第20卷第4期 贵卅l水力发电 GUIZH0U WATER P0WER 2006年8月 索风营水电站防渗帷幕工程监理质量控制 聂志才 ,李 文。 (1.中国水电顾问集团中南勘测设计研究院,湖南长沙410014; 2.贵州乌江水电开发有限责任公司索风营电站建设公司,贵州 贵阳550002) 摘要:索风营水电站坝址区岩溶发育,防渗帷幕工程施工难度大,为节省工程投资,采用水泥粉煤灰混合浆液 进行防渗灌浆施工,监理工程师如何控制防渗帷幕工程的质量,本文进行了较为系统的论证。 关键词:水利工程施工;防渗帷幕;质量控制;索风营水电站 中图分类号:TU201.2 文献标志码:B 文章编号:1007--0133(2006)04-0066--05 0帷幕灌浆工程概况 索风营水电站坝址区分布的地层主要为:三叠 幕底限高程为620 In,防渗设计标准为2 Lu,防渗面 积为0.9×10 In 。 (2)左岸防渗帷幕带近乎平行于两地下含水通 道(似分水岭),左坝肩断截S 岩溶系统,伸入山 系下统茅草铺组第一段(T )肉红色白云岩、白云 质灰岩及泥晶灰岩等;三叠系下统夜郎组(T )灰 色厚层~薄层灰岩,白云质灰岩,泥灰岩夹灰色、 灰绿、黄绿色泥页岩等。区内断裂构造发育情况 是:左岸有F 和 ,右岸有F ,坝基有f2,其中 F 和F 为区域性断层,规模较大,长达几km到 几十km。区内岩溶发育受地形地貌、岩性及地质 构造的控制,左岸有S 及K 。岩溶系统,右岸有 体869.5 m,并要处理F 断层,防渗面积为10.6 ×10 In 。 (3)右岸帷幕主要是解决地下厂房的岩溶渗漏 问题,防止K 和水库连通,截断f2和F 的岩溶 通道,伸入山体979 In,防渗面积为11.0× 10 In 。 为便于施工,在帷幕线上布置了上、中、下3 层灌浆隧洞,灌浆隧洞高程分别为732,783, K 岩溶系统。岩石透水性受岩溶、断层、裂隙等 影响属强至中等透水岩组,并因岩溶、断层、裂隙 的不均匀分布表现出透水性的不均一性。坝址区两 岸有泉水出露,属地下水补给河水类型,近坝地段 水位平缓,水力坡度为1%~2%,从两岸向山内 837 In,层间的帷幕以交错式搭接。3层灌浆隧洞的 开挖断面为城门型,净空断面均为3.0 In×3.5 In(宽 ×高),但衬砌形式不同,上层边顶采用喷锚作为永 久支护,底板浇筑0.4 m厚盖重混凝土;而中、下 层灌浆隧洞则全洞衬砌0.4 In厚钢筋混凝土。 防渗帷幕工程分6个分部工程,各分部工程的 规模及指标见表1。 逐渐变陡。防渗帷幕线布置如下: (1)河床坝基防渗帷幕布置在坝轴线上游 3.5 In,沿坝轴线N83.2。w布置,为悬挂式帷幕;帷 表1 索风营水电站防渗帷幕各分部工程规模及指标 注:右732分部工程含大坝段。 1 帷幕灌浆工程监理质量控制 I.I事前控制 生。针对本工程的特点,采取了如下的具体措施。 收稿日期:2006-06—14 事前控制是监理工作的重要组成部分,它可以 对质量事故起到预防的作用,减少质量事故的发 ・作者简介:聂志才(1962一),男,湖南省常德市人,高级工程师, 索风营工程监理部副总工程师,从事水利水电工程施工 监理工作。 66・ 维普资讯 http://www.cqvip.com
聂志才,等:索风营水电站防渗帷幕工程监理质量控制 2006年第4期 1.1.1 审查设计文件、组织设计交底 左837灌浆隧洞开挖过程中在桩号F0-628 m 处存在一涌水点,起初设计单位将其视为地下水出 测设计研究院科研所进行了室内浆液配比试验,论 证了帷幕灌浆的最佳浆液配比等。 搅拌均匀的混合浆材的流变性能可用宾汉体来 描述,宾汉体的流动方程为: r= o+rldr/dt 漏点,认为在此处以外的地下水位将高于837 m高 程,建议取消桩号F0-628 m以外的防渗帷幕。监 理工程师经过仔细观察与分析,证实该涌水点属局 式中:r为剪切强度(Pa);r。为屈服剪切强度 (Pa);dr/dt为剪切速率(1/s);r/为塑性黏度 (Pa・s)。 部管道岩溶水,不能代表整个区域地下水位,建议 保留桩号F0-628 m以外的防渗帷幕。后设计单位 采纳了监理工程师的意见,确保了防渗帷幕的完整 性。 影响灌浆质量的浆液指标主要有塑性黏度、马 氏黏度及有效屈服强度等,塑性黏度、马氏黏度及 有效屈服强度越低浆液的可灌性就越好,工程上一 般要求马氏漏斗时间小于37 s。 1.1.2进行原材料检测及室内浆液配比试验 本工程防渗帷幕灌浆采用水泥、粉煤灰混合浆 液灌注,因此在灌浆工程开工之前,监理工程师督 本次试验采用NXS一1I A旋转黏度计检测浆材 塑性黏度,采用马氏漏斗检测马氏黏度。浆液配比 试验成果如表2及表3。 促承包人按设计及规范要求对灌浆所用原材料进行 质量检测、同时业主委托中国水电顾问集团贵阳勘 表2索风营水电站防渗帷幕灌浆浆液配合比流变性能试验成果 浆液配比试验报告的结论如下: (1)水泥选用贵州水泥厂生产的P.042.5水 满足马氏漏斗时间小于37 s的要求。 (3)所选用的水灰比和粉煤灰掺量室内试验满 足28 d抗压强度大于15 MPa的要求。 1.1.3进行现场帷幕灌浆试验 泥,粉煤灰选用凯里火电厂生产的粉煤灰,外加剂 选用木钙,都是合适的。 (2)当浆液的水灰比为0.5:1和0.6:1时,马 在上述工作完成之后,监理工程师督促承包人 进行了现场帷幕灌浆试验(根据不同地质条件共分2 个区进行),以确定最佳浆液配比、浆液浓度、灌浆 氏漏斗时间不能满足小于37 s的要求,0.7:1的水 灰比满足马氏漏斗时间小于37秒的要求。为达到 要求,可以提高木钙的掺量为0.15%一0.2%或选 孔间排距、灌浆压力、灌浆段长、结束标准等。 本工程2个帷幕试验区均布置在左783 m高程 ・用减水率更高的其它外加剂,可使0.6:1的水灰比 67・ 维普资讯 http://www.cqvip.com
第20卷第4期 贵州水力发电 2006年8月 灌浆洞内。第1试验区选在s ,岩溶系统影响带, 在桩号FO.127.27~FO一138.77 m之间布置了灌浆 孔2排共7个孔,孔距分别为2.0,2.5,3.0 m; 煤灰掺量进行了多次调整,浆液试验最后采用的粉 煤灰掺量为水泥重量的20%,并掺入萘系高效减 水剂UNF一1(或将木钙掺量增加到0.2%)及1%的 膨润土,使得浆液具有较好的可灌性。当粉煤灰掺 量为水泥重量的30%时,若掺入萘系高效减水剂 UNF一1及1%的膨润土浆液的流动性与前者相近, 可灌性也较好,因此施工中最终采用该种配比的浆 液进行灌注(其现场测得浆液的流动性指标如表4 经室内试验后采用掺30%粉煤灰的浆液,最大灌 浆压力为4 MPa。第Ⅱ试验区选在783 m高程灌浆 洞中部的完整地层中,布孔1排共5个灌浆孔。孔 距分别为1.5,2.0,2.5,3.0 m;设计浆液与I 试验区同。 灌浆试验于2004年4月全部结束。在第1试 验区施工中,因原设计浆液堵管严重,故对其中粉 所示),但其余各工序施工指标仍按室内试验成果 实施。 表4索风营水电站防渗帷幕灌浆现场浆液试验指标 灌浆后分别采用检查孔钻孔取心、压水试验及 (5)鉴于本次采用的是水泥粉煤灰浆液,为减 少堵管、便于施工操作,施工单位提出将灌浆结束 条件中将注入率不大于1 lMmin控制的持续灌浆时 间缩短为40 min,建议设计予以考虑。 (6)对于溶洞灌浆,当采用限量灌浆法时,每 次注入干料量不宜的太少,建议以分次灌注, 逐步升压为原则进行控制。 Ⅱ试验区检查孔压水试验得最大透水率仅为 1.24 Lu,也完全满足不大于3 Lu的设计防渗标准, 弹性波及孔间CT检查表明灌浆后波速有一定提 高。第Ⅱ试验区也于2004年5月份通过了本工程 参建各方的验收。 1.1.4审查施工组织设计 物探孔前后弹性波、孔间CT等手段检查灌浆效果, 检查结果是:a.I试验区检查孔压水试验最大透水率 仅为0.98 Lu,优于2 Lu的设计防渗标准,并且取出 多段挤压密实的黄泥及水泥结石;b.弹性波测试显 示,灌前波速为2 320~6250 m/s,平均波速为4 867 m/s;灌后波速为3 280~6 250 m/s,平均波速为 5 162 m/s,提高了6.1%,尤其低波速区提高明显; C.孔间CT测试表明,灌前声波为2678~6 107 m/s, 平均波速为5 238 m/s;灌后声波波速为3 380—6 185 m/s,平均波速为5 551 m/s,平均波速提高了 第1试验区共布置7个灌浆孔,3个测试孔和 6.0%,溶洞及溶蚀裂隙均得到了充填挤密。 3个检查孔,灌浆采用水泥粉煤灰浆液,于2003 年10月19至2004年2月22日进行试验,完成了 预定的工程量和检测项目。试验报告提交后,于 在上述工作完成后,要求承包人提交施工组织 设计,待监理工程师审批后方可正式进行帷幕灌浆 施工。 2004年3月6日聘请孙钊、夏可风等知名专家对 试验成果进行了评审,专家提出了以下评审意见: 1.2事中控制 1.2.1加强过程控制 (1)本次试验总体上达到了预期的目的,满足 了设计要求,其成果对今后的施工具有指导意义, 试验是成功的。 帷幕灌浆工程属隐蔽工程,也因其过程控制难 度大被称为“良心工程”。为使“良心工程”在索 风营水电站成为放心工程,监理工程师采取了一系 列的技术手段与组织措施,并制订了一系列的管理 (2)通过室内和现场试验,表明粉煤灰掺量为 20%、水胶比为0.7:1的水泥粉煤灰浆液具有较好 办法来加强过程控制与管理,为将质量事故终止在 萌芽阶段采取了以下具体措施: 的可灌性和施工性能,是可行的,在今后的施工中 可根据地质条件进一步优化。 (3)3个检查孔压水试验得各段透水率均小于 (1)在帷幕灌浆施工过程中,监理工程师采取 24 h旁站监理制和联合检查组突击检查制相结合的 监理方式。单孔开孔时对孔位、孔距、钻机角度等 进行检查,合格后方可开孔,对达到设计孔深的孔 采用单孔验收制。监理工程师在灌浆过程中,对孔 口封闭器、孔斜、射浆管安装、灌浆压力、流量、 浆液浓度、灌浆结束标准等进行重点抽查,若发现 2 Lu,但Ⅲ序孔灌前透水率和单位注入量偏大.建 议在类似条件下的施工中,灌浆孔距宜采用较小 值,排距宜适当加大。 (4)试验中最大灌浆压力采用4 MPa是合适 的,可供今后施工参考。 ・68. 维普资讯 http://www.cqvip.com
聂志才,等:索风营水电站防渗帷幕工程监理质量控制 问题及时进行处理。 (2)采用先进的三参数自动记录仪:本灌浆工 程采用灌浆自动记录仪对灌浆压力、浆液浓度、耗 灰量及灌浆结束标准等进行全过程质量监控。 (3)采用上海产KXP.1测斜仪检测灌浆孔孔深 及孔斜。 (4)对灌浆用原材料分期分批见证取样检测, 适时对其进行质量监控(检测中心有专题报告)。 (5)制订了一系列的管理处罚办法:监理工程 师会同业主制定了《索风营水电站灌浆监理细则》、 《索风营水电站灌浆自动记录仪管理办法及灌浆计 量处罚条例》等文件(并及时发放给相关承包人), 认真督促执行。 (6)强化组织机构建设:监理工程师成立了灌 浆工程部,对帷幕灌浆工程实行专业化管理。 (7)在24 h旁站监理过程中随时检查承包商 的灌浆管路连接情况,以查明承包商是否在灌浆管 路中接“三通”,回浆管(回浆流量计前)是否松 动、破裂、漏浆等。 (8)在24 h旁站监理过程中随时检查承包商 的灌浆记录仪使用情况,以查明压力传感器是否已 被调动(平时厂家已将其胶封),密度传感器射源 是否已被关闭,流量计传感器是否已被调动等,同 时要求承包人在灌浆管路上安装了压力表,将压力 表所测灌浆压力与灌浆自动记录仪所测压力适时对 比,发现问题立即查明原因并予以纠正。 (9)根据室内浆液配比试验结果,当水泥与粉 煤灰混合浆液在水灰比大于0.7:1时水泥与粉煤灰 易发生分离现象,进而影响灌浆质量,因此在24 h 旁站监理过程中,随时利用比重计及比重秤检测浆 液比重,与灌浆记录仪所测的比重值对比,若发现 差值立即查明原因并予以纠正。 1.2.2岩溶地质问题及其处理 索风营水电站帷幕灌浆工程所钻灌的地层主要 为灰岩,帷幕线附近岩溶发育,且以左岸为甚。本 工程区发育的主要岩溶系统有K (右岸)、S∞及 K 。(左岸),在这些部位灌浆时耗浆量很大,且长 时期达不到灌浆结束标准,为达到既节省工程投资 又确保工程质量的目的,须采取一些特殊的处理方 法。当发现这些岩溶地质问题时,由监理工程师及 时召集设计、业主、施工相关人员现场研究决定处 理方案;或由施工方以联系单的形式上报,再由监 理、设计、业主会签确定。根据不同的岩溶发育特 点,本工程主要采取了以下特殊处理方案: (1)对于大型无充填的溶洞(在钻孔过程中会 有明显的掉钻现象),要求将原灌浆孔扩孔至 2006年第4期 210 mm以上,然后从孔内回填高流态细石混凝土。 回填混凝土的标号为c 塌落度为16~18 cm。本 处理方案主要在左837 m高程灌浆隧洞ZS43孔附 近的溶洞及左783 m灌浆隧洞附近的K 。岩溶系统 的溶洞处采用。回填混凝土结束后,仍应采用常规 灌浆方法进行补强。 (2)对于半冲填溶洞和小型的溶蚀裂隙,若长 时间达不到灌浆结束标准(以30 t耗灰量为限)且灌 浆时无法起压时,要求采用砂浆泵灌注0.5-1浓砂 浆;所用的砂以中、粗砂为主,掺量按规范要求执 行,一般为水泥重量的100%一200%。本处理方案 主要在左783 m灌浆隧洞桩号F0-45~FO-190 m段及 左837 m高程灌浆隧洞桩号FO.150~FO.200 m段采 用。 (3)对于全部冲填黄泥的大型溶洞,原设计的 灌浆隧洞底板3 m长的抗抬锚杆无法锚固到完整岩 石上,导致灌浆过程中易于发生底板抬动,故要求 将抗抬锚杆加长到15 m。此种类型溶洞的灌浆机 理是利用高压将冲填物劈裂,以水泥浆液将其置换 或利用高压将黄泥压实。这类溶洞因全部充填有黄 泥等,被灌体性质软弱,在灌浆过程中无法一次达 到设计灌浆压力及结束标准,故要求采用逐级升压 的灌浆方法,即先按设计压力的50%灌浆,待凝 1 5 d后打检查孔并根据检查孔压水试验情况进行补 强灌浆。补强孔首先考虑的是加大帷幕宽度、同时 将灌浆压力达到设计值。此种处理方案主要在左 783 m灌浆隧洞桩号FO-190~FO-230 m段进行。 1.3事后控制 1.3.1 进行钻孔质量检查 对已完工程的质量检查,主要采取钻孔取心、 压水试验等手段。检查孔的数量为灌浆孔的10% 左右,检查孔的布置由监理、设计、业主根据地质 条件及灌浆情况研究确定后以正式通知下发施工单 位。各检查孔孔位由监理工程师现场核定后方可开 孔,各压水试验段钻孔完毕后,由监理工程师现场 检查孔深、压水管路及栓塞的安装情况,检查合格 后监理工程师还进行压水试验旁站,直到压水试验 结束并在原始资料上签字。 帷幕灌浆工程检查孔压水试验成果见表5。 1.3.2施工质量缺陷及时处理 左783 m高程灌浆隧洞桩号FO一190~FO一230 m 段为s ,岩溶系统发育部位,发育有全充填型溶洞, 灌浆过程中无法一次达到设计压力,经建监设施四 家研究后决定,同意分级升压,先按50%设计灌 浆压力施工,施工完毕后打检查孔,不合格部位进 行补强处理。因该处地质条件复杂,监理工程师要 ・69・ 维普资讯 http://www.cqvip.com
第20卷第4期 贯州I水力发电 2006年8月 分部工程检查时间 压水孑L 压水试验 透水率/Lu 压水合格 合格率 数/个 段数/段 设汁值 范围值 平均值 段数/段 /% 注:钻孔压水试验检查不合格的部位均已进行补强灌浆,全部达到合格标准。 鉴于该部位检查孔多段不合格,且有集中分布 现象,经建监设施四家研究决定对该部位进行补强 2 结语 灌浆,补强灌浆首先考虑的是加大帷幕宽度、在帷 索风营水电站防渗帷幕施工中,由于采取了合 幕线上游增加一排灌浆孑L,同时将灌浆压力达到设 理的质量控制方法,工程质量控制效果良好。通过 计值。补强灌浆结束15 d后,又布置了2个检查 对已完工程的检查孑L压水试验成果统计及心样观 孔,共作压水试验22段次,其透水率范围值为 察,证明帷幕灌浆工程质量优良,满足水库正常蓄 0~1.6 Lu,平均值为0.41 Lu,满足设计防渗标准 水的要求。 小于3 Lu的要求。 Supervision Quality Control for Anti-seepage Curtain Project of Suofengying Hydropower Station NIE Zhi.cai ,LI Wen (1.Zhongnan Investigation Design&Research Institute,Hydropower Consulting Group of China,Changsa, Hu’nail,410014,China,2.Construction Company of Suofengying Hydropower Station, Guizhou Wujiang Hydropower Development LTD.Guiyang,Guizhou,550002,China) Abstract:Karst has very developed in the dam area of Suofengying Hydropower Station,therefore,there are a lot of diifculties in construction of anti・seepage curtain project.In order to cut down the engineering cost.a kind of cement grout mixing with ash fly was adopted in construction of the anti—seepage curtain.The article systematically introduces how the supervision engineer controlled the quality of anti・seepage curtain engineering. Key words:conservancy engineering construction;anti・seepage curtain;quality control;Suofengying Hydropow. er Station 、嵋 、 名、蠕盼 、蛉 坊、 0:_'、蛤翰\ 、 \ 蛉 盼 、 、 盼 \蠕 \ 、 ; (上接第61页) headstock gear of same type in home,the designer of the project had fully considered convenience of equrpment in manufacturing,transforming and installing in design,set 2 automatic headstock gear for two emergency gates re. spectively,monitoring water level before dam and differential pressure of trash using system LCU in the dam area in operation supervision and other supervision measures.All these new technology and process can ensure safety oper— ation of hydraulic str:lctures. Key words:hydraulic structure;metal structure;design layout and feature:Suofengying Hydropower Station .7n.
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