帷幕灌漿施工技術在水庫大壩基礎防滲加固處理中的應用

張信

(湖北省水利水電規劃勘測設計院,湖北武漢 430000)

帷幕灌漿施工技術在水庫大壩基礎防滲加固處理中的應用

張信

(湖北省水利水電規劃勘測設計院,湖北武漢 430000)

帷幕灌漿是具備很強實用性的一種滲漏處理技術,也是處理大壩基礎的關鍵所在,為了保證工程質量,使帷幕灌漿技術應用在水庫加固除險中具備的重要作用得到充分的發揮,就需要具備科學合理的施工工藝,并且根據工程實際情況選擇最佳的施工工藝。近些年來,帷幕灌漿技術已經被廣泛的應用在水庫防滲加固中。本文主要與工程應用實例相結合,對帷幕灌漿的施工工藝與其機理進行了簡單的介紹,對灌漿效果進行了分析,并指出了在灌漿過程中需要特別注意的問題,從而使帷幕灌漿技術應用在水庫大壩加固防滲中具備的積極意義得到充分的發揮。

帷幕灌漿 施工技術 水庫大壩 防滲加固 應用

因為缺失地質勘探,致使大量的水庫缺失壩基地質資料,不能及時的對壩基進行防滲處理,所以導致水庫在蓄水運行之后,其壩基會出現嚴重的滲漏以及壩基揚壓力嚴重超標等現象,這些問題的存在將會對大壩安全產生很大的影響。因此一定要選擇有效的加固防滲措施對壩基進行處理。帷幕灌漿技術則是對大壩基礎進行防滲加固處理的最有效的手段,在水庫大壩基礎內建造防滲的帷幕灌漿,能夠有效的避免壩基滲漏,從而使壩基滲透維持穩定。本文主要對帷幕灌漿技術應用在水庫大壩基礎加固防滲中具備的作用進行了探討。

1 工程實例

某水庫的攔河壩大壩基礎的砂卵石層具備的厚度為0.7米～6.3米,而砂卵石具有的最大粒徑大于100毫米,其含有較少的泥量,透水性為中等到極強之間,在進行帷幕灌漿造孔的過程中,大量孔段存在著嚴重的循環液損失現象,甚至有些全部沿著孔底段砂石層或卵石層存在的空隙而滲漏,通過壓水試驗可知,其具備的最大透水率已經達到了817.3Lu。

2 帷幕灌漿的施工工藝與其機理

根據壓水試驗與鉆孔可知砂卵石層具有的透水情況,用適宜的水灰比對水泥漿液進行配置,并通過合理灌漿壓力進行控制,從而讓漿液能在一定范圍內得到擴散,同砂卵石層共同凝結成防滲體,并利用孔序加密與孔段加深等,使壩體基層和壩體防滲體間能夠形成防滲帷幕。而壩基防滲的主要目的為對漏水量進行控制,使之保持在不能破壞壩基的范圍,從而保證水庫可以長期安全穩定的運行。基于大量的工程都是三級以下的堤壩,所以,防滲標準往往能夠對透水率進行確定,其透水率不超過10Lu。

2.1 施工參數

第一,段長與孔深。第一段需要進入到砂卵石層內1米～2米,而以下段的段長應該控制在2米～3米。同基巖進行接觸段需要進入基巖0.5米的距離,但不應該超過2米,能夠按照該段所含有的砂卵石層厚度進行確定。其基巖段灌漿需要根據相關的壩基巖石灌漿需求進行。

圖一 帷幕灌漿施工工藝流程圖

表1:各序次與各排平均透水率

第二,孔距。按照防滲需求與在砂卵石層中水泥漿液的流動情況,其孔距應該為2米。

第三,排距和排數。灌漿排數需要按照壩基砂卵石層滲透性以及厚度,并通過試驗進行確定。如果單排灌漿未實現預期效果、覆蓋層厚度偏度以及透水性較強時,需要增加排數,其排距應該為1.5米。

第四,孔序與排序。對于雙排帷幕,應該先對下游側排進行施工,再對上游側排進行施工;而為了防止灌漿過程中相鄰的孔出現竄漿現象,每排灌漿可以分成三個序次進行鉆灌,先對一序孔進行施工,再對二序孔進行施工,最后對三序孔進行施工,如果前序沒有結束,則不能進行后序施工。

第五,控制壓力。對于土壩壩基,其一序孔與二序孔的最大壓力則是上部蓋重。因為心墻底部具有的土質往往較差,而接觸段含砂卵石與心墻土等介質,在進行灌漿的過程中應該嚴格的對壓力進行控制,避免出現心墻劈裂現象,所以應該按照先導孔試驗對適宜的灌漿壓力進行控制,往往采用0.8P。因為經過了一、二序孔的施工,可以適當的把三序孔灌漿壓力提高,而每段灌漿壓力也應該在一、二序孔灌漿的最大壓力前提下提升0.02MPa～0.05MPa,這樣的話更加的有利于漿液擴散,從而對灌漿效果進行保證。而對于石壩壩基與混凝土壩基,其一序孔灌漿的最大壓力應該為最大的設計水值,二、三序孔灌漿的最大壓力應該在一、二序孔灌漿的最大壓力前提下提升大約20%。

2.2 施工工藝

第一,造孔。其土壩造心墻的造孔主要選擇“干取法”、“干鉆法”與“干打法”,取土后需要保證套管能夠及時的跟進,從而實現止漿止水的作用;而砂石卵層的造孔主要選擇金剛石單管鉆頭清水鉆進,在造孔時的需要對進水量進行控制,從而避免孔周砂卵石出現塌落。如果出現塌孔,需要使用彈簧鉆頭對孔內掉塊進行打撈以及干鉆造孔,而如果經過多次打撈仍不能達到設計段長,則需要立即對此段進行灌漿處理,并且下第二層的套管。

第二,洗孔。砂卵石層段,如果存在回水情況,當回水逐漸清澈以后,需要再洗十分鐘才可以結束;如果無回水情況,也需要沖洗十分鐘再結束。

第三,壓水試驗。其每孔灌漿段都需要進行20分鐘的壓水試驗,其壓力需要是灌漿壓力的75%。如果每分鐘流量超過30升,則可以適當的使測試時間縮短。

第四,灌漿方式。帷幕灌漿往往選擇孔口封閉法,其自下而上分段與循環式進行,其射漿管與孔底間的距離需要低于50厘米。壩體混凝土與基巖接觸位置的灌漿段需要先單獨進行灌漿,并待凝。其接觸段在巖石內長度需要低于2米。

第五,封孔。所有孔灌漿完畢,待凝結束后,應該把其孔內積水掏盡,混凝土與基巖選擇濃水泥漿,而粘水心墻選擇粘土封孔。帷幕灌漿施工工藝流程如圖一所示。

3 灌漿效果分析

帷幕灌漿效果分析,采取各序孔與各排的灌漿前透水率以及灌漿材料的統計、蓄水后的壩基出現滲漏情況以及孔檢查壓水試驗等實施評判與分析。具體分析如下。

水庫總容量為1392萬立方米,其主壩是砂殼粘土心墻壩,其壩高為17米,而壩頂長為275米。壩體的加固防滲選擇套井回填粘土。由于壩基具備較強透水性的砂卵石層,進行套井施工的過程中,其底部有大量涌水出現,導致出現塌孔,從而使套井不能入巖同巖基形成有效的防滲閉合圈,所以需要使其維持在砂卵石層0.5米～0.8米的位置。此工程帷幕灌漿需要完成146個孔,而下游排為32個,上游排為114個,而砂卵石層一共灌漿320米,其基巖段灌漿為761米,總灌漿為425段。

通過壓水試驗可知透水率,如表1。從表中可知,帷幕灌漿隨著孔序與排序的增加以及孔距的不斷加密,其中上游排透水率小于下游排,則表明實施下游排施工,其灌漿效果較為明顯。

4 灌漿過程中需要注意的問題

第一,加固防滲施工應該選擇枯水季節,在灌漿施工過程中,特別對一、二序孔施工的過程中,其水庫水位需要盡量保持低水位,從而使上下游水位差降低,并使壩基透水層具有的水流流速降低,從而使漿液流動不會對灌漿效果產生更大的影響。

第二,段長控制需要按照鉆孔情況及時的進行調整。在進行鉆孔的過程中,一旦發現塌孔較多以及循環液流失而大量涌水與難以成孔時,需要立刻停止鉆進,實施灌漿。如果僅存在少量滲漏,則能夠適當的把灌漿段延長;而如果鉆孔較為順暢,且滲漏較少,則能夠全孔一次灌漿,從而便于把主要時間與精力放在對強滲漏點進行尋找中。

第三,為了便于水泥漿液的加快凝固與擴散,灌漿適合選擇超過42.5級的水泥,如果有必要的話,還需要選擇使用超細水泥與地勘水泥等,或者是摻用水玻璃的材料。在同一個帷幕中,按照透水性的不同,還可以應用超細水泥、地勘水泥與普通的硅酸鹽水泥等所組成的灌漿。但是在灌漿前,需要在現場對各種水泥材料間進行對接試驗,以此對其具備的膠結可靠性進行確認,并確保強度滿足需求,從而避免由于水泥間脫開出現滲漏通道,并有效的避免壩基滲漏,從而使壩基滲透維持穩定,進而確保水庫能夠安全運行。

5 結語

綜上所述,帷幕灌漿技術作為水庫大壩基礎加固防滲的重要手段,是一種實用性很強,應用范圍較廣的工程技術,對確保水庫能夠安全運行具備著至關重要的作用。大量的工程實際應用的案例可知,通過對各道工序施工技術進行嚴格控制,其帷幕灌漿對于加固防滲具備著明顯的效果,使工程中存在的一些問題得到了很好的解決,并充分的對其自身具備的一些明顯的特征進行了體現。此外,在水庫大壩基礎內建造,能夠有效的避免壩基滲漏,從而使壩基滲透維持穩定,并確保水庫能夠安全運行。

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