第36卷第29期 ・328・ 2 0 1 0年l 0月 山 西 建 筑 SHANXI ARCHITECTURE Vlo1.36 No.29 Oct.2010 文章编号:1009—6825{2010)29—0328—03 某引水隧洞岩溶段裸岩固结灌浆试验施工分析 米长征 摘要:对锦屏二级水电站引水隧洞岩溶段裸岩固结灌浆试验进行了全面完整的分析和阐述,验证了引水隧洞岩溶段裸 岩固结灌浆施工方法、程序及施工工艺的可行性和合理性,为后序大规模的固结灌浆提供了可靠的技术参数和工艺依据。 关键词:灌浆试验,灌浆压力,施工工艺,成果分析,质量检查 中图分类号:U455.4 文献标识码:A 1工程概况 锦屏二级水电站位于四川省凉山彝族自治州木里、盐源、冕 端的大水沟,四条引水隧洞穿过锦屏山连接闸坝与厂区枢纽。 在引水隧洞东端及厂房枢纽开挖施工中,陆续揭露出了岩溶 宁三县交界处的雅砻江干流锦屏大河弯上,是雅砻江干流上的重 洞段。为防止引水隧洞末端岩溶洞段在长期的高内水作用下,引 要梯级电站。该工程利用雅砻江下游河段150 km长大河弯的天 起严重的内水外渗,进而直接威胁高压管道的外压稳定,恶化地 然落差,通过长约16.67 krn的引水隧洞,截弯取直,获得水头约 下厂房运行环境、影响厂区边坡的安全。310 m。工程枢纽主要由首部拦河闸、引水系统、尾部地下厂房三 2工程地质 大部分组成,为一低闸、长隧洞、大容量引水式电站。首部拦河闸 引水隧洞沿线围岩主要为三迭系中统的大理岩、灰岩、结晶 坝位于雅砻江锦屏大河弯西端的猫猫滩,电站进水13位于闸址上 灰岩及上统的砂岩、板岩,从东到西分别穿越盐塘组大理岩 游2.9 km处的景峰桥,地下发电厂房位于雅砻江锦屏大河弯东 (T2 )、白山组大理岩(rr2b)、三迭系上统板砂岩(T3)、杂谷脑组大理 总装药量:Ⅱ,Ⅲ类围岩大断面开挖每立方米岩体消耗普通 段:段长大体等于堵塞段。由于孔底受岩石夹持作用,故需用较 硝铵炸药约0.7 kg-0.9 kg。施工时按开挖断面大小和开挖进度 大的线装药密度。 要求来控制总装药量,然后按炮眼的不同功能分配药量。 装药量分配:掏槽眼和底眼装药量稍高,大约装满眼深的 药(小药卷适当增加)(见表1)。 表1 Ⅲ级围岩全断面光面爆破炮眼装药■分配表 炮眼装药量 炮眼分类 炮眼 雷管 炮眼 每孔药卷 单孔装药量 合计 数价 段数缎 深度/m 数倦孔1 /孑L 药量/ ・3)雷管起爆顺序及时差。 掏槽部分采用100 rrls段雷管逐个起爆和按矩形原理起爆, 差雷管按矩形原理起爆,周边炮孔应分段同时起爆。 60%;辅助眼约按眼深的50%装药;周边眼每眼每米不超过一节 当掏槽及扩槽完成后,其余掘进和落岩炮孔应用半秒差雷管或秒 4)掘进、辅助及底板炮孔装药。 掘进、辅助及底板炮孔装药采用底部加强装药。因为每个炮 孔底部岩石夹持大,需要较大药量予以突破,当底部突破后,炮孔 上部只需劈裂并加以破碎即可。 5)炮孔堵塞。 4 1 2 7 1.05 4 2 掏槽眼 8 8 3 5 2 6 3.0 9 i0 1.35 1.5 10.8 12 炮孔堵塞长度与抵抗线长度有直接关系,一般底孔堵塞长度 为0.3w,光爆孔堵塞长度为0.7w,其他炮孔堵塞长度为0.5w。 为防止环境污染,宜采用黄泥混合砂堵塞。 10 11 7 9 3 7 12 9 1.8 1.35 18 14.85 辅助眼 15 37 19 11 13 15 9 3.1.35 1 35 1.35 20.25 49.95 25.65 2 9 9 3结语 爆破效果受多种因素影响,包括围岩强度、整体性、节理、层 理等地质因素,现场围岩地质结构千变万化,爆破参数必须进行 现场设计动态调整。特别是V级围岩地段,先利用挖掘机清除浮 周边眼 底板眼 45 24 15 17 7 10 1 05 l 5 47 25 36 合计 181 238.95 采用非电毫秒雷管起爆,为了增大毫秒段差,采用连续单数 石和虚渣,然后根据被爆破体的体积算出炮眼总数和装药量,现 段。周边眼用导爆索引出后,分组用非电毫秒雷管起爆。 场实际施工时将根据围岩情况对计算值进行调整。 2)装药结构与起爆。 参考文献: 装药结构。堵塞段:堵塞段的作用是延长爆破产生气体的作 [1]刘承宏.浅谈软岩铁路隧道控制爆破设计[J].山西建筑, 用时问,且保证孔口段只产生裂缝而不出现爆破漏斗。孔底加强 2008,34(7):323—324. The design scheme of the hole excavation and blasting on the tunnel at East moutain WANGWei CHENGPeng YANGHui-lin Abstract:This paper has a summary on the hole excavation and blasting constrution experience on the tunnel at East moutain.Presenting the construction technique on initiation method,the connect of initiation net,smooth blasting construction and SO on.It accumulates the valuavle experience for the similar construction in the future. Key words:tunnel,initiation method,smooth blasting,explosive charge 收稿日期:2010—06—27 作者简介:米长征(1978一),男,助理工程师,中国葛洲坝集团二公司,四川成都610091 j 1 肯 米长征:某引水隧洞岩溶段裸岩固结灌浆试验施工分析 ・329・ 岩(1"2 )、三迭系下统绿岩石片岩和变质中细岩(T1)等地层,其中 浆结束后,再对串浆孔进行扫孔、冲洗,而后继续钻进或灌浆。 以三迭系中、下统的碳酸盐岩(T1,T2,盐塘组,r2 ,白山组T2b,杂 4资料分析 谷脑组 )为主,次为三迭系上统 的砂岩、板岩等。 4.1压水试验成果分析 表1 灌浆试验段灌前压水分序统计表 孑L L数 序 个 总段数 <2 段数 - 3固结灌浆生产性试验 3.1 生产性试验区段选址 裸岩固结灌浆生产性试验段选在2号引水隧洞末端渐变段, 桩号为引16+619.086~引16+635.086段,生产性试验段长度 为16 m。 透水率区间(区间段数/累计频率, 2~5 段数 3 1.4% 5~l0 段数 24 10 9% 10~5O 段数 179 81 4% 50~100 >100 段数 段数 8 3.6% 工 110 220 Ⅱ 86 172 100% 1 O O% 5 2 3% 1o0% O.5% 3.2钻孔布置 按照设计图纸要求,灌浆孔排距2 m,每环20个~24个灌浆 22 12.8% 108 62 8% 41 23.8% 1 0 6% 0 O% 孔,梅花形布置,灌浆孔深为12 m,灌浆压力第一段4 m~8 m为 i.5 MPa,第二段8 m~12 m为2.5 SPa。 3.3灌浆试验施工 1)造孔。固结灌浆造孔采用潜孔钻机钻进,孔径为65 rntn。 抬动观测孔和灌前声波测试孔的孔位均根据设计和监理工程师 指定的位置施工。2号引水隧洞末端渐变段试验区共布置了3个 抬动观测孔,8个灌前声波测试孑L和8个灌后声波测试孔,钻孔采 用潜孔钻机配冲击器造孔,钻完后安设抬动观测装置和进行声波 测试。 2)洗孔。固结灌浆孔灌浆前先用压力水进行裂隙冲洗,直至 回水清净延续10 min或总的冲洗时间不大于2O min。冲洗压力 为灌浆压力的80%,且不大于1 MPa。 3)压水试验。每个灌浆孔在冲洗后采用单点法进行压水试 验,压水试验压力为灌浆压力的80%,且不大于1 MPa;在稳定压 力下每隔5 min测读一次压人流量,连续四次读数中最大值与最小 值之差小于最终值的10%,或最大值与最小值之差小于1 L/rnin 时,即可结束压水,以最高压力阶段压力值及相应流量计算透水率。 4)灌浆。a.灌浆顺序。灌浆采用环间分序,环内加密的原则 进行。先施工I序排(环)I序孔,后进行Ⅱ序孔,之后施工Ⅱ序 排(环)的I序孔,最后进行Ⅱ序孔施工。在施工I序排(环)I序 孔和Ⅱ序孔之间或施工Ⅱ序排(r4)I序孔和Ⅱ序孔之间没有进 行待凝,但I序排(环)和Ⅱ序排(环)之间须待凝72 h。b.灌浆水 灰比。灌浆水灰比采用2:1,l:1,0.8-1,0.6:1,0.5:1五种水灰 比。在进行试验段施工时分别采用三种水灰比起灌,起灌水灰比 根据压水试验的流量决定,流量小于30 L/min的孔,水灰比采用 2:1;流量大于30 L/min,小于50 L/min的孔,水灰比采用1:1;流 量大于50 L/.min的水灰比采用0.8:1。C.浆液变换原则。灌浆 压力保持不变,注入率持续减少时,或注入率不变而压力持续升 高时,不改变水灰比;某级浆液注入量已达300 L以上,或灌注时 间已达30 min,而灌浆压力和注入率均无改变或改变不显著时, 改浓一级水灰比;注入率大于30 L/min时,越级变浓。d.灌浆结 束标准。在设计压力下,灌浆孔吸浆量不大于1 L/min时,继续 灌注30 min结束灌浆。e.封孔。孔压水检查结束后,对所有检查 孔均采用了全孔(4 m~12 m)灌浆进行封孔。具体过程为:按照 设计灌浆压力2.5 MPa进行灌浆,起灌水灰比采用2:1,灌浆结束 之后置换孔内稀浆,改为0.5:1的浓浆进行压力封孔,封孔压力 采用1.5 MPa。 3.4特殊情况处理 灌浆过程中遇到冒浆、漏浆时,采取表面封堵、低压、浓浆、限 流、限压、间歇等方法进行处理,经过各种措施的使用,仍然没有 效果的采取待凝。灌浆过程中对于串浆的孔,具备灌浆条件,一 泵--:fL进行灌注。不符合灌浆条件的孔塞住串浆孔,待灌浆孔灌 通过对表1 I序排的透水率和Ⅱ序排的透水率比较得出,经 过I序排的灌浆处理,岩石中大的裂隙和岩溶裂隙得到了较好的 处理,故Ⅱ序排的透水率相比I序排的透水率出现了明显的递减 趋势。 4.2灌浆成果分析 通过I序排的注灰量和Ⅱ序排的注灰量比较得出,经过I序 排的灌浆处理后,Ⅱ序排的注灰量明显有下降趋势,I序排单位 注灰量大于300 kg/m的占总灌浆段的80.9%,Ⅱ序排单位注灰 量大于300 kg/m的占总灌浆段的16.3%,经过I序排的灌浆处 理,岩石中大的裂隙和岩溶裂隙得到了较好的处理,故Ⅱ序排的 单位注灰量和I序排的单位注灰量之间对比出现明显的递减趋 势,符合灌浆规律。 4.3抬动观测 根据设计要求,本次试验的灌浆压力范围为1.5 MPa~ 2.5 MPa,在试验段布置了3个抬动观测孔,分别对裂隙冲洗、压 水、灌浆施工过程进行了抬动观测,均未发现有抬动现象。说明 本次灌浆试验压力对盐塘组大理岩围岩不足以产生抬动和破坏。 5灌浆试验质量检查 5.1单点压水法 在灌浆试验结束3 d后进行了质量检查。质量检查采用单点 压水法分段进行压水。2号引水隧洞末端裸岩固结灌浆生产性试 验段压水质量检查共布孔17个,34段,其中透水率小于1 Lu的 有22段,占总试段的65%,透水率1 Lu~1.8 Lu的有12段,占总 试段的35%。压水试验成果满足设计提出的要求,说明本试验段 裸岩固结灌浆的施工达到预期效果,其固结及防渗的能力是可以 达到要求的。 5.2 声波测试 从声波孔波速变化情况看,各检测孑L灌后波速较灌前都有提 高,波速增长率范围为0~78.8%,灌后波速值均大于4 675 m/s, 表明检测段灌浆质量良好,灌浆效果明显,灌浆检测值达到设计 要求。从增长情况看,各个检测孔灌前波速小于4 675 m/s测点 的平均增长率为47.7%,灌前波速大于4 675 m/s测点的增长率 为7.8%,这表明灌前岩体波速相对较低测点灌浆效果最为明显。 经灌后声波测试结果表明,岩体的整体性得到了较好的改善。 6结语 1)从各次序灌浆耗灰量统计的成果来看,各次序的灌浆单耗 递减明显,本次灌浆试验所定的孔排距2 II1基本上合理。2)灌浆 水灰比采用2:1,1:1,0.8:1,0.5-1四个比级,遇压水漏浆的情况 或者透水率大于30 Lu,建议采用1:1或者0.5:1开灌。3)采用 本试验所确定的灌浆段偿和灌浆压力是合理的,最大灌浆压力不 会对岩层产生抬动。4)采用小循环灌浆系统,8 m孔采用自下而 上分段卡塞灌浆工艺,4 m孔采用:fLt ̄卡塞全孔一次性灌浆工艺,满 第36卷第29期 -330・ 2 0 1 0年1 0月 山 西 建 筑 SHANXI ARCHITE n l V01.36 No.29 Oct.2010 文章编号:1009—6825(2010)29.0330—02 2D. 在隧道支护设计中的应用 邱 勇 杨立新 摘要:针对重庆某隧道在采用工程类比法进行隧道支护设计后,利用有限元程序,对支护参数进行了验算,得到各支护 参数在隧道支护中的受力变形性状,从而为隧道的设计提供理论指导,为工程的顺利进行提供保障。 关键词:隧道,支护参数,数值计算 中图分类号 ̄U455.71 文献标识码:A 随着隧道工程的发展以及众多经验的积累,目前设计单位对 红色,软塑~硬塑状,含少量砂岩、泥岩块碎石及角砾,零星分布 于新建的隧道工程在设计时大部分采用工程类比法进行设计。 于隧道区。 但由于地质条件的差异,在隧道开挖的支护设计中,往往存在着 2)侏罗系中统沙溪庙组上亚组(J2 ):①粉砂质泥岩:紫红 各种不同的问题,为进一步验证工程类比法设计的安全性,文中 色、紫灰色,粉砂质泥结构,块状构造。含少量灰绿色砂质团块及 针对重庆某隧道工程的支护设计,利用2D-or有限元程序进行了 条带,局部夹薄层泥质粉砂岩及长石石英透镜体。②长石石英砂 计算分析。由计算结果进一步分析了类比设计在工程中的安全 岩:灰、青灰、灰白、褐灰等色,中粒结构,厚层状构造,主要矿物成 性。 分为长石,石英,岩屑,云母次之,钙泥质胶结,具斜层理及水平层 理。局部含少量泥岩角砾及团块,局部夹薄层粉砂质泥岩及泥质 1 工程概况及地质条件 某隧道位于原重庆市城口一岚皋一级公路改建工程,隧道全 粉砂岩。③隧道区内,侏罗系中统沙溪庙组上亚组为一套干燥炎 长0.622 km,隧道左侧紧邻龙潭河,属流水侵蚀型峡谷地貌,其余 热气候条件下形成的内陆河湖相碎屑岩沉积建造,故其岩性岩相 隧道区内砂岩厚度相对稳定,区域上多为大的透镜体 均为原始地形地貌。隧道主要穿越地层为奥陶系下统湄潭组 变化较大,变薄、尖灭及尖灭侧现的特点。 (0】 ),奥陶系下统红花园组(01h)和奥陶系下统桐梓组(0l ),岩 或具有分叉、性为粉砂岩、页岩、灰岩,局部覆盖少量第四系土层。 2隧道结构支护参数 隧道结构支护参数按工程类比结合本隧道工程地质条件拟 隧道衬砌内轮廓按建筑界限净宽9.0ITI,净高5.0m拟定,为 再通过有限元方法对所拟定的支护参数进行验算(见表1),以 R=4.85 m的单心圆曲墙圆拱,隧道净宽9.18 1TI,净高6.6 m,内 定, 净空面积53.55 m ,内净空预留了内装饰净空,同时还考虑了照 确定参数的安全性及可行性。明、消防、交通工程等营运管理设施所需空间。 根据地面调查资料及钻探揭露,隧道区穿越地层有: 3数值模拟模型建立 为验证衬砌参数的可行性,在数值计算中选取一段Ⅳ级围岩 1)第四系全新统残积坡积层( ):主要为粘土,褐黄色、紫 深埋段,水文地质条件一般。隧道衬砌结构与洞口加强段基本相 足施工要求。5)岩溶段裸岩固结灌浆采用的施工程序及工艺是 序大规模固结灌浆施工的依据。 合理的,达到了设计预期的目的。总体原则按环问分两序(即单 参考文献: 5158—2001,水工建筑物水泥灌浆施工技术要求[S] 数环为I序,双数环为Ⅱ序)、环内加密的次序进行施工,通过加 [1]DL/T 密灌浆逐渐使被灌岩体密实,满足规范和设计要求,达到防渗目 [2]DL/T 5551—2005,水电水利钻孔压水试验规程[S]. 的。6)灌浆试验效果明显:通过灌浆处理,声波波速提高显著,说 [3]DL/T 5100—1999,水工混凝土外加剂技术规程[S]. 4]DL/I"5010—92,水利水电工程物探规程[S]. 明灌浆对声波波速提高起到重要作用,灌后岩体整体性、均质性 [得到加强,力学性质得到改善。 [5]DL/T 5015—92,水利水电工程钻探规程[S]. 综合本次试验成果可知,本次试验所采用的施工方法、灌浆 [6]GB 175—2007,通用硅酸盐水泥[s]. 65培9,混凝土拌合用水标准[S]. 工艺、灌浆技术参数是合理的,工程质量满足规范要求,可作为后 [7]JGJAnalysis on the construction of a headrace tunnel karst section bare rock consolidation grouting test MI Chang.zheng Abstract:This article carries on complete analysis and elaboration on a headrace tunnel karst section bare rock consolidation grouting test of Jinping secondary hydropower station,verifis the feasiebility and rationality of construction method,procedures and construction technology of headraee tunnel karst section bare rock consolidation groutig,whinch has provided reliable technical parameters and technological basis for sub— sequent large-scale consoliatdion groutig.n Key words:groutig test,grouting pressure,cnonstruction technology,results analysis,quality inspection 收稿日期:2010.06—26 作者简介:邱勇(1975一),男,工程师,青海省公路科研勘测设计院,青海西宁266600 810001 杨立新(1975一),男,工程师,莱西市市政管理处,山东青岛