對紫坪鋪水利樞紐大壩趾板固結灌漿效果檢測數據的分析

□楊紅云 □魯 輝 □高拴會（黃河勘測規劃設計有限公司）

1.引言

為了改善巖體力學性能，需要對其進行灌漿處理。檢測灌漿質量的好壞，方法以彈性波測試最為常見。在紫坪鋪水利樞紐，利用單孔聲波技術，對大壩趾板固結灌漿效果進行了全面檢測。用達標分析法和統計對比分析法分析其檢測成果，可以客觀地評價灌漿效果。

2.工程、地質概況

四川岷江紫坪鋪水利樞紐工程位于岷江上游映秀至都江堰河段，為混凝土面板堆石壩，最大壩高156m，正常蓄水位高程877.0m，總庫容11.12億m3，總裝機容量76萬kW。壩址位于河彎轉折段，地形較開闊。枯水期河面寬約85～110m，河水位高程750.00m，正常蓄水位877.0m高程處河谷寬640m。

趾板位于大壩迎水面，為一厚約4.0m的鋼筋混凝土剛性建筑物，對基礎要求高，放于基巖上，斜跨北東向沙金壩向斜構造，向斜核部位于河床。組成趾板基礎巖體為三迭系須家河組T33xj13和T33xj14地層，為煤質頁巖、含煤砂巖或含煤頁巖、粉砂巖及不等厚互層。

3.設計要求

根據設計函文要求，固結灌漿設計標準為：灌后巖體波速值大于表1標準值的測點應在80%以上，且低于標準值的測點不連續。詳見表1。

表1 固結灌漿灌后地基波速設計值表

鑒于紫坪鋪地質情況復雜，互層、夾層發育，同一部位不同孔之間或同一孔不同孔段巖性差異較大，且灌后檢查孔大多布置在灌漿有異常或巖體較差部位，不利于同一部位（同一孔）灌漿前后的對比分析。對同一巖性灌漿前后采用達標分析和統計對比分析能更好地客觀反映灌漿效果。

4.工作方法

現場工作采用單孔一發雙收超聲波法檢測，該方法簡便、快速、經濟。其原理是：由發射換能器發射超聲波，經介質水沿孔中最佳路徑傳播，先后到達兩接收換能器，通過儀器分別讀取超聲波到達時間T1、T2，計算出時差Δt及波速Vp。

巖體的波速與巖性及完整性有關。堅硬巖體的波速高于松軟巖體的波速；當巖性一致時，與巖體的完整性有關，完整巖體的波速高，裂隙發育的巖體由于裂隙中充填了低速介質（水、空氣等），其波速較低。巖體經過灌漿后，裂隙中的水和空氣被漿液充填固結，波速有一定的提高。灌漿前巖體愈破碎，灌漿愈徹底，灌漿后巖體的波速提高愈顯著。

現場工作布置如圖1所示，在鉆孔內進行，由下向上逐點測試，測試點距0.2m。

圖1 現場工作布置圖

5.資料解釋與成果分析

5.1 資料解釋

先在灌前孔中測試巖體的波速值Vp1，待灌漿達到齡期后，再在灌后孔中測試灌漿后的巖體波速值Vp2，然后按下式計算巖體灌漿前、后波速的提高率R 值：R=（Vp2-Vp1）/Vp1*100%，據此來評價巖體的灌漿效果。

達標分析法是將灌漿單元內灌后的單孔Vp值依據地質情況分別與設計所要求的設計值或達標值進行比較，對比較結果進行統計分析，得出達標率，依據達標率對灌漿效果進行分析。

統計對比分析法是將同一灌漿單元內的灌前和灌后的單孔Vp值進行統計，計算和繪出灌前和灌后的統計曲線，計算出灌漿前后統計量的提高率，以評價灌漿單元內的灌漿效果。

5.2 成果分析

紫坪鋪大壩趾板巖體主要為煤質頁巖、泥質粉砂巖、泥質粉砂巖夾煤質頁巖、含煤粉細砂巖、含煤中細砂巖、含煤中粒砂巖6種。通過對紫坪鋪大壩趾板巖體灌前45孔、灌后31孔波速統計、計算，繪制灌前灌后波速對比曲線，分析灌漿效果。

5.2.1 煤質頁巖：灌前波速均值為1990m/s，波速設計值為2200m/s，灌后波速均值為2390m/s，達標率87.80%。從統計曲線圖2可見，灌前波速＜2200m/s的測點所占比例超過50%；灌后曲線峰值明顯右移，灌后波速值低于2200m/s的測點所占百分比較灌前明顯減少，灌漿效果明顯。在灌前波速達到3400m/s后，灌漿效果不明顯。

圖2 煤質頁巖固結灌漿前后對比圖

5.2.2 泥質粉砂巖：灌前波速均值為2860m/s，波速設計值為3000m/s，灌后波速均值為3200m/s，達標率85.18%。從統計曲線圖3可見，灌前曲線形態較為平坦，峰值小且不明顯，低波速段測點所占百分比大；灌后曲線形態尖銳，峰值大，波速區間3000～3500m/s測點所占比例達到70%，波速＜3000m/s測點所占百分比明顯減小，灌漿效果明顯，在波速達到4000m/s后，測點所占百分比沒有增加，灌漿效果不明顯。

圖3 泥質粉砂巖固結灌漿前后對比圖

5.2.3 泥質粉砂巖夾煤質頁巖：灌前波速均值為2680m/s，波速設計值為2200m/s，灌后波速均值為 2980m/s，達標率93.77%。從統計曲線圖4可見，灌前曲線形態較為平坦，峰值較低，低波速段測點所占百分比大；灌后曲線形態較為尖銳，峰值變大，波速區間2800～3400m/s所占比例達到50%，波速＜2200m/s測點所占百分比小于10%，波速達到2800m/s測點所占百分比明顯增加，灌漿效果明顯。在灌前波速達到3400m/s后，測點所占百分比有所增加，灌漿效果不明顯。

圖4 泥質粉砂巖夾煤質頁巖固結灌漿前后對比圖

5.2.4 含煤粉細砂巖：灌前波速均值為3400m/s，波速設計值為3000m/s，灌后波速均值為3690m/s，達標率90.00%。從統計曲線圖5可見，灌前曲線峰值較低，低波速段測點所占百分比大；灌后曲線形態較為尖銳，峰值變大，低波速段測點所占百分比明顯減小，小于3000m/s測點所占比例為10%，波速達到4000m/s測點所占百分比有所增加，灌漿效果不明顯。

圖5 含煤粉細砂巖固結灌漿前后對比圖

5.2.5 含煤中細砂巖：灌前波速均值為3780m/s，波速設計值為4000m/s，灌后波速均值為4030m/s，達標率86.86%。從統計曲線圖6可見，灌前曲線峰值較低，低波速段測點所占百分比大；灌后曲線峰值變大且右移，低波速段測點所占百分比有所減小，高波速段測點所占百分比有所增加。灌前波速達到4500m/s后，灌漿效果不明顯。

圖6 含煤中細砂巖固結灌漿前后對比圖

5.2.6 含煤中粒砂巖：灌前波速均值為3930m/s，波速設計值為4000m/s，灌后波速均值為4210m/s，達標率84.04%。從統計曲線圖7可見，灌前曲線峰值較低，低波速段測點所占百分比大；灌后曲線峰值變大，低波速段測點所占百分比有所減小，高波速段測點所占百分比有所增加。灌前波速達到4500m/s后，灌漿效果不明顯。具體情況詳見表2。

圖7 含煤中粒砂巖固結灌漿前后對比圖

表2 大壩趾板固結灌漿聲波測試成果分析統計表

6.結語

利用達標分析法和統計對比分析法對紫坪鋪水利樞紐大壩趾板固結灌漿效果的分析，可見煤質頁巖灌漿效果最好，含煤中細砂巖、含煤中粒砂巖相對差些，說明松散巖體灌漿效果相對密實巖體明顯，對同一巖性來說，波速越低灌漿效果越明顯，當波速達到某一較高值時，灌漿效果并不明顯。

[1]施建新.巖體灌漿檢測方法及其適用性評價[J].水文地質工程地質，2002（4），70～73.