柬埔寨桑河二级水电站围堰高喷灌浆技术研究

柬埔寨桑河二级水电站围堰高喷灌浆技术研究【摘要】：柬埔寨桑河二级水电站上下游围堰长度约2公里，河床内含有深槽，内积5米厚淤沙层，汛期围堰水头约27米。初拟灌浆参数，通过多次现场试验效果对参数不断进行优化。经实践，该灌浆参数，达到良好的防渗效果，为同类型地质条件高喷灌浆的设计与施工起到指导作用。【关键词】：桑河水电站；围堰；试验；高喷灌浆1引言1.1工程简介桑河二级水电站位于柬埔寨王国上丁省西山区境内的桑河干流上，电站装机容量为400MW，枢纽主要有左右岸均质土坝、河床泄洪坝段、混凝土挡水坝段、河床式厂房等建筑物组成，坝顶全长6539.8m，其中混凝土坝段长464.0m，最大坝高59.0m。工程分三期进行导流，二期上游围堰为土石围堰，堰体主要由石渣、全强风化料、全风化土料、等填筑而成，堰顶高程65.00m、宽8.0m、长1060m，最大堰高21.0m。EL54.5m以下堰体及基础采用高压旋喷灌浆防渗。下游围堰堰顶高程60.5m、宽8.0m、长890.00m，最大堰高22.5m。EL53.5m以下堰体及基础采用高压旋喷灌浆防渗。1.2工程地质特性第10页共10页 枢纽区处于桑河与斯雷波克河交汇处下游约1.5km处的平缓开阔河谷段，河道顺直，河流流向约N60°W，枯水期河床宽度约400m，水位高程约48.5m，水深1～3m。河谷断面呈较对称的宽"U"型，河床地形整体平缓，局部稍有起伏，河床分布有浅薄冲积层，厚度一般0～1m，局部基岩裸露，两岸地形为缓坡，坡度1～3°，表层分布有冲洪积和残坡积层，厚度3～5m。河床覆盖层浅薄，基岩多裸露，岩性为微风化安山岩。发育F5、f7及f17三条断层。根据测量水下地形，在河道右岸有一深度为6米的沟槽，内积淤沙，对围堰防渗影响较大。2高喷防渗墙试验2.1试验目的高喷灌浆生产性试验的目的主要是对设计施工参数（如孔距、排距、浆压、浆流量、提升速度、转速等）进行验证，通过资料分析寻求符合该地质条件的施工参数和工艺，以便于根据实际灌浆效果对施工参数进行调整或优化，并指导同类型工程高喷灌浆施工。2.2试验参数初拟借鉴国内其他水电工程的高喷灌浆经验，围堰按两管法进行施工。初步拟定灌浆参数：表2-1两管法高喷灌浆试验参数表浆压力（MPa）35气第10页共10页 压力（MPa）0.8流量（L/min）75流量（m3/min）1.0喷嘴个数2气嘴个数2浆液比重（g/cm3）1.50回浆比重（g/cm3）≥1.3提升速度（cm/min）基岩及砂卵石≤12砾石砂土、粉土旋转速度（r/min）8～102.3试验场地及试验孔布置第10页共10页 选择在下游围堰防渗轴线桩号下堰0+432.8～0+458.4m范围作为试验区共布置单排孔12个，双排16个，单排孔距80cm，双排孔距120cm，排距80cm，试验区高喷灌浆孔布置示意图见图1-1。图1-1：旋喷结构形式试验孔布置示意图3主要试验流程和方法3.1钻孔采用XY-2型地质钻机、YG-80锚固钻机配潜孔冲击锤冲击跟管钻进造孔，至穿过河床沉积层深入基岩1.0m，先导孔深入基岩3.0m。先导孔孔距8.0m。孔斜控制为1%。钻孔完成后采用PVC管护壁，接头套接后用封口胶带密封，3.2高压喷射灌浆1）将高喷台车就位后，对孔口进行试喷，检查管路和喷嘴的工作性；2）原位静喷：喷头下至孔底后，先送高压浆，再输送压缩空气；按初拟技术参数进行原位喷射，待浆液返出孔口并达到规定浓度值，开始提升喷射，接触面位置静喷2～3分钟。3）提升喷射：按拟定的提升速度和旋转速度，边旋转边提升，中途拆卸喷管时复喷搭接长度0.2m。4）注浆：喷射灌浆结束后，取出喷射器具（喷头与喷杆），在孔口向该孔继续注浆直至浆液液面不再下沉为止。4试验成果4.1试验过程第10页共10页 （1）钻孔在试验区高喷灌浆孔钻孔施工过程中，37个孔中有27个孔出现返水情况，其中返水高程分布在39.7m～46m。下图3-1为进入基岩时出现的返水情况。（2）高喷灌浆施工试验区高喷灌浆施工过程中，37个孔中有26个孔出现过孔口不返浆的情况。其中单排29个高喷孔中，15个Ⅰ序孔中有12个孔在高程40.8～47.5m位置出现不返浆情况；14个Ⅱ序孔中有10个孔在高程42～47.5m位置出现不返浆情况；8个副排孔中有4个孔在高程42.9～45.7m位置出现不返浆情况；其中最长静喷时间达到90分钟，最短为18分钟。其中XY-Z458.4号孔在孔深6.5～7.5m处不返浆，采用加砂进行处理，但处理结果不是很理想，最终经过60分钟的静喷后该孔孔口开始返浓浆。其中有部分不返浆的孔在其他地方出现冒浆，有的冒浆处距离该孔有十多米。4.2灌浆成果资料高喷灌浆试验区共计完成37个孔，其中主排29个孔，15个Ⅰ序孔，14个Ⅱ序孔，副排8个孔，4个Ⅰ序孔，4个Ⅱ序孔。高喷灌浆试验区共计完成喷射长度516.1m，共计灌入水泥354318.75kg，单耗为686.53kg/m。主排Ⅰ序孔喷射长度为211.4m，灌入水泥150018.75kg，单耗为709.64kg/m，Ⅱ序孔喷射长度为187.2m，灌入水泥132581.25kg，单耗为708.23kg/m。第10页共10页 副排Ⅰ序孔喷射长度为58.5m，灌入水泥30431.25kg，单耗为520.19kg/m，Ⅱ序孔喷射长度为59.0m，灌入水泥41287.5kg，单耗为699.79kg/m。4.3检查资料试验区共布置3个质量检查孔，单排孔的质量检查孔布置在两个孔的搭接处，双排孔的质量检查孔布置在两排孔的中间搭接处，具体桩号位置为XY-457.2（XY-J1号检查孔）、XY-451.6（XY-J2号检查孔）、XY-435.2（XY-J3检查孔）。每个质量检查孔分3段进行注水试验，分别为水上填筑层、水下填筑及河床冲击层（包括接触面）和基岩段。合格标准为渗透系数k≤1×10-5cm/s，K=Q÷（2πpL）×ln（L/γ0）。（计算压力时应测计地下水位高度）式中：K-渗透系数cm/s，Q-注入流量cm3/s，P-用水柱高度计量的注水压力cm；L-试验段长度，cm；γ0-钻孔半径，cm。3个检查孔注水试验结果见表4-1表4-1检查孔注水试验结果孔号第1段渗透系数第2段渗透系数备注XY-J11.37×10-6cm/s第10页共10页 2.4×10-5cm/sXY-J21.51×10-5cm/s8.1×10-6cm/sXY-J34.26×10-5cm/s1.26×10-5cm/s检查孔J1、J2、J3基岩段进行注水试验时，全孔每分钟注水量分别为200mL、400mL、476mL，其前两段每分钟注水量之和分别为700mL、464mL、1080mL。根据基岩段钻孔情况，初步判断基岩段存在涌水。4.4开挖直观效果墙体开挖深度约6m，局部深度约7.5m。在开挖墙体过程中，出现了超出高喷墙体范围的水泥结石，成薄层状，并延伸至较远处，最远处约5m。5结语（1）根据下游3个检查孔的注水试验结果来看，试验区经过高喷后，防渗效果较好。（2）从开挖效果可以看出，下游试验区域单排高喷形成的桩径不规则，桩径偏小，局部搭接效果不好。分析可能的原因有两方面：一是高程51m以上填筑分层碾压好，填筑层密实；二是孔内用于护壁的PVC管脆性不够。第10页共10页 （3）根据下游检查孔注水试验结果及上下游开挖检测的桩径、桩形效果，水面以上高喷形成的桩径较小，成桩不规则，因此，高喷灌浆孔孔距需调整为0.6m，以确保形成连续的高喷墙体，确保墙体的厚度。（4）实际高喷灌浆过程中，采用1.5g/cm3进浆比重时，返浆比重过大，浆液过稠，流动性较差，容易造成返浆通道发生阻塞，致使孔口难以返浆出来，同时也造成浆液的浪费，将进浆比重调整为1.4g/cm3。最终拟定的高喷灌浆施工参数见表5-1表5-1两管法高喷灌浆施工参数表浆压力（MPa）35气压力（MPa）0.8流量（L/min）60流量（m3/min）1.0喷嘴个数1第10页共10页 气嘴个数2浆液比重（g/cm3）1.40回浆比重（g/cm3）≥1.3提升速度（cm/min）填筑层、冲积层≤12旋转速度（r/min）8～106检验结果按调整后的施工参数，围堰高喷灌浆完成后，基坑抽水检查，根据埋设的3支渗压计的数据，pwy-1的压力在0.0002～0.0005区间，pwy-2的压力在0.001～0.0013区间，pwy-1的压力在0.0024～0.003区间，小时渗水量约为2M3/h，上下游长达2000m的土石围堰达到了理想防渗效果。为其他同地质条件的工程提供了宝贵的经验。参考文献：[1]《水电水利工程高压喷射灌浆技术规范》（DL/T5200-2004）.[2]《水工混凝土外加剂技术规程》（DL/T5100-1999）[3]《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2002）.第10页共10页 [4]《建筑地基基础工程施工质量验收规范》（GB50202-2002）.第10页共10页