[分享]抽水蓄能电站高压引水道下平洞和岔管灌浆施工技术

发表于2016-04-07     1377人浏览     4人跟帖     总热度:807  

工程概况及灌浆要求
广州抽水蓄能电站高压引水道由斜井、下平洞和岔管组成,采用钢筋混凝土衬砌。下平洞长215m,内径Φ8m;岔管段主管长62.845m,内径由Φ8m渐变至Φ3.5m。衬砌厚度均为1500px,混凝土抗压强度29.4MPa,抗渗等级W12,承受最大静水头610m,最大动水头725m。隧洞深埋於黑云母花岗岩中,大部分地质条件较好,为类围岩。下平洞需进行顶拱回填灌浆和固结灌浆,岔管段进行回填灌浆、浅孔接触灌浆、帷幕灌浆和固结灌浆,均采用42.5级普通硅酸盐水泥灌注。岔管工程由美国哈扎公司担任设计咨询。
回填灌浆的孔位系先利用浅孔接触灌浆或固结灌浆的0°孔(顶孔),Ⅰ序孔孔距6m,最终孔距3m。其它类型的灌浆孔相互形成梅花形布置。浅孔接触灌浆主要用来处理混凝土与岩石间的接触缝,并加固围岩因爆破而产生的松动圈(广蓄多次实测深度为0.81.2m),最终为高压灌浆创造条件,孔深2.5m,排距3m,每排10孔。固结灌浆原设计为入岩深度68m,后因地质条件较好改为从混凝土面起算5m,排距3m,每排810孔。对断层等部位增加了布孔。
因衬砌布筋较密,所以在衬砌前对各种类型的灌浆孔均进行预先埋管,管径为Φ50mm和Φ75mm
抽水蓄能电站高压引水道下平洞和岔管灌浆施工技术-1.webp_副本.jpg
主要施工方法
下平洞灌浆依照先回填灌浆,后固结灌浆的次序进行,岔管灌浆依照回填灌浆、浅孔接触灌浆、帷幕灌浆、固结灌浆的先后顺序进行。
回填灌浆分两个次序灌注;浅孔接触灌浆不分次序,从低孔开始往高孔顺次灌注;帷幕灌浆按排分序,排内由低到高逐孔灌注;下平洞固结灌浆不分序,由低到高逐孔灌注,每孔分成两段,先钻灌孔口段,后再加深灌注第二段;岔管段固结灌浆按照排间分序,排内加密(实际为4个次序),由低孔往高孔按序施灌。
钻孔主要采用手风钻和阿特拉斯风动凿岩机进行,孔径Φ45mm。钻孔结束后利用钻机的风与水进行孔内清洗。
压水试验在固结灌浆中分3个压力等级进行,即2.54.56.5MPa。前两级压力压水试验分别在Ⅰ序5#、9#孔和Ⅱ序2#、8#孔中进行,第3级压力压水试验在Ⅳ序的5#和9#孔中进行,栓塞深入围岩0.6m处。
各种灌浆均采用纯压式灌浆法,使用SGB610型灌浆泵,自制GJ2001高速搅浆机,法国制造的RB422充气栓塞。
浅孔接触灌浆要求一次性把所有的孔(或一区段内的孔)全部钻孔完毕才允许开灌。在灌浆过程中如果发生相互串浆现象,一般不予堵塞,而是把主灌孔移至串浆孔;若多孔相串则实行并联灌注。
岔管固结灌浆采用了两种不同的灌浆方法,第一种系以往隧洞固结灌浆常用的方法,即钻Ⅰ序孔至设计孔深,栓塞置于混凝土衬砌中,用2.5 MPa灌浆压力施灌,然后用同样程序,以4.5MPa灌浆压力施灌Ⅱ序孔。第二种灌浆方法是在第Ⅲ、Ⅳ序孔中实施,即在Ⅱ序孔灌浆结束后,钻Ⅲ序孔至设计孔深,每个孔再分为两个灌浆段:首先把栓塞置于岩石中1.5m处,用6.5MPa压力施灌远离衬砌段;该段灌浆结束后,若无浆液回流现象,则把栓塞起拔置于衬砌中,用4.5MPa压力施灌靠近衬砌的一段,若有浆液回流现象则待凝12h再予实施。然后用同样程序和灌浆压力施灌Ⅳ序孔。
根据计算和灌浆试验成果,岔管混凝土衬砌不能直接抵抗6.5MPa外水压力的作用,因此灌浆施工中必须谨慎使用高压。本工程采用的原则是:首先用低、中压灌浆固结内圈围岩,提高其抗外压能力,使其与衬砌联合受力能承担更高灌浆压力,然后对外圈围岩进行6.5MPa的高压固结灌浆。下平洞和岔管段各种灌浆的压力使用情况如下表
广蓄下平洞和岔管段各种灌浆的压力使用情况
部位
灌浆
类型
排号
孔号
灌浆
次序
孔深(m
段位(m
灌浆压力
MPa
下平洞
固结



5.0
0.62.5
3.0



2.55.0
6.5
岔管
接触



2.5

1.0
帷幕


6.012.0

2.0


6.012.0

4.5
固结
奇数
奇数
5.0

2.5
偶数
5.0

4.5
偶数
奇数
5.0
0.62.5
4.5
2.55.0
6.5
偶数
5.0
0.62.5
4.5
2.55.0
6.5
灌浆时还注意灌浆压力的升速和升幅,视注入率情况加以调控。对浅孔接触灌浆,若注入率30L/min采用一次升压法;对帷幕和固结灌浆,若注入率30L/min,起始压力采用接触灌浆的最大压力,然后每5min升压0.51MPa;固结灌浆由4.5 MPa6.5MPa阶段,规定每30s升幅为0.50.6MPa
浆液配比采用5:13:1、2:1、1:1、0.8:1五级。起始水灰比类围岩采用5:1,类围岩采用3:1。然后视注入率与压力的变化情况每注入400L逐级变换。
灌浆结束条件为:不论何种灌浆,凡最大设计压力4.5MPa者,当注入率0.4L/min时持续20min,即可结束;对最大压力要求达到6.5MPa者,当灌浆压力在4.5MPa20min内注入率2.5L/min,则升压至6.5MPa持续5min结束;若升压后岩石发生劈裂,则应将压力回降,并续灌至水泥总注入量达1t后结束。
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