(一)排水孔施工
坝基设有主、副排水孔。
主排水孔位于坝基帷幕灌浆廊道内的下游侧,平行于帷幕轴线布置。孔深为主帷幕深度的1/3~1/2,一般为30~44m,倾向下游,河床段(BL4~BL8)顶倾角18°,孔距均为3.0m,孔径φ110mm。
副排水孔位于河床坝段基面纵横向排水廊道内。靠上游纵向副排水廊道,上距基础灌浆廊道22.5m,但互不连通。廊道内排水孔为斜孔,倾向上游顶角15°,孔深15m,孔距3m,孔径φ91mm。其余纵横副排水廊道内均为垂直排水孔,孔深12m,孔距4m,孔径φ91mm。BL5与BL6、BL6与BL7坝段分缝线处的基面横向排水廊道出口与下游连通,呈自流式排水。
在1号、2号、3号、4号两岸帷幕灌浆洞壁上还布置了山体排水孔,共3排,孔距3.0m,孔径φ40mm,孔深均为3.0m。
主排水孔施工于1999年6月开始,至同年10月蓄水前结束。施工中遇到K201、K202等层间溶蚀带,采取套埋花管处理,孔口均安装了简易孔口管,以便观测排水量。
副排水孔施工于1999年3月开始,至同年6月结束。施工中编号为一副22号、44号,二副25号、26号,三副43号孔施钻时均遇到含泥夹砂层,并发生塌孔,采取边钻孔边下套管至终孔。孔口均安装了简易孔口管。
主副排水孔共完成工程量:孔数357个,其中主孔134个;孔深6567.4m,其中主孔4381m。
(二)EL120廊道主排水孔孔喷处理
1.孔喷情况
1999年6月下旬,坝区连日降雨,25~29日5d降雨量达300mm,日最大降雨量达80mm。因山体原有顺层排向上游河床的排水通道被大坝两岸折向上游的帷幕封堵,使山体地下水排泄不畅,水位急剧上升,水压增大,致使河床几个坝段EL120m廊道内的排水孔发生涌水和孔喷。
第一次是1999年6月27日,6坝段6-D-1、6-D-2排水孔,排水量增大,涌水高出孔口50cm,并带出少量泥沙。
第二次在6月30日凌晨4时左右,EL120廊道内突然发出巨响,8号坝段1号、2号、6号排水孔发生孔喷,3股水柱夹带泥沙直冲廊道顶拱,涌水量迅速增大,大约10min后,廊道和水泵被淹,值班人员撤离,水位达145m(在1号灌浆施工支洞口测得)。同日15∶03开始回落至高程140.85m(参见第三章笫四节)。
第三次在7月16日,又因坝区暴雨,8号坝段1号、2号、6号排水孔再次发生涌水,涌水量大,水柱高出孔口2~3cm,EL120m廊道又一次被淹。经在涌水孔内电视观察,发现在2号孔深36m处和6号孔深34m处有较大溶蚀的空洞裂隙存在,对应孔深部位为F26断层和K202层面溶隙。层面溶蚀带是涌水的主要源头。
2.孔喷处理
大坝观测资料显示,在孔喷发生的同时,左岸绕坝渗流孔水位达240m,右岸为220m,基础廊道内的测压管及建基面上扬压力计无变化。而坝基深部渗透压力大大增加,对坝体稳定极为不利。经研究后,对涌水及孔喷孔作了如下处理:(www.daowen.com)
1)排水减压。为降低左岸山体地下水位,在2号灌浆洞施工支洞布置了20个排水孔,在导流洞堵头下游布置了6个排水孔。在上述排水孔部分完成后,对EL120m廊道积水采取分阶段抽排,并加强观测。第一阶段,抽水时间为7月3~9日,限制水位降至高程130m左右。在无异常情况下,开始第二阶段抽水,7月10~15日,水位降至EL120m廊道板底以下。经检查:8号坝段1号、2号、6号排水孔发生孔喷带出中、粗沙及少量细砾石约26m3,当时涌水仍高出孔口20~30cm。随着继续抽水,2号、6号孔口涌水停止,1号孔口仍继续涌水,涌水流量大于400L/min。
2)封堵排水孔及帷幕补强。封堵的孔号为:5号坝段5号、8号、9号、10号、11号5个孔,6号坝段1号、2号、3号、5号4个孔,7号坝段2号、8号、11号3个孔,8号坝段的1~6号6个孔,共封堵排水孔18个,注入水泥总量85.70t。灌浆材料全部采用525号普通硅酸盐水泥,灌浆压力一般为1.0MPa。由于排水孔涌沙塌孔无法自下而上分段灌注,多数孔为一次性综合灌注。
孔喷段帷幕补强,经常规补灌、磨细水泥灌浆和化学灌浆后,满足规范要求。经灌浆封堵处理后,EL120m廊道渗流量减少,2号施工支洞排水孔水位上升,导流洞内排水孔渗流量加大,封堵处理是成功的。
3.完善坝基排水设计及其实施情况
坝基主排水孔发生孔喷后,澧水公司邀请了国内专家进行咨询,专家们认为:发生孔喷的主要原因是6月中、下旬坝区连降大雨,两岸坝肩地下水原有排泄通道被帷幕堵塞,泄水不畅,地下水位急剧升高,渗压增大,与排水孔连通的层面溶隙充填物在高水压作用下发生管涌冲蚀,终至发生爆发性孔喷。设计院根据专家咨询意见及第四次大坝安全评审报告要求,对坝基及两岸排水系统设计进行完善,以便有效降低两岸山体地下水位,先后采取的主要措施及实施情况如下:
1)在2号灌浆洞施工支洞中布置20个排水孔,孔径φ110mm,孔深65.5~83.3m,总孔深1571.8m,排水孔穿过K203、K202、K201层间溶蚀带。全孔下φ60mm钢花管,外包铜丝网,孔壁和管壁间投反滤料。
2)在导流洞堵头下游靠河侧底板上打排水孔6个,孔径φ91mm,孔深47~65mm,总孔深342m,孔内下入φ80mm软式排水管。在靠山侧,施工一排简易帷幕,阻止深层地下水向坝基排泄。在导流洞2号施工支洞内布置了3个排水孔,穿过F26断层,降低其渗透压力。
3)由于EL120m廊道内5~8号坝段已封堵原有排水孔18个,在其轴线上补钻排水孔21个,孔径φ110mm,孔深均为30m,倾角20°,总孔深630m。全孔下φ80mm钢花管,外包铜丝网,并在孔壁和管壁间投砂作反滤。
4)对EL120m廊道内未灌浆封堵处理的原排水孔进行扫孔,再下入φ80mm钢花管,外包铜丝网,并在孔壁和管壁间投砂作反滤。
5)在1号、2号、3号、4号灌浆洞下游侧壁(山体内侧)和顶拱新增山体排孔218个,孔径φ60mm,总孔深4463m,孔内不作保护。
6)在灌浆洞的1号、3号施工支洞底板及顶拱新增排水孔64个,孔径φ110mm,总孔深1811m,孔内设置软式排水管,局部地质条件较差的孔,内置钢花管作孔内保护。
7)在左、右两岸山体增加排水洞。左岸第一层排水洞由导流洞内进洞,与帷幕线轴平行,距帷幕线约50m,洞长220m,穿过各岩组。第二层排水洞由2号施工支洞151m高程进洞,也与帷幕轴线平行,距帷幕线50m,洞长198m,亦穿过各岩组。在各层排水洞底板向下钻排水孔,在顶拱向上打排水孔形成排水幕。右岸第一层在EL120m打排水洞,进洞一段距离转向与帷幕线平行,在底板与顶拱均打排水孔,部分排水孔与地下厂房的排水廊道相通。第二层是利用右坝头的交通洞作排水洞,在洞顶、洞底打排水孔,以排除右岸山体地下水。
综上所述,基础排水孔发生孔喷后,新增加排水工程量为:开挖3条排水洞,洞长1021m,增加排水孔560个,钻孔总深14693m,除左岸第三层排水洞暂不施工外,其余均按设计要求施工完毕,并设置了孔内保护和孔口装置。
4.副排水孔的检查与处理
2000年3月初将副排水廊道积水抽干,清除淤泥(厚10~40cm),逐孔进行测深检查。133个排水孔中有20个孔积满淤泥,其他排水孔孔深一般为10~15m,未发现明显的管涌现象。对孔深不够的进行冲孔或扫孔,使其达到设计孔深,孔内下φ60mm软式排水管作孔内保护,并安装孔口装置。
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