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泰克泽水电站大坝基础帷幕灌浆试验中的有关问题释疑.docx

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水利水电施工2011·第1期总第124期

泰克泽水电站大坝基础帷幕灌浆试验中的有关问题释疑

●朱伟/(中国水利水电第四工程局有限公司)

【摘要】埃塞俄比亚泰克泽水电站土建LOT1B/2/3由中国水利水电建设集团公司、中国葛洲坝集团公司及当地公司SUR组成联营体进行施工,工程监理为美国HAZAR公司。大坝为混凝土双曲拱坝。在大坝基础处理施工过程中,承包商借鉴国外学者GIN法帷幕灌浆理论,结合国内类似项目的施工经验,对施工合同技术条款中相关规定提出了质疑,与工程师展开了技术层面争锋相对的辩论,并最终确定了灌浆参数,为泰克泽大坝基础帷幕灌浆顺利实施奠定了基础。

【关键词】泰克泽水电站GIN灌浆法

1引言

泰克泽工程大坝基础帷幕灌浆生产性试验于2006年11月1日正式开始。在这之前,从9月就开始了帷幕灌浆浆液物理性能试验,从中基本确定采用水灰比0.8:1(重量比)的纯水泥浆液加0.05%~1%高效减水剂作为帷幕灌浆生产性试验及之后正式帷幕灌浆施工的唯一浆液。

2多比级浆液和最优浆液之争

指定唯一配合比即0.8:1的浆液作为大坝帷幕灌浆使用的浆液这一做法,突显了工程师和承包商在大坝帷幕灌浆技术上的分歧,更深层地延伸涉及近代灌浆理论发展的两个不同派别。

承包商认为,采用传统多比级变换浆液浓度灌浆是在中国使用的较为成熟的方法,这种方法的优点是:能够保证浆液的扩散距离,稀浆又较浓浆能更好地进入细微裂隙中使大坝基岩固结得更密实,有效地形成防渗帷幕。同时,在灌浆结束阶段保持设计压力屏浆一定时间的条件下,岩石裂隙发育的多向性为排去浆液中多余的水分创造了条件,即符合排水理论。

然而,工程师并不赞同这种理论。工程师认为,使用一种配合比的稳定浆液(即最优浆液)不仅能够在施

工过程中减少不必要的程序烦琐的浆液浓度变换,使灌浆操作和计量等问题变得简单,而且浆液凝固后结石有足够的强度和抗侵蚀能力,形成的帷幕不仅在大坝蓄水后的短期能起到有效的降低扬压力、防止坝基渗水的功效,而且能在大坝运行的长期时间内连续地起到作用,不至于后期产生额外的维护和加固费用。与之相反,传统的多级浆液变换浓度理论中稀浆(承包商建议采用4个级别浓度的浆液:2:1、1:1、0.8:1和0.6:1)中多余的水(水泥水化过程中的需水量与水泥的重量比大约为0.3:1)除了用作产生流动性浆液,减少浆液黏度和黏滞力以及补偿浆液在岩体地下水位以上范围流动时的水量损失外,被认为还可以作为水泥颗粒的运输载体,将之冲入较细的岩石裂隙形成沉淀从而增加穿透性的观念是有问题的。浆液的穿透性是由水泥颗粒的粒径、细微裂隙的宽度和水泥颗粒可能形成的粒团之间的关系所决定的,而非由水的含量多少来决定。且越稀的浆液,当凝结时就会由于析水产生较多的通道,会形成类似于混凝土过振时形成的乳皮层的一层较弱的薄膜,在承受高水头的作用下就会发生淋溶破坏。稀水泥浆的结石也会由于水含量的增加而导致抗压强度和耐化学腐蚀性能的急剧降低。

是采用传统多级浆液变换浓度理论还是采用单一浓度最优浆液进行灌浆的争论,在一定程度上持续贯穿了整个帷幕灌浆生产性试验过程。由于合同技术规范中要求所有的灌浆浆液应为析水率小于4%的稳定浆液,采用

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基础处理与灌浆工程

2:1和1:1这两种级别的纯水泥浆液不可能满足这一要求(采用1:1的水泥浆+0.05%的高效减水剂,析水率大约在23%左右),工程师又不赞成承包商认可的排水理论,故最终确定了采用0.8:1这一浓度的浆液作为帷幕灌浆生产性试验的浆液。

3多比级变换浆液浓度灌浆法和GIN灌浆法之争

在采用什么方法进行帷幕灌浆的问题上,承包商与工程师之间也存在很大的分歧。

泰克泽工程的帷幕灌浆有它自身的复杂性,这一点来源于合同技术条件里关于大坝帷幕灌浆的相关条款。条款中明确规定:大坝帷幕灌浆使用GIN(GroutingIntensityNumber)法,同时,又要求多比级变换浆液浓度。由稀浆开灌,浓浆结束。这种要求等于将两种截然不同的灌浆理论生搬硬套到一起,实际上并无可操作性可言。

GIN灌浆法的提出人瑞士灌浆专家G.Lombardi指出,GIN灌浆应使用单一的质量高的稳定浆液即不含过多水分、析水率小的浓浆进行灌浆,这是达到高质量灌浆的唯一方法。

在帷幕灌浆中,浆液的输送距离是能否形成连续密实帷幕的一个重要因素。G.Lombardi指出,在考虑到岩石裂隙体系的几何形状、

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