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刘代贤
中国水利水电第七工程局成都水电建设工程有限公司，中国·四川 成都 611130
论文依托锦屏一级水电站左岸基础处理进行研究，主要针对左岸抗力体F5 断层泥化区及砂层区加固处理进行研究，探索出对F5 断层的处理方法，以提高岩体的抗变形能力，与左岸抗力体一同承载大坝的拱推力，保证305 m 高拱坝的安全运营，因此对采用“高压对穿冲洗+回填混凝土”的加固施工方法的研究是非常必要，且研究成果能够在同类型地质条件中推广，如乌东德水电站、白鹤滩水电站。
锦屏一级水电站在复杂地质条件下进行基础处理，其中以断层破碎带最为典型。断层破碎带特征：①断层破碎带地质性状较差，遇水易软化泥化，属Ⅴ1 级岩体；
②断层破碎带位于拱坝主要受力区。
鉴于上述原因，对断层破碎带置换洞桩号K0+54～K0+69 采取高压对穿冲洗回填混凝土加固处理施工。
从洞室内高程F5 断层置换洞顺断层或软弱夹层走向钻孔至低高程F5断层置换洞，形成连通通道，自上而下进行“高压对穿冲洗”。采用风、水联动冲洗断层破碎带内充填的各类断层泥及松散物质，利用高压风、水上下反复切割、破坏和扰动断层组成结构，使断层带内松散物质液化，液化后利用其自重和水流沿对穿孔冲出低高程，在断层带中形成一条空腔，然后进行回填，最后进行高压灌浆处理。
4.1 布孔方式
共布置高压对穿冲洗孔78 个，孔间距为1 m，从1730高程F5 断层置换洞钻穿至1670 高程F5 断层置换洞顶拱（见图1）。
4.2 施工工艺流程
施工工艺流程见图2。
4.2.1 钻孔
钻孔孔径采用320 mm，从高程向低高程钻进，形成“对穿孔”，孔向顺断层走向。鉴于断层较宽，“对穿孔”难以完全覆盖时，布置辅助冲洗孔，辅助冲洗孔布置于断层两侧，冲洗时利用“对穿孔”孔道出渣。
4.2.2 对穿冲洗
①冲洗参数：采用20～25 MPa 水压力，采用0.8～1.5 MPa风压，冲洗提升高度为10～20 cm，转速8～12 r/min。
②冲洗方法：完成一次冲洗循环需采用双管法先自上而下冲洗，再自下而上冲洗。
③关水浸泡：冲洗完成后孔内注满水，关水浸泡，使断层内松散物质软化。
④反复循环冲洗：为达到冲洗效果，保证冲洗范围，需进行反复冲洗，反复冲洗1～3 次。
4.2.3 混凝土回填
冲洗结束后，空腔采用“自密实高强度混凝土”进行回填，回填前确保孔内积水排干，并封堵对穿孔下孔口。为保证孔底与混凝土有效接触，回填之前先采用0.5 ∶1 水泥浆液在孔底垫层，回填从低处向高处回填[1]。
4.2.4 灌浆
冲洗通道内回填混凝土强度达到70%后，对断层两侧布置补充灌浆孔进行灌浆，加强冲洗后处理效果。灌浆孔间距为3～4 m，孔向倾斜，孔深穿过断层。
4.2.5 效果评价
高压对穿冲洗回填混凝土后效果评价采用岩芯取样，灌后压水、物探检测进行力学性能检测。
5.1 大口径钻孔角度控制效果
钻孔结束后各孔均钻穿至低高程，钻孔偏距控制效果较好，孔底偏距最大为3.73 m，最小为0.26 m，平均孔底偏距为1.45 m。
5.2 高压对穿冲洗排渣效果
通过在高程进行高压冲洗和扫孔冲洗及在低高程进行反向扫孔冲洗后，大量孔内较密实细沙、断层泥、砂石流出至低高程，在断层破碎带中形成条空腔通道，冲洗排渣效果显著。
5.3 采用孔内录像进行空腔分析
高压冲洗后采用孔内录像进行空腔分析，冲洗后孔深7 m 以下形成一条贯通性大空腔，空腔内新鲜基岩出露明显，岩面较光滑洁净，原断层泥等通过对穿孔排至低高程，冲洗效果较好。
5.4 自密实混凝土回填成果
通过回填自密实混凝土将高压对穿冲洗后的空腔填筑密实，改善了该部位原始地质条件，提高了该部位抗变形能力，提高了安全系数（见表1）。
表1 混凝土强度检测试验
5.5 高压对穿冲洗区域灌浆成果分析
为提高处理效果在断层破碎带上下盘进行固结灌浆，高压对穿冲洗区域共完成22 个固结灌浆孔，灌浆796.5 m，注灰178 t。
5.6 高压对穿冲洗模拟成果分析
采用地质建模，综合运用有限单元法（FEM）和无网格法（Meshless Method）进行数值软件分析计算。通过计算，检测高压对穿冲洗对断层破碎带冲洗效果。
①通过建模分析，得出各种时程曲线图等诸多资料。
②根据数值分析结果，可以充分了解高压对穿冲洗断层破碎带的每个过程，得出如下结论：高压冲洗钻孔，切割、扰动破坏岩体，冲洗效果较好，岩体破坏效果明显。
高压对穿冲洗模拟研究见图3。
高压对穿冲洗后回填混凝土灌浆区域进行了质量效果检测，检测采用灌浆前、后压水试验，对灌浆前后岩层透水率进行对比分析。灌浆前压水17 段，灌浆后压水检测38 段。
6.1 透水率对比分析
混凝土回填后及灌浆后透水率频率对比分析见表2。
表2 混凝土回填后及灌浆后透水率频率对比分析
高压对穿冲洗区域经过回填自密实混凝土及高压固结灌浆处理后，平均透水率为1.0 Lu，透水率全部小于3 Lu，满足基础处理固结灌浆灌后检查效果值。
6.2 物探检测成果分析
断层破碎带高压对穿冲洗回填混凝土加固处理后单孔声波，平均钻孔变模值均满足设计要求，声波提高了8%，岩体变模值提高了10%。
①采用高风压潜孔钻进成孔，采用XL-50 型旋喷机对F5 断层泥、砂层带、断层风化带搅动、冲洗后对空腔进行混凝土回填并加固灌浆处理的方案可行、有效，能够提高F5 断层破碎带弱承载岩体抗变形能力。
②有效解决工程施工中出现类似地质的技术难题，为后期复杂地质情况下的工程施工提供了参考依据。采用该方法施工，成本得到了有效控制，工程质量满足设计要求。
③总结出一套适合于断层带、沙层、断层泥或松散岩体高压冲洗施工工艺及方法。
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