刘家沟水电站面板坝趾板灌浆试验设计与实践

蒲荣松，万学渊（重庆市水利电力建筑勘测设计研究院，重庆市 40020）

刘家沟水电站面板坝趾板灌浆试验设计与实践

蒲荣松，万学渊
（重庆市水利电力建筑勘测设计研究院，重庆市 40020）

刘家沟水电站水库坝高70 m，趾板厚0.4～0.45 m、宽5.5～7 m，趾板区地基溶蚀相对较发育，且充填粘土，设计采用在趾板上进行高压灌浆，以提高地基防渗性能。通过灌浆试验设计和实践，实现了在盖重小的情况下，对地基进行灌浆压力逐步提升，达到对地基高压灌浆，特别是浅层地基高压灌浆的目的，提高了溶蚀较发育地基的防渗性能 ，取得了较好的试验成果。表3个。

面板堆石坝；灌浆试验，设计

1　工程概况

刘家沟水电站水库总库容1 924万m3，为Ⅲ等中型工程。大坝为钢筋混凝土面板堆石坝 ，坝顶宽6 m，最大坝高70 m，上、下游坝坡均为1∶1.4。

2　地质条件

趾板区建基面主要为三叠系下统嘉陵江组第三段第四段 （T1j3-4～T1j4-2）地层 ，岩性主要为微晶灰岩、泥质灰岩、泥质白云岩、角砾岩。建基面岩体风化程度为弱风化上部 ，河床及右岸趾板区溶槽溶腔较发育，裂隙发育，建基面条件较差；而左岸岸坡主要为嘉陵江组第三段第四层、第四段第一层，岩溶发育较弱，裂隙亦不发育，左岸坡脚段趾板建基面发育卸荷裂隙，裂隙带内岩体破碎；开挖达到设计建基面后 ，揭露趾板区大小溶腔共计20处，溶腔充填黄褐色粘土 ，局部夹块碎石，溶腔直径0.2～3 m不等，局部溶腔较深，部分溶腔发育较浅。针对溶腔发育情况，提出趾板区溶腔处理总体思路为：在不进行大范围基础开挖前提下 ，尽可能清除溶腔内粘土、块碎石等充填物及周边风化岩石，回填C20混凝土结合加强固结灌浆和帷幕灌浆的处理措施，其中固结灌浆和帷幕灌浆要求进行生产性灌浆试验，尽量提高浅层灌浆压力。

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3　灌浆试验设计

3.1 试验目标

（1）确定安全经济的施工程序、施工方法和灌浆浆材配合比。

（2）固结灌浆Ⅱ序孔接触段的最大压力达到0.5 MPa。

（3）帷幕灌浆接触段的最大压力达到0.9 MPa。3.2 试验段选择

现场灌浆试验段选择原则为：

（1）具有较强的代表性，分别代表溶蚀相对发育段、裂隙较发育段。

（2）选择趾板厚度较薄段。

根据选择原则，以左岸Z18趾板 （A区）代表裂隙相对发育段；以右岸Z7、Z8趾板 （B区）代表基础溶蚀相对发育段；以河床Z14～Z17趾板段（C区）代表裂隙、岩溶相对发育结合段。然后将固结和帷幕灌浆放在同一组试验内，按先固结后帷幕的灌浆施工顺序，逐排逐序逐段逐级进行升压试验。3.3 抬动变形控制

由于趾板厚度相对较薄 ，作为灌浆盖重显然不够，故必须安设抬动监测装置。在灌浆过程中应连续进行观测记录，严禁抬动值超过设计规定 ，抬动观测允许变形值如下所示 （见表1）。

表1　抬动观测允许变形值

3.4灌浆孔布置方案

本工程根据施工过程中揭露地质情况的不同共设计了2种布置方案：

（1）均布固结+单排帷幕的布孔型式

本布置方案针对岩溶不发育但裂隙相对发育的左岸趾板 （A区），共设置3排固结灌浆孔，排距2.0 m，孔距2 m，呈梅花形布置；帷幕灌浆孔布置于趾板中部，与中排固结灌浆孔相结合。

（2）均布固结+主副帷幕的布孔型式

本布置方案针对基础岩溶相对发育的河床及右岸趾板段 （B区和C区），共设置4排固结灌浆孔，排距1.5 m，孔距2 m；帷幕灌浆布置主副帷幕2排，上排主帷幕轴线布置于趾板中部 ，下排副帷幕距主帷幕1.5 m，帷幕孔孔距2 m，副帷幕孔深为主帷幕的1/2。

3.5灌浆压力提升试验

（1）鉴于本工程地质条件较差，溶蚀较发育，部分溶腔底部充填物未完全清除干净，必须提高趾板浅层地基灌浆压力，增强帷幕厚度及密实度 ，以加强浅层地基防渗性。同时，对浅层以下地基也应提高灌浆压力，使浆液充分充填进岩石溶蚀带和裂隙中，并对局部溶腔中无法清除的充填粘土进行高压挤密，共同起到防渗作用，防止冲蚀破坏。考虑到趾板厚度较薄，提高浅层灌浆压力难度较大 ，故提出压力提升试验，重点对固结灌浆的Ⅱ序孔和帷幕灌浆的浅层孔进行压力提升。

（2）固结灌浆试验压力值如下所示 （见表2）。

表2　固结灌浆试验压力试验值

（3）帷幕灌浆升压试验分块、分排、分序进行，各排、序、孔段的起始压力和目标最大压力值如下所示 （见表3）。

表3　帷幕灌浆升压试验压力试验值

续表3　帷幕灌浆升压试验压力试验值

4　试验结果

在施工过程中根据逐步升压，固结灌浆Ⅱ序孔接触段最大压力达到0.7 MPa，帷幕灌浆接触段最大压力能达到0.9 MPa，达到了设计期望值。

根据灌后声波测试，固结灌浆灌后检查孔波速大于3 600 m/s的达到100%，满足设计要求。

通过灌前后电磁波CT比较，帷幕灌浆灌前异常区总面积约在45.5～64.1 m2之间，灌后异常区总面积约在1.5～5.5 m2之间，异常区范围明显减小；说明灌浆对该区域有明显效果 ，地基质量得到改善。

5　结 语

本工程大坝最大水头压力近0.7 MPa，灌浆试验趾板接触段帷幕灌浆压力最大值能达到0.9 MPa，灌浆压力达到最大水头的1.3倍。刘家沟水库大坝趾板按照灌浆试验成果对整个趾板进行了灌浆生产。至今，水库已蓄水2年多，大坝量水堰渗漏量稳定在10～25 L/s，各项监测指标均属正常。

通过灌浆试验及灌浆生产 ，在厚0.4～0.45 m的趾板结构下可通过逐步升压灌浆，使接触段灌浆压力大大提高，并使浆液充分充填进岩石溶蚀带和裂隙中，然后对溶腔中充填粘土进行高压挤密 ，达到岩溶地区灌浆防渗的要求和目的。

责任编辑 吴 昊

2016-05-19

蒲荣松 （1978-），男，高级工程师，主要从事水利水电工程设计工作。