构，左岸锚碇采用 4.5 米（入岩 3.5m,外露 1m）锚筋桩
4、 3 组，锚筋采用 25钢筋，入岩 3.5m,两肢钢筋间距为 50cm；右岸主索锚碇钢筋笼采用 16 钢筋，钢筋网采用 6 钢筋制作，钢筋笼内浇筑片石混凝土，片石混凝土的石方含量为总体积的 40%。左岸副索锚碇采用岩石锚；右岸副索锚碇钢筋笼主筋采用16 钢筋，钢筋网采用 6 钢筋制作，钢筋笼内浇筑片石混凝土，片石混凝土的石方含量为总体积的 40%。满载吃水深度 0.31m。2.1 化学灌浆孔的总体布局 2及孔位控制根据初期检查孔探明的情况，1100 m 以下坝体存在裂缝。18#坝段、22#坝段设有仪表观测间，坝体检测仪器比较集中，且 22#坝段设计明确大坝无裂缝,这两个坝段没有设置化学灌浆孔，
5、其余坝段均布设化学灌浆孔。含导流孔的坝段化学灌浆孔设在交通检查廊道内，其余坝段化学灌浆孔分别设在交通检查廊道内和下游坝面。下游坝面化学灌浆孔的总体布局是，化学灌浆孔穿过裂缝的间排距基本按 6m（高差）4 m（间距）控制；19 坝段1020 m1058 m 沿爬坡段间排距基本按 0.30 m（高差）4 m（间距）控制。从最低排向上依次为下倾孔、水平孔、上仰孔，孔的角度以水平孔为界，下倾角和上仰角的角度逐渐变大。交通检查廊道内间排距基本按 0.25 m（高差）4 m（间距）控制，孔的角度同上。孔的主要方位平行横缝缝面且避开仪埋设备、电梯井、廊道、盲沟管、方钢排水孔、观测间等。所有化学灌浆孔的序号按
6、坝段自右岸向左岸递增，排序按高程分类，实行统一编号。化学灌浆孔测量放样定位时，以每个坝段左侧横缝控制，邻近横缝的化学灌浆孔距横缝为 3 m。设计要求钻孔孔深允许偏差为20cm，孔斜偏差不大于1/30。起初，钻孔前根据设计给定的方位角参数用罗盘来定位；由于坝面布满排架,坝体内有钢筋网片,铁性物质对磁性物质的干扰较大, 给钻机的准确定位带来困难，在试验区钻孔时，出现 14-BM-1049-3 孔孔遇盲沟管，14-BM1061-第 3 页 共 11 页3 孔、14-BM1061-3 孔、14-BM-1046-1 孔等穿廊道现象。经提议在专业测量队放样时,坝面化学灌浆孔通过测量仪器在孔口对面的架杆或栈
7、桥上放出方位点, 交通检查廊道内化学灌浆孔在孔口对面的廊道侧壁放出方位点。在钻机定位时通过两点确定一条直线来准确定位,为施工队的技术人员实施定位、三检复查、监理抽查带来方便,操作简单而且准确。在随后的大面积钻孔中，孔深和孔斜基本都控制在允许偏差范围之内，没有出现废孔现象。2.2 灌浆孔的优化 3化学灌浆孔分为先导孔和后续孔，根据坝块，一般选中间排中间孔为先导孔，通过物探和压水试验来推测是否存在裂缝、裂缝距孔口的深度及裂缝面的吃水情况，再根据裂缝的分布、深度确定后续孔的参数（孔深、方位角、下倾和上仰角度） 。一般钻孔深度以穿过裂缝 1 m 为宜，坝面的先导孔设计孔深在45 55 m，交通检查廊道
8、内先导孔设计孔深在 3035 m。如果从先导孔的压水和物探成像资料发现裂缝，则根据初探裂缝深度确定同排的其它后续孔的参数，同时将其邻排的先导孔实施钻孔，根据裂缝揭示情况，进一步确定后续孔是否实施钻孔并确定参数。如果从先导孔的压水和物探成像资料未发现裂缝，则取消邻近后续孔的钻孔工作。通过层层揭示和探索逐步进行化学灌浆孔的布孔( 见图一、图二 )。 第 4 页 共 11 页105.23107.24-BM10524-BM1035745106.EL坝 后 马 道24-106LDa524-106LDbcd524-106LDe 23#横 缝 24#横 缝24-BM105-BM1035724-BM1054-
9、BM10797.下 游 面 立 视 图#坝 段 化 灌 孔 剖 面 投 影 示 意 图先 导 孔 后 续 孔 单 位 ： m单 位 ： m图一 图二3 化学灌浆孔的钻孔3.1 所有化学灌浆孔开孔实行与监测单位会签制度和准钻证制度施工单位按设计图纸进行孔位放样,复核该部位与坝体廊道、洞室及检测仪器有冲突时,及时向监理工程师、设计反馈信息。在对有冲突的孔位实施调整时,为了不影响工程进度,施工单位先对需要调整的化学灌浆孔提出调整意见，以 形式经监测单位、设计、监理会签后再实施钻孔,设计随后出据设计变更通知单。每个坝段的批量化学灌浆孔在开钻前, 该坝段排架必须通过“四方”联合验收合格方可投入使用,且保
10、证水电、设备及相关的人力资源到位、设计资料齐全、施工单位孔位放样结束、施工队自检、申请三检验收、三检申请监理人员复查、监理人签署准钻证后,施工单位再实施钻孔。经过层层把关的严格预控和适时的过程控制, 化学灌浆孔的钻孔没有发生损害监测仪器的事故。第 5 页 共 11 页3.2 化学灌浆孔孔位的调整原则 4和偏差界定 5设计要求孔位偏差控制在 10内, 孔深控制在20内。因故变更的孔位,下游坝面水平孔移孔控制在 50 内,廊道或集中平台斜孔移孔控制在 20, 如果较大幅度调整孔位必须以 形式经 “四方”会签后实施。3.3 钻孔孔径 6及钻机的选用为了最大限度的减少孔占量同时便于实施钻孔作业，钻孔孔
11、径界于5660之间。一般化学灌浆孔采用单管单动地质钻机钻孔，钻孔速度快。坝面空间较大部位选用大功率地质钻机；交通检查廊道内空间较小,选用轻便灵活的小功率地质钻机实施钻孔。受空间限制，钻杆长度选用 2.2 m，以便于安装操作。对检查孔钻孔，为了保证施工进度，自孔口至裂缝 1m2 m 段用单管单动地质钻机钻孔；为了确保钻芯取样质量，距裂缝 1m2 m 左右时采用双管单动地质钻机钻孔。根据孔位和钻机高度,坝面作业平台设在距化学灌浆孔孔口下方 1.2m1.5m 处, 架体与坝面插筋可靠连接 ,拉接点间距为 3m,作业平台下部附加了加强杆, 为钻机的稳定和作业安全提供必要条件,保证了钻孔质量。3.3 钻
12、孔中异常情况的处理钻孔过程中遇到空腔、失水、异物等异常情况时，必须停钻查明情况，可通过物探测试,提供孔内物探成像资料, 分析研究后针对不同情况采取相应措施。对无裂缝无缺陷、无漏水现象的孔用水灰比为 0.4：1 7的水泥浆做封孔处理；对有裂缝的孔,在保证裂缝畅通的情况下，对失水部位进行有效封堵后参与化学灌浆。4 裂缝及孔内冲洗 8裂缝及孔内冲洗紧跟钻孔结束后进行,为物探和压水提供条件。上仰孔用有第 6 页 共 11 页压(一般情况下压力控制在 0.50.80MPa, 特殊情况也不能超过 1.0 MPa)清洁水连续冲洗至回水澄清；水平孔和下倾孔采用有压单孔脉动冲洗法,首先用高压清洁水连续冲 510
13、 min,再将孔口压力突然降到零,形成反向脉冲流,一升一降,一压一放,反复冲洗,直至回水澄清。5 单孔压水和灌区压水 9钻孔和裂缝冲洗结束后,自孔底至孔口分段压水, 分段长度为 5 m,压水压力为 0.5 0.8MPa,压水时间为 30min,每 5 min 读一次流量、压力等。记录采用自动记录仪和手工记录同步进行。自动记录仪记录数据为瞬间数值,手工记录数值为连续读数,反映过程流量和压力。记录过程中通过二者对比,发现数据出入较大时,及时进行分析并对异常情况进行处理。压水成果资料为设计对后续孔是否钻孔和参数确定提供了重要依据。灌区压水是针对串通性较好的裂缝，进行系统压水，探明裂缝的串通情况和灌区
14、灌浆孔压水过程中返水的逻辑关系，为灌浆实施提供依据。6 射浆管和灌浆管预埋 10射浆管采用 20mm 钢管，端部车标准丝扣，用于管间连接。预埋射浆管时，要求管口距孔底不大于 50cm，钢管之间用套筒连接，实际施工中将射浆管管口伸至距离孔底 30cm，外端管口距孔口 50cm。在所有灌浆孔孔口，用快干水泥预埋直径为 15mm 钢管和 塑料管 8mm，长度均为 0.8m，埋入深度均为 50cm ，各露出孔口 30cm，钢管与孔内射浆管连接，为进浆管 , 并安装压力表，塑料管作为排气管。7 化学灌浆实施7.1 灌浆试验区设置 11第 7 页 共 11 页考虑到小湾拱坝的重要性和裂缝处理必须保证质量，
15、 右岸选取 14#坝段为YA 试验区（灌注 PSI-500 材料）、16# 坝段1022m 以下为 YB 试验区（灌注 YDS-10 材料） ,左岸选取 24#坝段1011m 以下为 ZA 试验区（灌注 HK-G-2 材料）、30#坝段为 ZB 试验区（灌注 CW 材料）。通过现场试验，比较不同的化学灌浆材料性能、灌浆工艺及灌浆效果，选出适合小湾拱坝坝体裂缝处理的灌浆材料、灌浆施工工艺及参数。7.2 浆液配置及温度控制 12PSI-500 按重量比 A：B（4 ：1；5：1；6：1）三种配制，密度分别为1.063 g/cm3、1.055 g/cm3、1.048g/cm 3，可操作时间均大于 1
16、0 小时，但不同批次的材料的可操作时间有所不同。YDS-10 按重量比 A：B=100:6 配制，密度为 1.07g/cm3，可操作时间在 67 小时左右。 浆液配置时会产生大量热量，会引起材料的加速变稠与固化，可灌性就会下降，为了保证其正常固化时间，采取多次少量的配制原则。双组份浆液混合在专用的容器内进行，同时该容器要置于阴凉的棚子内，避免太阳光照射。在灌浆过程中对配制的浆液进行测温，一旦发现温度有较大的升高则采用通冷水降温以及将浆液配置桶置于冰水混合物中降温或其它致冷措施。同时，要对混合物充分搅拌，使其均匀混合，加大与空气接触，充分散热。在整个浆液配置及灌浆过程中，浆液的温度波动不大，基本
17、保持在 30 36 ，属于正常使用温度范围。7.3 灌浆压力、升压过程及结束标准 13灌浆压力从 0.1MPa 开始，分级升压速度为 0.05MPa/5min，直至灌浆设计压力 0.8MPa。对于单孔灌浆，排气管孔口排出纯浆后，封闭回浆管，待灌浆孔填充满并达到设计灌浆压力下，若停止吸浆则保持设计压力再屏浆 30min可以结束灌浆；若孔内仍有进浆，且灌浆压力达到设计压力，则保持设计压力第 8 页 共 11 页稳压 3h 后可以结束灌浆。对多孔串通的群孔灌浆，灌浆孔的回浆管依次返纯浆，直到最后一孔的回浆管返纯浆并起压到设计压力，缝面停止吸浆时，再屏浆 30min 结束灌浆；若缝面持续吸浆，则保持设
18、计压力稳压 3h 结束灌浆。7.4 灌浆顺序及灌浆方法根据压水成果，分析裂缝发育和串通情况，灌区灌浆施工遵循自下而上、从左到右的灌浆原则。依据灌区压水时各孔口返水的次序，先从最低的灌浆孔注浆，其他孔作为回浆孔。使用流量为 100L/min 或 50L/min 无级调速灌浆泵对孔内充容，待上部或右侧回浆孔返纯浆后依次扎紧，并逐级升压注浆，注浆管压力升至 0.8MPa，回浆管压力明显上升时将其并入注浆管继续注浆。根据注入率大小和注浆压力选用能稳压的低流量灌浆泵继续灌注，直至达到灌浆结束标准。7.5 灌浆过程特殊情况的处理化学灌浆过程中，在 13#、18# 、24#坝段分别出现过爆管、外漏、注入率突
19、然增大等现象。在 13#坝段坝面灌浆过程中出现爆管，主要是环境温度较高，灌区裂缝串通性不好，浆液温度过高及灌浆压力不稳定等原因所致。严格按 6.2 所述的浆液温度控制措施和改用小型变频灌浆泵及慢速升压的方法，使爆管问题得到了解决。针对 18#坝段灌浆过程中浆液从 20#坝段内的导流底孔侧壁外漏，采用了降低灌浆压力限流、间歇灌浆及在漏点处快注环氧类快凝封堵材料的方式予以解决。针对 24#坝段灌浆过程中注入率突然增大但找不到漏点的现象，采用了降低灌浆压力限流、间歇灌浆及改变浆液配比相结合的方法来处理，直至达到灌浆结束标准。7.6 灌浆效果从四个试验区质量检查孔（检查孔布孔 12见图三）取芯和压水结
20、果看，设第 9 页 共 11 页计化灌参数基本合理。14#、16# 坝段试验区检查孔发现化灌浆液结石较多且胶结相应较好，同时物探资料显示裂缝充填良好；24#坝段、30#坝段岩芯磨损较严重，取芯效果不好。各试验区灌后质量检查孔压水成果大部分透水率均在 0.1Lu 以下，仅有 30-1060LD-JC6、JC7 孔透水率分别为0.33Lu、0.36Lu。在随后的大面积化学灌浆中选用了 PSI-500 和 YDS-10 两种灌浆材料，总体来说，PSI-500 的可灌性比 YDS-10 的要好，灌浆实施与试验区雷同，灌浆效果较好。 JC12JC345JC671051046坝 段 检 查 孔 布 置 图
21、 单 位 ： m图三7.7 灌浆应注意的事项灌浆实施前务必要通过压水查清裂缝串通情况和所有漏点，并对漏点实施有效封堵。根据经验，在 0.5MPa 压力下，串通性较好的裂缝灌区压水最终稳定流量一般不超过 2L/min，否则，应继续查找漏点并有效封堵。灌浆过程严格按既定的方案实施，一般相邻坝段相互串通的裂缝，灌浆应同步或略后于前一第 10 页 共 11 页坝段进行，相邻灌区的灌浆压力均应逐级递升，以便浆液自下而上匀速填充裂缝，避免裂缝填充不完整。8 灌浆处理后大坝运行效果小湾大坝裂缝经化灌处理后，经阶段性验收后，自 2008 年 12 月大坝开始陆续蓄水期间，1100m 化灌区域以下坝体没有明显渗
22、漏，化灌处理效果很好，业主非常满意，2010 年 9 月该电站发电至今，大坝运行良好。9 灌浆的创新性小湾大坝裂缝属贯通性裂缝，多坝段裂缝相互串通，且范围大。在化学灌浆中，针对裂缝串通情况，采用单孔灌浆和互串孔群孔灌浆以及多灌区同时灌浆的灌浆方案，既确保了节点工期，又保证了灌浆质量，实施过程顺利，且效果较好，这一点在大坝裂缝处理化学灌浆实施方面具有一定的创新。10 结语小湾电站大坝裂缝化学灌浆孔的布孔通过先布置先导孔,再通过压水和孔内物探成像资料提供后续孔布孔和参数确定的依据，并进行布孔逐步优化,最大限度地减少布孔数量和钻孔深度,在节约化灌材料和缩短工期上是有积极意义的，整个坝体化学灌浆孔布孔
23、合理。从检查孔取芯和压水结果看，设计化灌参数基本合理，灌浆效果良好。蓄水后，1100m 化灌区域以下坝体抗渗能力显著，现大坝已经历两年多的运行考验。总体来说，灌浆工艺能满足双曲拱坝裂缝化灌处理的要求，在布孔优化、钻孔定位、互串孔群孔灌浆以及多灌区同时灌浆等方面取得的经验值得借鉴。1、参考文献：1： 拱坝 EL.1095m 高程以下混凝土裂缝成因分析及处理措施专题咨询会”专家意见2 3：昆明院出具的设计图纸第 11 页 共 11 页4 ：建设单位、设计单位、安全监测单位、施工单位、监理单位等参会各方的一致意见5 ：昆明院出具的设计技术要求6： 建设单位、设计单位、施工单位、监理单位等参会各方的一
24、致意见7 8 9 10 ：昆明院出具的设计技术要求11： 建设单位、设计单位、施工单位、监理单位等参会各方的一致意见12 ：化学灌浆材料厂家的技术文件13 ：昆明院出具的设计技术要求2、本稿作者简介见下表作者基本情况表姓名 张轲 性别 男 职称 工程师中国水利水电建设工程咨询西北公司单位地址 陕西省西安市高新区沣惠南路 36 号橡树街区 A 座 21 层 邮编：710075E-mail ZK 联系电话 18691885360个人简述本人生于 1971 年，甘肃省镇原县人。大学专科毕业后，1995 年 6 月至 2003 年 5 月一直在一线从事工程施工、技术和质量管理。自 2008 年 6 月起从事小湾电站双曲拱坝裂缝化学灌浆的监理工作，现在南水北调中线干线从事监理工作，担任工程技术部主任职务。
