白鹤滩水电站左岸抗力体固结灌浆检测技术研究

摘要：白鹤滩水电站左岸大坝所处地区地质环境复杂，灌浆施工过程中对技术要求比较高，灌浆处理效果直接影响大坝的安全运行，为了保证灌浆施工顺利开展，需要在灌浆施工之前开展灌浆检测工作。文章根据白鹤滩水电站的实际情况，结合抗体固结灌浆检测结果，分析了灌浆检测方法，并得出了相应的结论。

关键词：白鹤滩水电站；左岸抗力体；固结灌浆；检测技术；大坝工程 文献标识码：A

中图分类号：TV543 文章编号：1009-2374（2016）21-0111-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.21.054

1 工程概况

白鹤滩水电站泄洪洞共计3条，均布置在金沙江左岸；自金沙江向山体侧并排一字布置，依次为3#泄洪洞、2#泄洪洞、1#泄洪洞，相邻泄洪洞两洞轴线间距51m；本单位承建2#、3#泄洪洞洞身龙落尾段，其中2#泄洪洞龙落尾工程桩号②泄1+845.80～②泄2+258.5，共计412.7m；3#泄洪洞龙落尾工程桩号③泄1+709.58～③泄2+170.00，共计460.42m。

2#泄洪洞龙落尾由渥奇曲线段、斜坡段、反弧段、下平段组成。渥奇曲线段长58.75m，斜坡段长271.19m，反弧段长72.76m，水平段长10m。

3#泄洪洞龙落尾由渥奇曲线段、斜坡段、反弧段、下平段组成。渥奇曲线段长58.75m，斜坡段长226.07m，反弧段长53.93m，下平段长121.67m。

2#、3#泄洪洞龙落尾渥奇曲线方程为

，斜坡段为渥奇曲线与反弧之间的连

接过渡段，2#泄洪洞斜坡坡度1∶4，3#泄洪洞斜坡坡度1∶3.72。反弧段位于斜坡段下游，反弧半径为300m。2#泄洪洞反弧段后接10m水平段后接挑流鼻坎，3#泄洪洞反弧段后接下平段，下平段直接接挑流鼻坎，下平段坡度为8%。

每条洞均布置3道掺气设施，其中和2#泄洪洞掺气设施分别位于渥奇曲线末端、斜坡段中部和反弧起点上游40m，3#泄洪洞3道掺气设施分别位于渥奇曲线末端、斜坡段中部和反弧末端；3道掺气设施均为底掺气+侧掺气组合。侧掺气为突扩型，两侧突扩宽度0.35m，前两道侧掺气较底掺气后退0.8m，后一道侧掺气与底掺气齐平。每道掺气设置独立的通风洞由洞外补气。

2 灌浆参数设计

（1）在布置灌浆孔时，主灌孔选择角度向下的孔，辅管灌孔选择角度向上的孔，辅助灌孔主要起着补漏和搭接的作用。一般情况下，钻孔角度向下的灌浆孔深度为50～60m，局部控制在60m以上，角度向上的钻孔深度控制在15～32m，部分钻孔最大深度不能超过40m；（2）钻孔要顺着灌浆平洞向四周发散，并布置成方格的形状，预埋到衬砌中的导向管直径要可以达到钻机施工要求；（3）断层和岩脉加密灌浆，按照环排间隔距离2m进行布置，灌浆孔的孔向、孔位和孔的深度要可以达到施工设计图的基本要求；（4）环内辐射灌浆孔孔底和终孔之间的间隔距离为4m；（5）各个灌浆区域之间搭接的宽度保持在4m以上；（6）施工完成后，如果岩体灌浆质量依然无法满足设计的基本要求，要对孔排距进一步进行加密和补强。

在进行灌浆时，一般使用自上而下、分序加密、封闭孔口，孔内循环、高压灌浆的方法进行施工，基本段灌浆的长度控制为5m，终孔段灌浆的长度控制在7m以内。设计灌浆时，要按照环内加密、环间分序的基本原则进行灌浆，环内分成三序，环间分二序。

使用普通硅酸盐水泥浆液作进行施工，水泥强度要控制在P.O 42.5以上，主灌浆区域的水灰比为1∶1、2∶1、0.7∶1、0.5∶1，灌浆区水灰比控制为0.5∶1、1∶1。

3 检测方法技术

由于固结灌浆为隐蔽工程，在对工程处理质量进行评价时，一般使用压水试验和钻孔芯样的方法来进行评价。但是在科学技术的快速发展下，包括钻孔全景图像、对穿声波、单孔声波、地震波层析成像、钻孔变模等新型的物探检测技术相继出现。在相关规定规程中要求使用声波检测法来检测固结灌浆，并使用钻孔变模测试和压水试验作为辅助方法。根据以往的检测分析结果，对比各种检测技术的优点和缺点后发现，单孔声波检测具有更好的科学性、灵活性和广泛性，因此选择单孔声波检测作为本工程项目中检测灌浆效果的主要方法，并利用钻孔全景图像法和钻孔变模对灌浆效果进行辅助评价。评价整体灌浆的同时，针对本工程存在地质缺陷的地段，增设了地质CT层析成像和对穿组测试成像，并将CT层析成像资料和对穿组资料作为特定指标来进一步评测灌浆效果，最后形成一套以钻孔变模和钻孔全景图像为辅、单孔声波为主、对地震波层和穿声波成像为特定检测的灌浆效果检测系统，对钻孔全景图像、单孔声波、钻孔变模系统所体现的地质缺陷灌浆效果进行体现，通过对各个检测资料进行整合可以使局部检测结果和整体检测成果有机地联系到一起，保证检测结果的全面性和客观性。并且钻孔变模、单孔声波、对穿声波定量指标和地震波层析成像、钻孔全景图像定性指标有机的整合到一起，保证灌浆效果的直观性和科学性。

4 构建灌浆评价体系

在构建灌浆效果评价体系时，需要综合考虑岩体声波传递速度的差异性、灌浆设计的相关参数、灌浆工艺的原理、生产性灌浆试验结果等方面的因素。

4.1 不同等级岩体声波的传递速度差异

通过对不同等级岩体声波传递速度进行分析后发现，二级岩体声波波速的传递范围为5240～5855m/s，其中声波传递速度超过5500m/s的占到了83.1%，声波传递速度低于4500m/s的占到了6.0%，Ⅲ1级岩体声波传播速度的范围值为3935～5114m/s，其中波速超过5500m/s的为45.82%，声波传递速度低于4200m/s的占到了18.2%，Ⅲ2级岩体声波传播速度的范围值为3868～4934m/s，其中声波传递速度超过4800m/s的占到了69%，声波传递速度小于3800m/s的占到了13.35%。Ⅳ2级岩体声波传递速度的范围为2745～2933m/s，其中传播速度低于3500m/s的占到了36.9%，因为声波在各类等级的岩体中进行传播时存在一定的差异性，在进行灌浆处理时，不同等级岩体力学性能的变化也有所不同。所以要根据不同的岩体等级和岩性差异制定与之相对应的灌浆检测标准。

4.2 灌浆检测工艺的微观原理以及试验成果

固结灌浆工艺本身并没有提升岩块的力学性能，只是通过灌浆后可以在一定程度上将岩体之间的裂隙填补住，改善岩体的完整性，进而使岩体的力学性能得以改善。其微观原理主要体现为灌浆后浆液对微张或张开的裂隙进行填充，而在岩体声波指标方面主要体现为显著提升了张开裂隙低波速度。

通过进行生产灌浆试验证明，Ⅲ1级别的岩体因为自身岩体均一，声波在岩体中进行传播时传播速度快，对岩体进行灌浆处理后，会将岩体声波波速提升3.2%～5%，根据灌浆工艺的微观原理，声波在岩体中传播过程中，声波传播速度提高主要集中在裂隙发育的孔段。由于本工程项目中左岸基础工程施工区域Ⅲ1级岩体中声波的传播速度低于4400m/s的检测点为13.91%，通过使用灌浆处理的方式进行处理后，低波速段岩体声波波速比例提升了10%，进而制定Ⅲ1岩体灌浆后声波传播速度低于4400m/s的检测点所占比例下降到了5%，岩体中声波传播速度超过5200m/s的比例达到了85%以上。这一检测标准主要是考虑到Ⅲ1岩体结构完整性以及自身岩体均一制定的，其他岩体的检测标准也需要根据岩体的类型等标准进行确定。

通过上文分析，对白鹤滩水电站左岸抗立体固结灌浆检测标准总结如下：（1）利用声波波速检测作为检测岩体质量的主要方法，并将透水率、钻孔全景图、钻孔变模作为辅助检测。以各检查孔为单位统计声波速度测点，并要求各个单元检查孔的合格率要达到90%以上，并且不能集中出现不合格的孔；（2）各个单元检查孔水压的合格率要超过85%，不达标的孔段透水率不允许超出规定要求的150%，并且不能集中出现；（3）不同地区的岩脉均按照其所在灌浆区的检测要求进行。

5 结语

综上所述，在检测施工质量时，单孔声波由于具有检测过程紧凑、检测范围广、检测成果直观等优点，因此本工程选用单孔声波作为主要检测方式，并利用钻孔变模体现岩体力学性能、利用钻孔全景图体现隐蔽工程的实际面貌。通过分析灌浆工艺的基原理、各个级别岩体和检测指标的相关性制定了白鹤滩工程固体灌浆评价标准，有效保证了隐蔽工程的施工质量，促进了工程的安全运行。

参考文献

[1] 中国水电顾问集团成都勘测设计研究院.四川省雅砻江锦屏一级水电站可行性研究报告[R].2004.

[2] 邹丽春，喻建清，李青.小湾拱坝设计及基础处理[J].水利发电，2004，30（10）.

作者简介：刘平（1970-），男，四川射洪人，中国水利水电第五工程局有限公司工程师，研究方向：土木工程。

（责任编辑：小 燕）