芻議木蘭香磨山水庫高壓噴射防滲墻施工方法及效果

李偉良，李曉陽

(1.黑龍江省水利水電勘測設計研究院，哈爾濱150080;2.吉林化工園區(qū)公用工程管理中心，吉林吉林132021)

0 前言

木蘭香磨山水庫高壓噴射灌漿防滲墻工程位于松花江一級支流木蘭達河上，地處木蘭縣東興鎮(zhèn)東南6 km，距縣城70 km。本工程于1968年開始整修續(xù)建，于1988年10月驗收。由于多年運行、資金等原因，缺乏有效的維修。加之1998年大水，致使土壩塊石護坡嚴重破壞，壩肩滲水，危及大壩安全，輸水洞分岔管以下滲水嚴重，為此須進行除險加固。

1 地質概況

香磨山水庫壩址區(qū)位于低山丘陵間的河谷地帶，區(qū)內地貌單元可劃分為:低山丘陵、臺地。

低山丘陵分布于壩體兩壩肩外側，山體高程約200 m，最高處位于溢洪道右側山體，高程231.97 m。山體坡度多為20°～60°，山頂多為渾圓狀，生長次生林和人工林。

臺地分布于低山坡腳處，坡度10°～15°，大部分已開墾為耕地，其余為林地。巖性為第四系上更新統(tǒng)坡、洪積低液限黏土和碎石混合土等。

壩址區(qū)附近主要發(fā)育第四系沖洪積物及變質石英砂巖。其中沖洪積物巖性主要為低液限黏土和級配不良細礫［1］。

壩址區(qū)地質條件較簡單，地下水按含水層特征主要分為第四系松散層孔隙潛水及基巖裂隙水兩種類型。其中第四系松散層孔隙潛水埋藏較淺，地下水埋深在2.00～4.50 m。基巖裂隙水為埋深7.00～15.50 m。

2 工程現(xiàn)狀

木蘭縣香磨山水庫除險加固工程，施工位置位于水庫大壩老河道合垅口段。施工內容:大壩基礎高壓定噴混凝土防滲墻施工，鉆孔累計深度11 042 m，定噴孔累計深度2 751 m。

壩頂高程187.27～187.63 m。壩體填筑物除表層混凝土外主要由碎石混合土及低液限黏土構成。

碎石混合土見于壩體上部，厚度約2.40 m，層底高程184.89～184.97 m。低液限黏土厚度7.80～19.30 m，層底高程165.70～177.09 m。根據(jù)勘察結果，壩體不同部位局部均含有礫石、碎石等，壩體由低液限黏土組成，其物理力學指標不均勻。個別處土中混雜有機質土，造成了組成巖性不均一。土中含水率33.6% ～18.3%，干密度1.71～1.28 g/cm3，孔隙比1.039～0.588，垂直滲透系數(shù) ＜1.00×10－7cm/s～3.2×10－4cm/s，說明筑壩時碾壓程度不均勻［3］。

3 施工方法及工藝流程

香磨山水庫大壩壩基防滲處理工程，采用高壓定噴灌漿施工技術方案。高壓定噴灌漿選用三管法，單排布孔，折線連接。在正式施工前或施工前期進行現(xiàn)場灌漿試驗［4］。

按設計要求選擇地質條件具有代表性的區(qū)段，按室內試驗選定的配合比進行高壓噴射灌漿的工藝試驗，以擬定高噴施工參數(shù)、施工程序，根據(jù)所提供的地質資料，擬定的高壓定噴灌漿現(xiàn)場試驗的主要施工參數(shù)如表1所示。

表1 高壓定噴灌漿現(xiàn)場試驗的主要施工參數(shù)

高噴施工工藝流程分為鉆孔和噴射灌漿兩部分，首先利用鉆機鉆孔，然后下入噴射管，自下而上噴射灌漿。施工分二序進行。高噴施工工藝流程如圖1所示。

5）具有良好的過載保護功能。當扭矩過載時，兩半聯(lián)軸器（主、從動軸）產生滑脫，實現(xiàn)過載保護，提高了整個電動機驅動系統(tǒng)的可靠性，也可作為離合器使用。

圖1 施工工藝流程圖

3.1 施工技術要求

施工技術要求主要表現(xiàn)在測量定孔、鉆孔、地面試噴、下噴射管、制漿、噴射提升、回灌封孔、沖洗管路8個方面。

3.1.1 測量定孔

按設計要求放線由專職測量人員定孔位，孔位誤差≤2 cm，用木樁固定，標上孔號［5］。

3.1.2 鉆孔

1)校對孔位，將鉆機移至鉆孔位置，對準孔位，然后用水平尺調整機身水平，立軸垂直，墊平，墊牢機座，鉆孔對中誤差≤3 cm。開鉆前由技術組下達鉆孔通知單，經(jīng)技術員檢查核準后簽字開鉆［6］。

2)鉆進時采用泥漿護壁，孔徑應＞130 mm，鉆進過程中隨時注意鉆機的工作情況，以便及時發(fā)現(xiàn)問題并糾正。每鉆進5～10 m應測量機身水平1次。鉆進中對地層情況要詳細記錄，記錄要求準確清晰。鉆孔有效深度應超過設計墻底深度0.3～0.5 m。

3)鉆孔結束后，由值班技術員和質檢員進行測斜。孔深＜30 m時孔底偏斜率≤1.5%，不合格孔重新掃孔糾正孔斜，對合格孔驗收簽字后，鉆機方可移至下一孔位［7］。

3.1.3 地面試噴

鉆孔驗收后，將高噴臺車移至孔位進行地面試噴，檢查管路通暢、設備儀表運行正常后準備下噴射管［8］。

3.1.4 下噴射管

噴射管要求下到鉆孔底部，誤差≤30 cm，下管結束后根據(jù)孔軸線進行噴射方向的定位，調整好擺角，待定向核對無誤并經(jīng)監(jiān)理驗收后，啟動全部設備，調至正常開始噴射作業(yè)。若下不到位，必須進行重新掃孔。

3.1.5 制漿

按設計要求制備漿液，漿液應篩過后使用，并定時、準確測量漿液密度。水泥漿的攪拌時間使用高速攪拌機應≥30 s;使用普通攪拌機應≥90 s。漿液溫度應控制在5～40℃。水泥漿自制備至用完的時間應≥4 h。

3.1.6 噴射提升

噴射管下至設計深度后，開始送入符合要求的水、氣、漿，待孔內漿液冒出孔口后，即按設計的提升速度，自下而上開始噴射作業(yè)，直至設計的終噴高度，停噴并提出噴射管。

3.1.7 回灌封孔

噴射結束后，利用冒漿進行回灌，直至孔內液面不下降為止。

3.1.8 沖洗管路

灌漿結束后，應及時將噴射管路沖洗出來。

4 圍井試驗檢測及結果

圍井試驗在圍井墻終噴21 d后開展，具體工作由黑龍江省水利工程質量檢測中心站承擔。分別在樁號0+490.9～0+493.8和樁號0+233.1－0+235.9布置圍井1#和圍井2#。各圍井檢測數(shù)據(jù)及計算成果見表2、表3和表4。

表2 圍井1#檢測數(shù)據(jù)

表3 圍井2#檢測數(shù)據(jù)

表4 圍井1#和圍井2#計算成果

5 結論

木蘭香磨山水庫壩基修建時未經(jīng)處理，以致運行多年，水庫滲漏嚴重，由以壩基級配不良中礫為甚，其滲透系數(shù)未經(jīng)高壓噴射灌漿前為K=4.75×10－2，即41.04 m/d，高壓噴射灌漿后經(jīng)圍井檢測滲透系數(shù)≤K=5.72 ×10－7c m/s，即 4.95 ×10－4m/d。可見高壓噴射防滲墻在級配良好中礫為壩基土的病險水庫除險加固過程中起到良好的效果。

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