成果的立项背景鉴于隘口水库坝基属典型的喀斯特地貌,通过平洞开挖、防渗帷幕先导孔钻孔及电磁波CT探测等手段探明坝基防渗线部位地层岩溶极为发育,其中右岸及河床线岩溶率分别高达20.90%和31.32%,且以粉砂质粘土充填为主。其中:河床段的3m地层最为发育,主要分布高程为470—380m,分布深度达100多米,且以小于3m高度为主。右岸发育多个溶洞或溶洞群,最大的空腔体积大于4万m3。该地层岩溶极为发育,分布极广,国内罕见,溶洞、溶塌体及复杂的地下管网系统增大了地基处理的难度和复杂性,处理难度极大,该地层的防渗处理成为工程成败的关键技术难题,所

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中国水电十一局科技成果达国际先进水平

2013-07-18 16:47 来源:科技日报 

成果的立项背景

鉴于隘口水库坝基属典型的喀斯特地貌,通过平洞开挖、防渗帷幕先导孔钻孔及电磁波CT探测等手段探明坝基防渗线部位地层岩溶极为发育,其中右岸及河床线岩溶率分别高达20.90%和31.32%,且以粉砂质粘土充填为主。其中:河床段的3m地层最为发育,主要分布高程为470—380m,分布深度达100多米,且以小于3m高度为主。右岸发育多个溶洞或溶洞群,最大的空腔体积大于4万m3。该地层岩溶极为发育,分布极广,国内罕见,溶洞、溶塌体及复杂的地下管网系统增大了地基处理的难度和复杂性,处理难度极大,该地层的防渗处理成为工程成败的关键技术难题,所以水电十一局依托重庆秀山隘口水库基础处理帷幕灌浆施工(坝高86.2m,帷幕灌浆轴线长度1383m,工程量约14万米,最大孔深201m,平均溶洞直线率高达23.23%,以泥质砂土充填为主),自行开展隘口水库强岩溶发育地层超深孔(190m—201m)帷幕灌浆施工技术研究,解决依托工程强岩溶发育地层条件下的超深孔帷幕灌浆技术难题,并竭力促进工程施工钻孔设备、灌浆材料的选用、及溶蚀裂隙、溶洞的钻孔、灌浆等技术等方面的进步。

成果的科学创新点及科学成就

创新点 把201m帷幕灌浆的钻孔偏斜控制在规范范围内,保证了帷幕的连续性。发明了可通冷却水旋转式孔口封闭器,有效的降低封闭器胶塞的磨损,灌浆管在孔内能连续转动,大幅度减少了高压灌浆“铸管”现象的发生。针对溶蚀裂隙和深层充填型溶洞孔段,分别采用了“高压冲洗置换技术”和“返砂技术”有效解决了钻进难题。研究采用了自上而下、低压、浓浆、限流、限量、多次复灌,合理变换灌浆压力等技术措施,有针对性的进行溶蚀裂隙和溶洞的灌浆,取得了良好的效果。

科学成就 系统研究并解决了依托工程强岩溶发育地层条件下的超深孔帷幕灌浆技术难题,并竭力促进工程施工钻孔设备、灌浆材料的选用、及溶蚀裂隙、溶洞的钻孔、灌浆等技术等方面的进步。

项目的完成对于社会的贡献

采用600型地质钻机,准确镶铸孔口管,长钻具、优化钻进工艺与参数等综合措施,有效地控制了钻孔精度。可应用于今后类似对钻孔质量要求高的帷幕灌浆和其他类似工程中。

对传统孔口封闭器加装了冷却循环系统,有效降低封闭器胶塞的磨损,灌浆管在孔内能连续转动,大幅度减少了高压灌浆“铸管”现象的发生。可应用于采用“孔口封闭灌浆”法的帷幕施工中。

采用“高压冲洗置换技术”和“返砂技术”解决了深层溶洞的钻进难题。可应用于今后类似深层岩溶发育段钻孔中。

采用了自上而下、低压、浓浆、限流、限量、多次复灌,合理变换灌浆压力等技术措施,有针对性的进行溶蚀裂隙和溶洞的灌浆,取得了良好的效果。可应用于今后类似强岩溶发育段的各类灌浆中。

项目的完成对于行业的重大影响

随着水利水电建设的发展,国内修建的大坝愈来愈多,地质条件良好的坝址,多已尽先开工修建。自20世纪60年代起,国内在一些地质条件复杂的地区也开始修建大坝,例如岩溶发育,冲积层深厚,渗透性大的地层。尽管在地质条件复杂地区的基础处理施工,在我国基础处理实践中取得了一系列的成果,但隘口水库的岩溶发育为国内罕见,在岩溶率高达31.32%的地层上进行190m—201m深的帷幕灌浆施工在国内工程实践中是极少见的。其成果是对此类地层进行超深孔帷幕灌浆施工技术的一次新的探索,填补在强岩溶地层超深孔帷幕灌浆的技术空白,具有重大推广价值,综合效益巨大。

《隘口水库强岩溶发育地层超深孔(190m—201m)帷幕灌浆施工技术研究》,成功实施,推动了强岩溶发育地层帷幕灌浆设计理念的发展。

项目的完成所带来的社会意义

直接经济效益和社会效益 直接经济效益:强岩溶发育地层条件下的隘口水库超深孔帷幕灌浆的施工,采用可通冷水旋转式孔口封闭器,大幅度减少了高压灌浆“铸管”现象的发生,大大降低了施工成本;采用了“高压冲洗置换技术”“返砂技术”等其他创新技术,解决了强岩溶发育地层超深孔帷幕灌浆的施工技术难题,使隘口水库工程能顺利实施。经过经济成本计算分析,降低工程成本1000万元,缩短建设工期8个月,经济效益显著。社会效益:该研究成果,是对此类地层进行超深帷幕灌浆施工技术的一次新的探索,填补了强岩溶地层超深帷幕灌浆的技术空白,为强岩溶地层超深帷幕灌浆技术提供了经验,有显著的经济社会效益和推广应用价值。

社会意义 《隘口水库强岩溶发育地层超深孔(190m—201m)帷幕灌浆施工技术研究》成果是对此类地层进行超深孔帷幕灌浆施工技术的一次新的探索,填补在强岩溶地层超深孔帷幕灌浆的技术空白,具有创造性和先进性,其广泛应用必将推动社会科技的进步,具有重要和广泛的社会意义。经专家鉴定,该项成果顺利地完成了隘口水库强岩溶发育地层超深孔帷幕灌浆施工,帷幕施工质量达到了设计要求,为强岩溶地层超深帷幕灌浆技术提供了经验,经济效益和社会效益显著,具有广泛的推广价值,达到了国际先进水平。

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