高壓擺噴灌漿技術(shù)在水利除險(xiǎn)加固工程中的應(yīng)用

馬良偉

摘要:結(jié)合實(shí)際工程,筆者介紹了高壓擺噴灌漿技術(shù)在水庫(kù)大壩中的應(yīng)用,闡述了特殊部位的處理措施,供相關(guān)專(zhuān)業(yè)人士參考。

關(guān)鍵詞:除險(xiǎn)加固;高壓擺噴灌漿;鉆孔

某水庫(kù)總的庫(kù)容為1572萬(wàn)m3,屬于III等水利樞紐工程。水庫(kù)大壩分為主壩和副壩,其中主壩長(zhǎng)為696m,副壩長(zhǎng)為351m。由于壩體為均質(zhì)沙壩,滲漏現(xiàn)象比較嚴(yán)重,滲透坡降和滲透系數(shù)大,內(nèi)部存在著滲透破壞隱患。庫(kù)壩的嚴(yán)重滲漏,嚴(yán)重危及大壩安全,因此,必須對(duì)水庫(kù)進(jìn)行防滲處理。

1 加固設(shè)計(jì)思路

1.1 壩體防滲工程方案的確定

高壓噴射灌漿構(gòu)筑截滲砼幕墻,能較好地解決砂礫石地層的防滲問(wèn)題,造價(jià)較為適中,是解決水庫(kù)壩基防滲問(wèn)題的較好方案。經(jīng)專(zhuān)家組充分論證,設(shè)計(jì)采用高壓擺噴灌漿幕墻方案。

1.2 高壓擺噴防滲幕墻平面布設(shè)

以主壩防滲為主,沿上游壩坡高程1096m平行壩軸線(xiàn)開(kāi)挖4.0m寬的施工平臺(tái)布設(shè)防滲幕墻,孔距為1.35m;在穿越輸水洞放水塔處,防滲墻縱軸線(xiàn)從高程1095m處繞過(guò),并在轉(zhuǎn)折點(diǎn)布設(shè)高壓旋噴樁連接。

1.3 高壓擺噴防滲幕墻縱剖面設(shè)計(jì)

水庫(kù)除險(xiǎn)加固后校核洪水位1097.5m,設(shè)計(jì)洪水位1096.58m,正常擋水位1094.25m。為解決大壩在正常工作條件下的滲透穩(wěn)定問(wèn)題,確定墻頂高程為1096m。根據(jù)地質(zhì)資料,在主壩段,壩后灘面高程1076.50m,基巖面高程1023m～1049m,埋藏很深;黃土狀砂壤土頂板高程為1058m～1069m,其滲透系數(shù)K20在10-4cm～10-6cm之間,標(biāo)準(zhǔn)值為K20=6.93×10-5/s,屬弱一微透水層,可視為相對(duì)不透水層。從防止壩體、壩基滲漏的角度出發(fā),幕墻應(yīng)深入相對(duì)不透水層,但考慮到尤家峁水庫(kù)整個(gè)庫(kù)盤(pán)均有滲漏問(wèn)題,且相對(duì)不透水層埋藏較深,范圍很大,若對(duì)其進(jìn)行防滲處理,耗資巨大。

鑒于壩下游灘面高程為1076.50m,以確保大壩運(yùn)行安全和消除壩體內(nèi)滲透破壞隱患為主要目的,本著確保大壩安全的前提下節(jié)約工程投資的原則,確定主壩段采用懸掛式擺噴防滲幕墻方案。設(shè)計(jì)防滲幕墻底高程為1068m。

1.4 擺噴幕墻特殊部位的處理

擺噴幕墻轉(zhuǎn)折處的處理:為保證幕墻整體性,在幕墻轉(zhuǎn)折處設(shè)一旋噴樁連接兩側(cè)的擺噴幕墻。旋噴樁布設(shè)在擺噴軸線(xiàn)交點(diǎn)處,樁徑130cm。

放水洞兩側(cè)擺噴幕墻的加密處理:在1095m高程放水洞兩側(cè)處,沿防滲幕墻軸線(xiàn)各鉆一孔,并在防滲墻臨水側(cè)距軸線(xiàn)1.0m處各加鉆一孔,在對(duì)這四孔灌漿時(shí)要加大水壓力和漿壓力。以保證防滲幕墻在放水洞底下能夠有效連接。

1.5 高壓擺噴防滲幕墻設(shè)計(jì)參數(shù)的確定

水庫(kù)壩體防滲幕墻成墻形式采用單排高壓擺噴交叉型。

1.5.1 擺噴孔距的確定

孔距是影響防滲墻質(zhì)量和造價(jià)的重要因素,因此選定合適的孔距非常重要。在砂層中,高壓擺噴灌漿的孔距一般為1.2m~1.4m。根據(jù)擬形成的幕墻高度,參考類(lèi)似E程的實(shí)際經(jīng)驗(yàn),設(shè)計(jì)選定孔距為135cm。

1.5.2 擺噴角度的確定

根據(jù)《水工建筑物防滲工程高壓噴射灌漿技術(shù)規(guī)范》(送審稿)(以下稱(chēng)艦范》),砂土地層擺角為15°~30°,擺噴軸線(xiàn)與防滲墻軸線(xiàn)夾角15°~25°。參照已成類(lèi)似工程經(jīng)驗(yàn),設(shè)計(jì)選定擺角為30°,擺噴軸線(xiàn)與防滲墻軸線(xiàn)夾角20°。

1.5.3 擺噴幕墻其他參數(shù)及技術(shù)指標(biāo)

設(shè)計(jì)最小成墻厚度20cm;設(shè)計(jì)要求鉆孔孔斜率小于1%。高壓擺噴防滲幕墻的技術(shù)指標(biāo):滲透系數(shù)K≤10-5cm/s,抗壓強(qiáng)度R28≥5MPa,允許滲透坡降J>50。

1.5.4 擺噴幕墻施工主要技術(shù)參數(shù)

水壓35MPa~40MPa,水量70L/min~75L/min;氣壓0.6MPa~1.2MPa,氣量1m/min~2m/min;漿壓0.3MPa~1.0MPa,漿量70L/min~80L/min;提升速度10cm/min~15cm/min,擺動(dòng)速度7次/min~8次/min。施工前應(yīng)作圍井注水試驗(yàn),通過(guò)試驗(yàn)后可適當(dāng)修正參數(shù),滿(mǎn)足工程實(shí)際要求。

2 高壓擺噴主要施工要求與技術(shù)控制

2.1 鉆孔施工要求與技術(shù)控制

采用不小于中Φ110mm回轉(zhuǎn)鉆機(jī)泥漿護(hù)壁鉆進(jìn)成孔;開(kāi)孔時(shí)要求開(kāi)孔位置與設(shè)計(jì)孔位偏差不大于50mm,鉆孔施工順序應(yīng)按二序、逐漸加密原則進(jìn)行,先施工I序孔(奇數(shù)S/L),再施工II序孔(偶數(shù)孔),然后施工加密孔;鉆孔施工時(shí)采取孔口埋設(shè)2m左右孔口護(hù)壁管等預(yù)防孔斜措施,并進(jìn)行孔斜測(cè)量,保證孔斜不超過(guò)1%;鉆孔的有效深度應(yīng)超過(guò)設(shè)計(jì)孔深0.3m;鉆進(jìn)中選取部分I序孔作為先導(dǎo)孔,采取芯樣、劃分層位,其深度超過(guò)設(shè)計(jì)孔深0.3m。鉆進(jìn)時(shí)應(yīng)詳細(xì)記錄孔位、孔深、地層變化和漏漿、掉鉆等特殊情況。鉆進(jìn)暫停或終孔待噴時(shí),裸孔應(yīng)加以保護(hù)。

2.2 制漿過(guò)程要求與技術(shù)控制

2.2.1 漿液材料

高壓噴射灌漿應(yīng)采用合格的425#普通硅酸鹽水泥;高噴灌漿過(guò)程中,根據(jù)需要可以在水泥漿液中摻人摻和料和其他外加劑,但摻和料和外加劑的種類(lèi)及摻人量應(yīng)通過(guò)試驗(yàn)來(lái)確定。

2.2.2 制漿

制漿材料稱(chēng)量采用重量法,要求誤差不大于5%,漿液水灰比控制在0.8:1,漿液密度不小于1.5g/cm3。

2.2.3 漿液質(zhì)量控制

在高壓噴射注漿過(guò)程中,應(yīng)不斷地檢測(cè)進(jìn)漿和回漿漿液的密度,發(fā)現(xiàn)漿液密度出現(xiàn)異常情況須立即查明原因,并按照灌漿過(guò)程特殊情況的處理辦法進(jìn)行處理。

2.3 灌漿施工要求與技術(shù)控制

根據(jù)高噴試驗(yàn)開(kāi)挖和鉆孔取芯、注水試驗(yàn)后對(duì)試驗(yàn)技術(shù)參數(shù)進(jìn)行修正,確定最優(yōu)技術(shù)參數(shù),再進(jìn)行高噴灌漿幕墻施工。

施工過(guò)程應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行相關(guān)規(guī)范,鉆孔經(jīng)驗(yàn)收合格后。方可進(jìn)行高噴灌漿。灌漿前應(yīng)做好充分的準(zhǔn)備工作,三重管下人孔底的深度與實(shí)際鉆孔深度的差值應(yīng)不大于0.1m,如達(dá)不到設(shè)計(jì)深度,必須重新掃孔至設(shè)計(jì)深度,并按規(guī)定速度提升和擺動(dòng)噴射裝置。在高噴灌漿過(guò)程中,出現(xiàn)壓力突降或突升、孔口回漿濃度或回漿量異常情況時(shí),應(yīng)查明原因及時(shí)處理;孔內(nèi)出現(xiàn)嚴(yán)重漏漿時(shí),應(yīng)根據(jù)地層情況分別采取以下措施進(jìn)行處理:降低噴射管提升速度或停止提升;降低壓力、流量,進(jìn)行原地灌漿;在漿液中摻加適當(dāng)?shù)乃倌齽?加大漿液濃度灌注水泥砂漿、水泥粘土漿等。若發(fā)生串漿,應(yīng)填堵被串孔,待灌漿孔高噴灌漿結(jié)束后,應(yīng)盡快進(jìn)行被串孔掃孔、灌漿或繼續(xù)鉆進(jìn)。處理事故或換管重新噴射時(shí),將噴射裝置下放至原位置以下0.3m重復(fù)噴射,確保搭接長(zhǎng)度不小于0.3m。高壓噴射注漿完畢后,應(yīng)及時(shí)進(jìn)行回灌,避免高噴灌漿后由于地層中的漿液的析水、收縮而使帷幕上部墻體產(chǎn)生空缺現(xiàn)象,影響墻體的質(zhì)量。回灌漿液可采用噴射鄰孔的回漿;或采用水灰比0.5:1的濃水泥漿進(jìn)行回填。

3 結(jié)語(yǔ)

實(shí)踐證明,該水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程設(shè)計(jì)采用懸掛式高壓擺噴灌漿技術(shù)對(duì)壩體進(jìn)行除險(xiǎn)防滲是正確的,取得了理想的效果,為類(lèi)似除險(xiǎn)加同工程方案選擇提供了成功的經(jīng)驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)

[1]徐美華.高壓擺噴灌漿技術(shù)在圍堰防滲中的應(yīng)用.石家莊鐵道學(xué)院學(xué)報(bào),2005(1).

[2]《水電水利工程高壓噴射灌漿技術(shù)規(guī)范》,DL/T 5200-2004.