水布垭大坝坝基岩石主要为二叠系下统茅口组和栖霞组灰岩。其中茅口组为厚层至巨厚层灰岩,岩性坚硬完整；栖霞组岩层软硬相间,中厚层灰岩与炭泥质生物碎屑灰岩不等厚互层,其间多层面、多剪切带。坝址河段内断层较发育,按走向主要分为三组,按规模分为三类,其中穿越趾板的Ⅰ、Ⅱ类代表性断层有4条。断层一般斜切坝基,同时NNE-NE向裂隙和岸边卸荷裂隙较发育。茅口组灰岩属于强岩溶化地层,栖霞组为强岩溶化与弱岩溶化相间的地层。坝址区地层较平缓,平均倾角15°左右,以略倾上游为主。其层间剪切带等软弱夹层较发育。
上述岩溶化断裂及剪切带等极易构成坝基主要渗漏通道,且在灌浆时极易产生不利的抬动变形。
基于上述地质条件和坝工设计要求,结合现场实际情况和施工条件,进行了较大规模的现场灌浆试验,试验采取不同的布孔形式和灌浆方法,模拟趾板条件下帷幕灌浆的效果。试验结果表明：趾板基础灌浆布孔采用“均布固结+帷幕”方式,能够有效提高趾板浅层灌浆压力,并能确保抬动变形安全,从而增强趾板浅部防渗幕体的抗渗能力。同时,试验采用了智能化抬动变形报警装置来控制灌浆压力与趾板抬动变形,从而找到了复杂地质条件下提高趾板基础浅部灌浆压力的有效途径。
根据灌浆试验结果,结合趾板布置形式及坝基地质条件,水布垭趾板基础灌浆布孔型式(河床部位)为：标准趾板宽8.5m,均布3排固结孔,孔距2.0m,排距3.0m,钻孔深入基岩7.0m；近中部两排深孔固结兼辅助帷幕孔,孔距2.0m,排距3.0m,钻孔深入基岩17.0m；中间布置二排主帷幕孔,孔距2.0m,排距1.2m,钻孔深入相对不透水层,河床部位孔深一般80.0～100.0m。灌浆质量检查标准为：固结灌浆灌后岩体平均波速一般应大于3000m/s,透水率q≤3Lu；帷幕灌浆后透水率q≤1Lu。
为了提高趾板浅层岩体灌浆效果,针对不同灌浆类别和不同孔排序,分别采用了不同的灌浆压力,尤其是在接触段灌浆压力随着灌浆类别和次序的增加而逐渐提高。同时,对每一灌段都设定一个起始压力和一个目标压力。不同类别及孔序第一段(接触段)灌浆压力控制见表1。(www.xing528.com)
此外,为防止趾板产生有害抬动,在趾板顺轴线方向每间隔10m即布置一组抬动变形观测孔,对压水和灌浆过程中趾板的抬动变形,要求采用自动报警装置进行严格的监测和控制。不同范围灌浆孔的抬动变形监控标准见表2。
表1 接触段不同类别、不同孔序灌浆压力控制表
表2 趾板灌浆不同距离抬动观测允许变形值
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