张炳芳
(中国水电第四工程局有限公司基础分局,青海 贵德 811700)
拉西瓦水电站坝址区岩体中裂隙发育规律与断层基本一致,陡倾为主,缓倾次之。其中陡倾裂隙约占裂隙总数的92%~95%,相对而言,左岸裂隙较右岸略为发育。其平均密度0.64~1.2条/m,且以NWW为主。右岸裂隙平均密度0.57~0.85条/m,且以NNE和NE为主。近岸坡岩体内节理属中等发育,深部岩体中节理属不发育程度。
左岸2 250m灌浆洞断面尺寸为3.0m×3.5m,长134.74m,分为7个单元。施工共完成灌浆孔136个,灌浆长度9 285.7m,注入水泥量1 076 268.20kg,平均水泥注入量115.91kg/m。
该次施工共布设4个先导孔,先导孔灌浆前压水试验透水率,可认为代表了岩体的原始透水率。通过岩体原始透水率汇总资料,可以看出:透水率小于0.005L/(min·m·m)占33.8%;0.005~0.01L/(min·m·m)占26.5%;0.01~0.03L/(min·m·m)占26.5%,0.03~0.05L/(min·m·m)占4.4%;0.05~0.1L/(min·m·m)占1.5%;大于0.10L/(min·m·m)占7.3%。反映出岩体的透水性具有非均质性,说明岩石裂隙为闭合型或微细裂隙为主,表明岩石具有一定的可灌性。
2.1.1 孔深与岩体透水率分析
通过对孔深与透水率统计资料的分析,可以看出:WMX-I-25孔在孔深为20.5~25.5m处,透水率单位吸水量为0.364 3L/(min·m·m),WMXI-9孔在50.5~55.5m,75.5~78.5m处,透水率单位吸水量分别为0.1 689,0.4 357L/(min·m·m),WMX-I-17孔在孔深为45.5~50.5m处,透水率单位吸水量为0.104 4L/(min·m·m)。综合统计在孔深2.5~55.5m,75.5~78.4m岩石透水率较大,其它深度较小,说明岩石的透水率是不均一的。
通过对该工程的帷幕灌浆压水成果分析,可以看出:
下游排单位透水率Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ序孔分别为:0.017 2,0.009 3,0.006 6L/(min·m·m),qⅠ>qⅡ>qⅢ,递减率为45.93%及29.03%,即随孔序递增,单位透水率递减,符合灌浆规律;上游排单位透水率Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ序孔分别为:0.006 5,0.004 9,0.005 2L/(min·m·m),qⅠ>qⅢ>qⅡ,这主要是钻探过程中该部位岩芯破碎,裂隙发育,造成了透水率较大,从而qⅢ>qⅡ;上下游排综合统计,单位透水率Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ序分别为:0.001 18,0.007 1,0.005 9L/(min·m·m),qⅠ>qⅡ>qⅢ,递减率为39.83%及12.0%,即随孔序递增,单位透水率递减,符合灌浆规律。从透水率区间频率可以看出,透水率小于0.001L/(min·m·m)的灌浆段,随孔序增加而增多,透水率大于0.001L/(min·m·m)的灌浆段随孔序的增加而呈下降趋势。80.79%的灌浆段单位透水率小于0.001L/(min·m·m),说明通过灌浆降低了岩石透水率,提高了防渗能力,灌浆效果显著。
根据先导孔灌浆资料分析可知,单位水泥注入量大于200kg/m的段次,主要分布在孔深20.5~55.5m及75.5~78.5m处,与灌前压水情况基本对应。WMX-I-17第三段灌前压水透水率为0.197 6L/(min·m·m),单位注入量为1 602.95kg/m,WMX-I-9在孔深为20.5~55.5m、75.5~78.5m处,单耗均大于1 000kg/m,与灌前压水相对应,即透水率大的部位,耗灰量普遍较大。
通过对该工程水泥注入量统计结果分析,可知:下游排单位水泥注入量Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ序孔分别为:289.67,149.48,82.81kg/m,CⅠ>CⅡ>CⅢ,递减率为48.39%及44.60%,符合随孔序递增,单位水泥注入量递减的灌浆规律;上游排单位水泥注入量Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ序孔分别为:103.85,71.61,70.66kg/m,CⅠ>CⅡ>CⅢ,递减率为31.04%及1.3%,符合随孔序递增,单位水泥注入量递减的灌浆规律;表明前序孔灌浆较好的充填了岩石裂隙,后序孔灌浆进行了补充加强。
灌前取芯见先导孔取芯实物照片,根据4个先导孔取芯情况WMX-I-9取芯情况分析,第4段至第12段平均每段岩芯中有较大的2条裂隙,第6,8,9,10,10,12段中的裂隙,沿裂隙面有侵蚀现象,颜色呈暗红,可灌性较好。在孔深为10.8~20.8m处、45.8~55.8m处、75.8~78.4m处岩芯十分破碎,第18段在钻进过程中无回水,注满水观察,液面迅速下降,后经业主、监理协商后缩短段长为2.6m进行灌注。先导孔WMX-I-17岩芯较为破碎,尤其在孔深为3.8~5.8m处、15.8~20.8m处、45.8~60.8m处岩芯十分破碎,裂隙发育完全,裂隙断面呈暗红色,风化现象严重。WMX-I-25在孔深为15.5~25.5m处、40.5~55.5m处岩芯较为破碎。
在上下游排钻探过程取出的岩芯看,下游排WMX-Ⅲ-6,WMX-Ⅱ-7,WMX-Ⅲ-8,WMX-Ⅰ-9和上游排孔均有水泥结石,分布在不同深度,取出岩芯数量较多。结石厚1~10mm,最厚达30mm(WMS-Ⅰ-24),水泥结石与岩石胶结紧密,密实,强度高,表明灌浆效果显著。
从单位透水率统计表看qⅠ>qⅡ>qⅢ及单位水泥注入量CⅠ>CⅡ>CⅢ,表明灌浆效果显著。
帷幕设计顶角为:下游排孔倾向上游3.0°,上游排倾向上游4.0°。
帷幕每个灌浆孔第一、终孔段必须测斜外,中间段间隔10m测斜一次(顶角和方位角),根据每段的测斜资料,计算出每个灌浆孔的偏距、偏斜角和方位角。经计算136个灌浆孔,孔底偏距最小的是WMS-I-48,为0.01m,最大的是SY1-III-4为0.90m;顶角偏差最小的是WMS-I-48,为0.01°,偏差最大的是SY1-III-4为0.94°,方位角偏差在-1.44°~4.83°之间,均满足设计要求。
灌浆前后压水试验对比结果见表1。
表1灌浆前后压水试验对比
从灌浆前后压水试验对比可以看出,帷幕灌浆满足质量评定标准,帷幕灌浆达到防渗目的。
(1)左岸EL2 250m灌浆洞帷幕灌浆,水泥注入量大是由岩石构造造成的,与钻孔揭露和左岸坝肩地质勘探资料基本吻合。
(2)对于注入量大的孔段,灌浆工程采取限流、限压、浓浆等措施完全可以达到要求,不需要采取待凝措施。
(3)根据上游排和下游排部分孔钻孔岩芯分析,灌浆孔不同深度的岩芯裂隙中均有水泥结石,水泥结石与岩石胶结紧密,密实,表明灌浆效果显著。另外,从水泥结石中明显看出,陡倾角裂隙与垂直裂隙水泥充填比较充分,说明采用的灌浆方法和参数适合拉西瓦水电站工程,可灌性较好。
[1]孙 钊.大坝基岩灌浆[M].北京:中国水利水电出版社.