一种水电站厂房连接板基础群孔回填灌浆工艺

摘要

本发明提供了一种水电站厂房连接板基础群孔回填灌浆工艺，依次经过钻孔，孔内下设镀锌管，装逆止阀，形成“群灌”高压管，控制压力，采用“一管一泵”不间断进行灌浆，将连接板基础填充密实，该发明通过动水控制化动为静，压力控制防止抬动变形，膏状浆液应用增强浆液粘聚力，消减灌浆压力解决了水电站厂房上游进水口连接板基础严重脱空的问题。

说明书

技术领域

本发明涉及水电站灌浆领域，具体涉及一种水电站厂房连接板基础群孔回填灌浆工艺。

背景技术

多布水电站位于西藏林芝地区八一镇多布村尼洋河干流上，属Ⅲ等中型工程。采用闸坝式开发方案。工程枢纽主要由河床砂砾石复合坝、左岸泄洪闸、左岸引水发电系统等建筑物组成。坝址区河床和左岸阶地均为覆盖层，河床区覆盖层厚度52.6～190m，整体呈左岸厚右岸薄特征，左岸台地覆盖层厚度变化范围为251.2～359.3m，平均厚度为300.5m，为巨厚砂砾石覆盖层。

工程采用分期导流，一期首先完成左岸阶地边缘纵向围堰（砂跞石坎）的防渗系统，在纵向围堰保护下施工泄洪闸和引水发电系统，原河床过流。

发电厂房坐落在左岸砂砾石覆盖层7深度300多米的软基上，采用孔距2m，梅花形布置的水泥旋喷桩8承重。整个发电厂房基础的施工全靠一期围堰悬挂防渗墙9防渗，此段防渗墙底高程为EL3011m，顶部凿除后，防渗墙墙顶顶高程EL3035m，悬挂深度为24m。上游进水护底高台10为EL3062m。厂房进水口剖面图详见下图1。

厂房上游进水口连接板位于防渗墙的下游，闸室的上游。河床水位的高程为EL3055m，厂房进水口上游连接板的高程为EL3035m，高差达20m。厂房地下水丰富，且承压较大，厂房基础混凝土施工时涌水严重，施工期间在厂房上游连接板处设泵坑11进行抽水。

厂房上游进水口连接板采用混凝土现浇，枯水期进行施工，连接板基础在动水的作用下，蓄水截流前，连接板底部局部砂砾石基础基本被淘空，连接板脱空现象较为严重，成为厂房蓄水运行的重大安全隐患，连接板基础被动水掏空情况见图2。

由此，灌浆施工势在必行，目前采用普通浆液和双液灌浆两种方法试灌，由于连接板基础脱空严重，存在连接板地层串通渗流，且地下水承压较大等不利现象，灌浆法无法在连接板底部待凝住，因此这两种处理方案是不可行的。

发明内容

本发明的目的是克服水电站厂房上游进水口连接板基础严重脱空的问题，提供一种水电站厂房连接板基础群孔回填灌浆工艺。

本发明的技术方案是提供了一种水电站厂房连接板基础群孔回填灌浆工艺，至少包括以下步骤：

步骤1）在连接板上预埋的多根抽水管内钻孔，在该孔内下设镀锌管，镀锌管顶端高于抽水管顶端，且将抽水管顶端与镀锌管之间密封；

步骤2）在镀锌管顶部安装逆止阀，多个逆止阀通过管线连接到一个灌浆包高压管，灌浆包上连接一根高压灌浆管上，该高压灌浆管作为灌浆的“群灌”高压管；

步骤3）将步骤2）中的“群灌”高压管延长至上游高程厂房引水高台上，并连接灌浆泵；

步骤4）将灌浆液搅拌均匀，同时减小地下水的流速，让连接板基础下的地下水处于相对静止状态，当厂房上下游的所有泵坑不再进行抽水降水，控制灌浆压力，保证连接板不被抬动，开启灌浆泵，将灌浆液通过“群灌”高压管灌进连接板下部。

所述步骤1）中抽水管内钻孔深度为深入连接板底部3m以下，且镀锌管下入孔内底部。

所述抽水管顶端与镀锌管之间用铁皮焊封。

所述镀锌管下部管壁上设有多个通孔，且镀锌管底部装有纱网。

所述步骤4）中灌浆压力的计算如下：

P_表＜（P_水+P_砼）－（P_柱+P_承）>

式1中，P_表为灌浆压力，单位为MPa，

P_水为连接板顶部蓄水压力，单位为MPa，

P_砼为混凝土自重压力，单位为MPa，

P_柱为浆柱压力，单位为MPa，

P_承为地下承压水，单位为MPa。

所述步骤4）中在灌浆前，先泵入清水，清洗管路和冲孔，且检查灌浆管路的密封性。

所述步骤4）中的灌浆液为水泥浆，且每150L水泥浆中加入5kg钠基膨润土，其中水泥浆中水泥与水的质量比为0.5:1。

所述步骤4）中在灌浆过程中，当厂房进水口水面出现浑浊，停止灌注。

本发明的有益效果：

(1)本发明提供的这种水电站厂房连接板基础群孔回填灌浆工艺操作方便，通过动水控制化动为静，压力控制防止抬动变形，膏状浆液应用增强浆液粘聚力，消减灌浆压力解决了水电站厂房上游进水口连接板基础严重脱空的问题。

(2)本发明提供的这种水电站厂房连接板基础群孔回填灌浆工艺通过在抽水管内钻孔深度为深入连接板底部3m以下，且镀锌管下入孔内底部，充分保证灌浆液进入连接板基础下部。

(3)本发明提供的这种水电站厂房连接板基础群孔回填灌浆工艺通过在镀锌管和抽水管之间用铁皮焊封，防止灌浆时灌浆液从抽水管流出，并且可以通过打水加压检查焊接密封性，操作简便。

(4)本发明提供的这种水电站厂房连接板基础群孔回填灌浆工艺在镀锌管下部管壁上设有多个通孔，形成灌浆花管，保证灌浆，且为防止在动水作用下细砂堵塞灌浆花管，无法进行灌浆，镀锌管底部装有纱网。

(5)本发明提供的这种水电站厂房连接板基础群孔回填灌浆工艺通过控制灌浆过程中的压力，避免连接板抬动变形，保证灌浆效果。

(6)本发明提供的这种水电站厂房连接板基础群孔回填灌浆工艺在灌浆前，先泵入清水，清洗管路和冲孔，且检查灌浆管路的密封性。

(7)本发明提供的这种水电站厂房连接板基础群孔回填灌浆工艺采用的灌浆液制备简便，原料易得，成本较低，灌浆液均匀形成膏状混合液。膏状浆液具有内聚力大、粘度高、能缓解或消减一部分灌浆压力的作用。应用到本工程中具有防止抬动和增强浆液凝聚力的效果。

(8)本发明提供的这种水电站厂房连接板基础群孔回填灌浆工艺在灌浆过程中，通过观察厂房进水口水面是否出现浑浊，判断管路情况，施工顺利。

(9)本发明提供的这种水电站厂房连接板基础群孔回填灌浆工艺灌浆完毕，采用超声波无损检测连接板掏空地层填充是否密实，简便可靠。

(10)本发明提供的这种水电站厂房连接板基础群孔回填灌浆工艺确保群孔回填灌浆不被通过以上计算，本次群孔灌浆表压力控制在0.15Mpa以下。

以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。

附图说明

图1是本发明水电站厂房进水口剖面图；

图2是本发明连接板基础局部被动水掏空剖面示意图；

图3是本发明连接板群灌设施安装示意图；

图4是本发明灌浆过程中各种压力在连接板上的作用示意图；

图5实施例4中厂房上游进水口连接板浇筑形式图。

附图标记：1、连接板；2、抽水管；3、镀锌管；4、逆止阀；5、灌浆包；6、高压灌浆管；7、砂砾石覆盖层；8、水泥旋喷桩；9、防渗墙；10、上游进水护底高台；11、泵坑。

具体实施方式

实施例1：

为了克服水电站厂房上游进水口连接板基础严重脱空的问题，本实施例提供了一种如图1所示的水电站厂房连接板基础群孔回填灌浆工艺，至少包括以下步骤：

步骤1）在连接板1上预埋的多根抽水管2内钻孔，在该孔内下设镀锌管3，镀锌管3顶端高于抽水管2顶端，且将抽水管2顶端与镀锌管3之间密封；

步骤2）在镀锌管3顶部安装逆止阀4，保证灌浆液只进不出，同时也防止灌浆意外停顿，灌浆液在承压水作用下回流，致使灌浆无效，多个逆止阀通过管线连接到一个灌浆包5高压管，灌浆包5上连接一根高压灌浆管6上，该高压灌浆管6作为灌浆的“群灌”高压管，如图3所示；

步骤3）将步骤2）中的“群灌”高压管延长至上游高程厂房引水高台上，并连接灌浆泵；

步骤4）将灌浆液搅拌均匀，同时减小地下水的流速，让连接板基础下的地下水处于相对静止状态，当厂房上下游的所有泵坑11不再进行抽水降水，控制灌浆压力，保证连接板1不被抬动，开启灌浆泵，将灌浆液通过“群灌”高压管灌进连接板1下部。

本发明提供的这种水电站厂房连接板基础群孔回填灌浆工艺操作方便，通过动水控制化动为静，压力控制防止抬动变形，膏状浆液应用增强浆液粘聚力，消减灌浆压力解决了水电站厂房上游进水口连接板基础严重脱空的问题。

实施例2：

在实施例1的基础上，本实施例提供了一种水电站厂房连接板基础群孔回填灌浆工艺，为了保证灌浆液进入连接板基础下部，所述步骤1）中抽水管2内钻孔深度为深入连接板1底部3m以下，且镀锌管3下入孔内底部。

所述抽水管2顶端与镀锌管3之间用铁皮焊封，防止灌浆时灌浆液从抽水管流出，并且可以通过打水加压检查焊接密封性，操作简便。

所述镀锌管3下部管壁上设有多个通孔，形成灌浆花管，连接板浇筑过程中，为减压排水，在混凝土中预埋了直径150mm的抽水管2。但在群孔灌浆中，为了灌浆浆液深入连接板底部砂砾石基础，更好填充渗流通道，脱空地层，达到更好的固结效果，灌浆前在预埋抽水管2中钻孔深入砂砾石基础3m，但砂砾石地层不易成孔，所以必须下设灌浆管，下设灌浆管底部易被动水冲刷的砂子堵管，浆液无法灌入，所以在下设的镀锌管3下部管壁上设有多个通孔，梅花形布置，以防沙子封堵，采用小孔径纱网包裹，形成这样的灌浆花管，动水地层砂子不易埋管、堵管，灌浆过程中，孔壁，孔底同时出浆，能更好的填充脱空、架空地层。

实施例3：

在实施例2的基础上，本实施例提供了一种水电站厂房连接板基础群孔回填灌浆工艺，所述步骤4）中灌浆压力的计算如下：

P_表＜（P_水+P_砼）－（P_柱+P_承）>

式1中，P_表为灌浆压力，单位为MPa，

P_水为连接板顶部蓄水压力，单位为MPa，

P_砼为混凝土自重压力，单位为MPa，

P_柱为浆柱压力，单位为MPa，

P_承为地下承压水，单位为MPa。

群孔灌浆易引发混凝土连接板抬动，因此压力成为一个重要控制参数，群孔灌浆时，单个连接板底部受到了5个来源不同的压力作用，向下的压力有：连接板顶部蓄水压力P_水和混凝土自重压力P_砼；向上的压力有：灌浆表压力P_表、浆柱压力P_柱和地下承压水P_承，灌浆过程中各种压力在连接板上的作用见图4，要保证连接板不被抬动，就要确保：向上的压力之和小于向下的压力之和，由式1可得：

（P_表+P_柱+P_承）－（P_水+P_砼）＜0>

作用在单个连接板底部压力P_砼=F/S_砼=>砼g/S_砼，其中，m_砼为单个连接板混凝土质量，g为10N/kg>砼为连接板的面积；

作用在单个连接板的水压力P_水=m_水g/>砼=ρ_水gh_水/S_砼，其中，ρ_水为水的密度，h_水为厂房进水口连接板表面高程和其上涌水后静止水位高程的高差；

作用在单个连接板上的压力P_柱=m_浆g/S=ρ_浆s_柱h_浆g/S_砼，其中ρ_浆为浆液密度，因灌浆用0.5:1的浆，密度为1.83g/cm³，h_浆为灌浆平台高程至连接板底板高程的高差，s_柱为浆管的截面积；

作用在单个连接板上的地下承压水的压力P_承=ρ_水gh_承，其中h_承为连接板预埋管内涌水的最大高度。

综上所述，根据公式1推算，灌浆表压力P_表的最大值，即灌浆过程中，表压力控制为小于最大值时，基本能保证连接板不被抬动。

所述步骤4）中在灌浆前，先泵入清水，清洗管路和冲孔，且检查灌浆管路的密封性。

所述步骤4）中的灌浆液为水泥浆，且每150L水泥浆中加入5kg钠基膨润土，其中水泥浆中水泥与水的质量比为0.5:1。灌浆液均匀形成膏状混合液。膏状浆液具有内聚力大、粘度高、能缓解或消减一部分灌浆压力的作用。应用到本工程中具有防止抬动和增强浆液凝聚力的效果。

所述步骤4）中在灌浆过程中，当厂房进水口水面出现浑浊，表明管路受堵，灌浆液返回，应该立刻停止灌注。

当灌浆完毕，采用超声波无损检测连接板掏空地层填充是否密实。

实施例4：

多布水电站厂房上游进水口连接板采用混凝土现浇，根据厂房进水口长度共划分9块连接板，连接板之间施工缝采用铜止水，单块连接板浇筑尺寸大致为长7m×宽5m×厚3m，厂房基础的施工全靠一期围堰悬挂防渗墙防渗，此段防渗墙底高程为EL3011m，顶部凿除后，防渗墙墙顶顶高程EL3035m，悬挂深度为24m，上游进水护底高台为EL3062m，厂房上游进水口连接板位于防渗墙的下游，闸室的上游，河床水位的高程为EL3055m，厂房进水口上游连接板的高程为EL3035m，高差达20m，厂房上游进水口连接板浇筑形式如图5所示，2#和7#两块连接板各预埋了6根直径150mm钢管最为抽水管，作为减压孔进行排水减压，采用群孔回填灌浆工艺进行灌浆，步骤如下：

步骤1）在2#和7#两块连接板上各预埋的6根抽水管内钻孔，在该孔内下设镀锌管，抽水管内钻孔深度为深入连接板底部3m以下，且镀锌管下入孔内底部，镀锌管顶端高于抽水管顶端，镀锌管下部管壁上设有多个通孔，形成灌浆花管，且将抽水管顶端与镀锌管之间用铁皮焊封，防止灌浆时灌浆液从抽水管流出，并且可以通过打水加压检查焊接密封性，操作简便；

步骤2）在镀锌管顶部安装逆止阀，保证灌浆液只进不出，同时也防止灌浆意外停顿，灌浆液在承压水作用下回流，致使灌浆无效，逆止阀再接高压管，将6根高压管接到一根高压灌浆管上，该高压灌浆管作为灌浆的“群灌”高压管，如图3所示；

步骤3）将两根“群灌”高压管延长至上游高程厂房引水高台上，并各自连接灌浆泵，灌浆采用“一管一泵”不间断进行灌浆；

步骤4）将灌浆液搅拌均匀，同时减小地下水的流速，让连接板基础下的地下水处于相对静止状态，当厂房上下游的所有泵坑11不再进行抽水降水，厂房进水口连接板被水淹没上升至20m高度，相对静止状态，此时在灌浆平台3062高程，通过此两根高压灌浆管进行群孔回填灌浆，控制灌浆压力，根据公式1得到P_表的最大值，控制P_表在最大值一下，保证连接板不被抬动，开启灌浆泵，将灌浆液通过“群灌”高压管灌进连接板下部。

P_表的最大值的计算过程如下：

（P_表+P_柱+P_承）－（P_水+P_砼）＜0>

由式2可得P_表＜（P_水+P_砼）->柱+P_承）

作用在单个连接板底部压力

P_砼=F/S_砼=>砼g/S_砼≈2.5*10³*3*5*7*10/(5*7)/1000000≈0.075Mpa；

作用在单个连接板的水压力

P_水=m_水g/>砼=ρ_水gh_水/S_砼1000*5*7*(>

作用在单个连接板上的压力

P_柱=m_浆g/S=ρ_浆s_柱h_浆g/S_砼

≈1830*（3.14*0.025²*(>

作用在单个连接板上的地下承压水的压力

P_承=ρ_水gh_承1000*10*6=0.06Mpa。

可得（P_水+P_砼）->柱+P_承）=（0.2+0.075）-（0.00003+0.06）=0.21>

P_表＜（P_水+P_砼）->柱+P_承），即P_表＜0.21>

7#连接板在灌注21小时36分钟达到结束条件，灌注水泥量108t，膨润土45t；2#连接板持续灌注22小时48分，灌注水泥125t，膨润土56t，采用超声波无损检测，检测出连接板基础经处理后，原掏空地层填充基本密实，无较大的架空现象，达到预期的回填灌浆效果，能满足电站蓄水安全运行。

以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。