3.3.2 关于无混凝土盖重固结灌浆的压力
灌浆压力的使用至关重要。压力偏小,岩体得不到很好的灌注;压力偏大,会引起水力压裂和抬动。因此应在不引起水力压裂和抬动的原则下,尽量使用较大的灌浆压力,即最佳灌浆压力,这个最佳灌浆压力往往是由岩体本身工程地质特性确定,不是由岩体的上覆压力确定。
根据岩体裂隙的大小,张开程度、渗透性、可灌性,三峡坝基岩体大致可以分为Ⅳ类。
I类是宽大裂隙。裂面张开,伸延一般大于10m,透水性强、大于101u可灌性好、注入量大于20~15kg/m,在低压力下(0.1Mpa)吸浆量很大,此类裂隙不发育,起着导水作用,是首要灌注对象,不需用多大压力(0.1~0.3Mpa)就能取得良好的灌注效果。
Ⅱ类是较大的无充填闭合裂隙,因卸货、爆破影响后张开的闭合裂隙,短小的张性裂隙。透水性中等,透水率3~101u,注入量5~20kg/m,一般在小区域内自行封闭,开始吸浆中等,吸浆量逐渐减少,较快地达到结束标准。此类裂隙,在浅部较发育,一般在0.3~0.5Mpa压力下就能得到较好的灌注,超过此压力值,可能发生初步的水力压裂和抬动。
Ⅲ类是细小的致密裂隙。充填胶结好,岩石原本不透水和透水轻微,透水率1~3Lu,吸浆量小,单位注入率小于5kg/m.
此裂隙较发育,在吸浆量较小的情况下,可以提高灌浆压力到0.5~1.0MPa,一旦达到此压力值而吸浆量仍不大,再进一步提高灌浆压力,使原本闭合的裂隙张开,虽然灌了一些水泥,但要承受发生水力压裂和提高渗透性的风险。
Ⅳ类裂隙是极致密的裂隙。原本不透水、不吸浆,能承受较高的灌浆压力,极限压力可能达到5Mpa,此类裂隙是不需要做灌浆处理的。
灌浆压力应根据岩体的裂隙发育特征确定,而裂隙发育特征主要反映在岩体的单位吸浆量上,可以根据吸浆量确定灌浆压力,在无混凝土盖重固结灌浆时压力与吸浆量关系如表2.
在实际操作过程中,第1序孔的第一段,往往吸浆量较大,首先应采用低压0.1~0.3Mp,;使第Ⅱ序孔第一灌浆压力可以适当提高,渐渐达到设计压力值0.3~0.5Mpa;第二段最终灌浆压力0.5~1.0Mpa,最大压力不应大于1.0Mpa,见表3.
3.3.3 防止水力压裂与抬动
①防止抬裂最关键的问题是压力的使用,除上述根据岩体工程地质特性控制灌浆压力外,更应注意压水试验时,压水压力的控制,试验表明压水比灌浆更易造成水力压裂与抬动,因为水是牛顿液体,能等值传递液体内压力,浆液是宾汉液体,不能等值传递液体内压力,随浆液浓度的增加,压力传递呈非线性递减规律,且浆液在流动过程中能量损失比水要大得多。本次灌浆试验,产生抬动的压水压力值为0.15~0.5Mpa,灌浆压力0.3~1.0Mpa,一般是压水产生抬动在先。压水试验只是测试岩体渗透性的一种方法,本身不能改善岩体渗透性,灌前压水试验压力应降一级,按岩体透水率调整压水压力(见表4)压水与灌浆时,升压过程应缓慢,应分级调升。
②为了防止找平混凝土和盖板的抬裂,第—段压水与灌浆时,阻塞在混凝土上,应纵跨混凝土与基岩的接触面阻塞,这样,水与浆液是间接进入接触面,可避免接触面的张开。在缓倾角裂隙发育部位,可预先进行锚固处理。
③三峡坝基花岗岩强度高,弹性模量大,岩体抬裂在一定范围内(一般不大于200um)是可恢复的,且最终还是能得到较好的灌注密实,只要不造成混凝土与基岩接触面、缓倾角裂面大面积地压裂、抬动。轻微的抬、裂是不可避免的,也是允许的。
3.3.4 关于找平混凝土
本次所谓无混凝土盖重灌浆都是在找平混凝土上进行的,找平混凝土的主要作用是阻塞基岩表面裂隙,防止浆|考试|大|液串冒,保证灌浆质量,创造施工环境,免除废弃浆液对建基岩面的污染,减少建基面清除难度。考虑到建基面有起伏差,找平混凝土的浇筑,原则上是填平低凹的坑槽,对凸出的完整岩体应外露。找平混凝土可不分缝,但浇筑时应振捣密实,严格控制施工质量。本次三组无混凝土盖重灌浆试验,找平混凝土全都出现了裂缝,裂缝的主要原因是找平混凝土厚薄不一,变形不—致,混凝土的质量又没有严格控制。在灌浆过程中,沿裂缝有冒、漏浆现象,使裂缝进一步扩宽。对出现裂缝的部位必须进行处理。对怎样保证找平混凝土的质量,须进一步研究,制定出具体切实可行的措施。
3.3.5 关于群孔灌浆
群孔灌浆可以进一步提高工效,加快施工进度,保证灌浆质量,建议有条件的部位。采取群孔灌浆。
4 大坝基础固结灌浆的优化设计
三峡大坝基础岩体本身力学性质很好,可灌性差,按常规布置固结灌浆所起作用不大。据原勘测资料,临船坝段、左厂坝段已收集到的固结灌浆资料初步统计,建基岩体70%以上声波值大于5000m/s,地震波值大于4000m/s,压水试验吕荣值小于1Lu,单位注入量小于1~3kg/m,根据三峡大坝基础岩体的工程地质特性,直接利用优、良岩体,尽量减少固结灌浆工作量,在最小费用下,最短的时期内获得最佳的灌浆效果,是三峡大坝基础固结灌浆优化设计的出发点,现就怎样有效地进行优化设计提出几点建议:
1)基础固结灌浆设计工作,应在大的原则下,作为报考设计工程项目予以安排。
2)固结灌浆的布置应针对开挖揭露建基面的地质情况确定,施工地质编录的岩体弹性波检测资料是优化设计的重要依据,通过试验可以归纳几种布孔方案。
①对岩体完整性好,强度高,变形模量和弹性波速度达到设计要求的部位尽量减少或不布孔,重点布于固结兼辅助帷幕部位、断层裂隙发育部位及对基础有特殊要求的部位。
②对一般地段采取随机布孔方式,即根据裂隙发育情况,把钻孔有意地布置在裂隙上;裂隙发育部位孔距加密,否则相反;对大的陡倾角裂隙,可考虑调整钻孔方向,利于钻孔有效地穿透裂面。
③地质缺陷部位(特别是长大缓倾角结构面)是处理的重点,应采用综合处理措施。
3)在施工过程中应进行分序优化,根据I序孔的压水、灌浆情况来确定优化Ⅱ序孔的施工,根据Ⅱ序孔的压水、灌浆情况来确定是否减掉检查孔,把Ⅱ序孔的压水试验作为检查孔。
4)重视、加强施工质量、基础验收工作。
5 结语
经前期勘测,灌浆试验和灌浆施工资料综合分析,考虑大坝基础地质条件与固结灌浆的施工条件,可以确认无混凝|考试|大|土盖重固结灌浆优于有混凝土盖重因结灌浆,只要能保证找平混凝土的质量,大范围地进行无混凝土盖重固结灌浆在技术上是可行的。但还需要制定具体的施工技术要求。根据建基岩面的工程地质情况,报考优化固结灌浆是一项省钱、省时又能获得良好灌浆效果的工作,是十分必要的。