银盘水电站现场灌浆试验技术创新（邹德兵徐年丰李洪斌施华堂陈志杰）摘要:乌江银盘水电站坝基岩体主要由页岩、砂岩及灰岩等软、硬岩相间组成,且受众多泥化夹层、破碎夹泥层及破碎剪切带分割,构成了基岩不均匀变形加剧、软弱夹泥层抗渗透变形能力降低等问题。现场灌浆试验围绕上述亟待解决的工程问题,对夹泥层冲洗设备的研制与应用、夹泥层帷幕幕体的耐压评价、软岩薄混凝土封闭无盖重固结灌浆等技术进行了创新研究,取得了丰富的资料和较好的效果,为银盘水电站的渗控工程设计与施工提供了强有力的技术支撑。关键词:泥化夹层;灌浆;耐压评价;无盖重固结灌浆;银盘水电站:TV543.5文献标识码:A:1001-4179(2009)23-0068-03混凝土坝基础应具有足够的强度、整体性、均匀性、耐久性及抗渗性。坝基一般需进行固结灌浆与帷幕灌浆防渗处理。乌江银盘水电站坝基岩体软硬相间、软弱夹泥层发育、溶蚀渗漏等问题同时存在,构成基础处理主要难点。常规冲洗技术+普通水泥固结灌浆手段对提高软弱夹泥层可灌性作用有限。若采用化学灌浆材料[1],对坝基大面积使用而言,投资巨大,基本不可行(只能针对特殊地质部位如大断层局部采用)。若采用非常规大型冲洗设备(进行高压旋喷冲洗),尽管效果良好,但设备庞大、技术复杂、成本高昂、难以大面积推广使用。因此,高效小型化冲洗设备的研制和应用即成为本次试验创新研究的重点内容之一。帷幕灌浆中过高的灌浆压力容易造成击穿和外漏,一定程度上影响帷幕成幕质量。因此,对经过高压灌浆处理后的帷幕幕体特别是夹泥层帷幕幕体的耐压性进行定量评价,避免以往偏重于定性评价的不足,也是本次试验研究的技术创新点所在。常规有盖重固结灌浆施工与基础强约束区混凝土的均衡上升、温控、防裂等方面矛盾突出,若干工程尝试采用了不同形式的无盖重固结灌浆施工工艺[2～4]。针对银盘水电站不具备文献[2～4]中各工程坝基岩体为硬岩、陡倾等先决条件的实际情况,在缓倾软岩中进行无盖重固结灌浆的可行性研究也是本次试验技术创新点之一。1工程概况银盘水电站位于乌江干流下游河段,地处重庆市武隆县境内。设计坝型为混凝土重力坝,最大坝高78.5m,装机容量600MW(4×150MW)。该工程具有洪水流量大,电站发电水头低的特点。坝址区地形开阔,为斜向河谷,河流与岩层走向交角为25°,岩层倾向右岸偏下游,倾角为40°。坝基岩体主要由页岩、砂岩和灰岩相间组成。主要出露基岩有奥陶系分乡组(O1f)、红花园组(O1h)、大湾组(O1d)、十字铺组(O2s)、宝塔组(O2b)、临湘组(O3L)和五峰组(O3w)及志留系龙马溪组(S1Ln)地层。主要地质问题为:①坝基岩体软硬相间,其中软岩(O1d1-1、O1d1-3、O1d3-1、O3w及S1Ln)约占大坝长度的63%,其强度和变形模量均较低,基岩不均匀变形问题突出。②坝基岩体中软弱夹层发育,据统计,Ⅰ类泥化剪切带11条,Ⅱ1类破碎夹泥剪切带27条,Ⅱ2类破碎剪切带32条。受夹层分割的岩体及软弱夹泥层的可灌性差,常规固结灌浆手段对改善坝基软岩及软弱夹层物理力学性能的作用有限。③坝基存在O1h、O1d1-2、O1d2、O2+3等岩溶透水层,溶洞及溶蚀裂隙发育,溶蚀部位多充泥,是坝基防渗处理的重点部位。2冲洗设备研制与应用2.1高压喷头结构设计针对银盘水电站坝基软弱(剪切)夹泥层的特点,基于采用高效冲洗设备将孔段内夹泥物质挟带出来,然后利用固结灌浆的手段加固的基本思路,考虑利用固结灌浆钻灌施工的常规设备,加工制成高压喷头,简化冲洗设备及工艺,提高工作效率。初步确定在钻管端头开设3～4个孔口,利用孔口高压水流冲击切削含夹层破碎岩体。根据式(1)～(3)孔口恒定出流及恒定总流的动量公式[5]可估算不同孔数、孔径的孔口流速及高速水流对岩壁的切削力。计算分析表明,喷嘴直径φ1=2.6mm,在4.5MPa的压力水头下孔口流速可达56m/s,高速水流对灌浆孔岩壁的冲击压强可达3.2MPa,岩体软弱夹泥及碎裂岩体均可被此高速水流切削脱离母岩而冲洗携带出孔口。经过现场多次高压冲洗切削试验,最终确定采用的高压喷射冲洗喷头结构为:利用101.6mm钻管在端头开设3个带丝牙的小孔,高差2.5cm,夹角120°,小孔上安装高压喷射专用喷头,喷嘴直径φ2=2.6mm,厚约1cm。为防止在高压喷射旋转和提升过程中岩石孔壁碰撞磨损喷头,于钻...