田山灌區(qū)沉沙池大堤截滲工程-水泥土截滲墻應(yīng)用方案研究

田山灌區(qū)沉沙池大堤截滲工程-水泥土截滲墻應(yīng)用方案研究

Summary：水泥土攪拌樁截滲技術(shù)是利用多頭小直徑深層攪拌機(jī)具把水泥漿噴入土體并攪拌形成水泥土，以水泥為固化劑，固化劑和土體之間發(fā)生物理化學(xué)反應(yīng)，使土體固結(jié)成具有良好整體性、穩(wěn)定性、不透水性，并具有一定強(qiáng)度的水泥土截滲墻，以達(dá)到截滲的目的?！短锷焦鄥^(qū)向膠東應(yīng)急供水工程沉沙池大堤截滲工程實施方案》中水泥土截滲墻采用3根掘削攪拌軸施工，同時通過3孔送漿三維作業(yè)、跟蹤監(jiān)控，在原有位置將基土和水泥混合攪拌成均勻的地下連續(xù)墻。由于各個工程都有其相對的獨(dú)特性，可以根據(jù)場地及施工要求具體進(jìn)行設(shè)計。本文從這一角度出發(fā)，探討水泥土截滲墻應(yīng)用方案研究。Keys：灌區(qū)，截滲工程，水泥土，應(yīng)用方案研究田山灌區(qū)自1999年開始列入國家大型灌區(qū)節(jié)水改造與續(xù)建配套項目,對一、二級泵站、三級泵站的大部分工程設(shè)施和機(jī)電設(shè)備進(jìn)行了更新改造,對近60千米的總千渠和分干渠進(jìn)行了防滲改造,建設(shè)了部分管理設(shè)施。但是近年來灌區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉供水量較少,灌區(qū)工程利用率很低,如何充分發(fā)揮灌區(qū)工程優(yōu)勢,促進(jìn)灌區(qū)社會、經(jīng)濟(jì)與生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展,仍是灌區(qū)急需解決的重大問題。綜合經(jīng)濟(jì)比較分析和有限元分析結(jié)果,選擇適用田山灌區(qū)沉沙池大堤地質(zhì)條件的最優(yōu)防滲方案,探討減少田山灌區(qū)滲漏量的經(jīng)濟(jì)合理的防滲方案及有效避免灌區(qū)外土地次生鹽堿化的工程措施。并就具體的截滲方法進(jìn)行分析、研究,不僅在技術(shù)上合理,而且經(jīng)濟(jì)上可行,可為類似工程提供有價值的借鑒范例。工程簡介為緩解膠東地區(qū)缺水問題，2016年7月12日省水利廳、省南水北調(diào)局組織召開田山灌區(qū)向膠東應(yīng)急供水工作推進(jìn)會議，會議確定從濟(jì)南市平陰田山一級泵站調(diào)引黃河水，通過南水北調(diào)東干線工程，向青島、煙臺、濰坊、威海等城市供水。濟(jì)南市市政府領(lǐng)導(dǎo)高度重視，濟(jì)南市水利局結(jié)合現(xiàn)有工程狀況，立足濟(jì)南用水和膠東應(yīng)急調(diào)水需求，并著眼全省水源調(diào)配的長遠(yuǎn)考慮，召集省、市相關(guān)專家和學(xué)者進(jìn)行了多次調(diào)研，擬定了田山灌區(qū)向膠東調(diào)水的中遠(yuǎn)期規(guī)劃方案建議，并以濟(jì)水[2016]28號文進(jìn)行了印發(fā)。田山灌區(qū)向膠東應(yīng)急供水工程濟(jì)南段工程涉及田山灌區(qū)一級泵站、沉沙池、一級總干渠及田山灌區(qū)與濟(jì)平干渠連通工程、濟(jì)平干渠等工程。其中沉沙池為主要“卡脖子”工程。沉沙池現(xiàn)狀運(yùn)行水位37.9m，相應(yīng)濟(jì)平干渠(南水北調(diào)東干線)方向供水能力為7m3/s，大部分月份僅能滿足濟(jì)南、泰安的需水要求。沉沙池運(yùn)行水位38.66m時，滿足田山灌區(qū)與濟(jì)平干渠連通工程設(shè)計輸水流量12m3/s，但圍堤外坡腳處出現(xiàn)流土等滲透破壞現(xiàn)場?！疤锷焦鄥^(qū)向膠東應(yīng)急供水工程沉沙池大堤截滲工程”是通過對沉沙池大堤截滲及防汛路等工程的建設(shè)，提升膠東應(yīng)急供水工程濟(jì)南段輸水工程的標(biāo)準(zhǔn)，在滿足濟(jì)南、泰安兩市生活、工業(yè)、生態(tài)、灌溉需水等要求的前提下，提升對膠東區(qū)域的城市供水能力和供水保證率，同時也為田山沉沙池水源地的建設(shè)做好工程支撐。沉沙池大堤截滲工程布置于田山灌區(qū)沉沙池東堤壩0+000～4+082和西堤壩0+000～3+946，全堤截滲總長為8028m。主要設(shè)計參數(shù)：固化劑：P.O

42.5級

水泥摻入比：≥12%

墻體厚度：≥20cm

28d單軸抗壓強(qiáng)度：＞0.8MPa

滲透系數(shù)：k＜1×10-6cm/s

允許滲透比降：J＞502方案比選對沉沙池東、西堤8028m進(jìn)行全斷面截滲處理，經(jīng)分析討論，提出三個截滲方案，現(xiàn)比較如下：方案a

高壓噴射灌漿截滲墻(高壓擺噴截滲墻)方案b

水泥土深層攪拌截滲墻方案c垂直鋪膜截滲加固1

沉沙池條渠截滲處理方案比選截滲處理方案優(yōu)點缺點a、高壓噴射灌漿截滲墻(高壓擺噴截滲墻)(1)可灌性好。高壓噴射灌漿是強(qiáng)制破壞原土層機(jī)構(gòu)，不存在一般注漿的可灌性問題。(2)連接可靠性高。高壓噴射灌漿板墻自身只要灌漿孔距設(shè)計合理，連接即可得到保證，且高噴墻體與原土體亦能結(jié)合良好。(3)適用于地層廣、深度較大。(4)機(jī)動靈活、對施工現(xiàn)場要求不高。(1)工程造價較高。(2)噴射灌漿防滲體的性能受多種因素影響，工程施工需根據(jù)實際情況選擇適宜的施工參數(shù)。(3)施工操作對技術(shù)人員的職業(yè)素質(zhì)要求較高。b、水泥土深層攪拌截滲墻(1)成墻效果好，墻體厚度均勻連續(xù)。(2)適應(yīng)范圍廣，有黏土、砂土、粉質(zhì)粘土、含少量直徑小于50mm礫石層、淤泥，甚至有土體架空或洞穴的土層均能施工。(3)施工功效高。(4)成墻單價低。(5)節(jié)省材料。(6)靈活采用加固材料。(1)水泥漿管管路容易堵塞，完成一個樁位后需清洗干凈。(2)水泥漿液需隨配隨用，攪拌樁機(jī)噴漿時必須連續(xù)。(3)施工操作對技術(shù)人員的職業(yè)素質(zhì)要求相對高。c垂直鋪膜截滲加固(1)防滲材料性能好。(2)開槽機(jī)造槽經(jīng)濟(jì)適用，機(jī)械結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、機(jī)理明確。(3)施工速度快，工程造價低。(1)就目前的應(yīng)用情況看，垂直截滲技術(shù)仍有缺陷，主要是搭接技術(shù)不完善，影響效果。(2)垂直截滲需在內(nèi)河道開挖作業(yè)，影響田山灌區(qū)正常運(yùn)行。(3)據(jù)地勘資料，沉沙條渠各主要土層無明顯相對不透水層，開挖截滲要求的開挖斷面深度不易確定，且臨時工程投資較大。經(jīng)初步估算，工程完成后，沉沙池的水位可由現(xiàn)在的37.9m提升到38.66m，相應(yīng)田山灌區(qū)向膠東應(yīng)急供水工程濟(jì)南段工程可供水量由現(xiàn)狀的7m3/s提升到設(shè)計流量12m3/s，可向膠東區(qū)域供水量9.5萬m3/d~103萬m3/d(1.1~12m3/s)，特別是在濟(jì)平干渠停運(yùn)休整的6~9月4個月，可向膠東區(qū)域供水41萬m3/d(4.7m3/s)。按現(xiàn)狀濟(jì)南市水庫供水0.6元/m3的價格估算，該工程向膠東供水1600萬m3/a，創(chuàng)造效益960萬元/a；對沉沙池本身而言可減少年滲漏量約40萬m3，節(jié)約滲漏效益24萬元/a。結(jié)論：通過對沉沙池大堤截滲及防汛路等工程的建設(shè)，提升膠東應(yīng)急供水工程濟(jì)南段輸水工程的標(biāo)準(zhǔn)，在滿足濟(jì)南、泰安兩市生活、工業(yè)、生態(tài)、灌溉需水等要求的前提下，提升對膠東區(qū)域的城市供水能力和供水保證率，同時也為田山沉沙池水源地的建設(shè)做好工程支撐。工程經(jīng)過改造之后,供水能力、供水保證率大大提高,灌區(qū)水利用率也得到提高,灌溉成本降低,為灌區(qū)的工農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供了用水保障，也可以帶動當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)發(fā)展。Reference[1]三峽工程茅坪溪防護(hù)土石壩滲流分析[J].榮冠.

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水利規(guī)劃與設(shè)計.2017(03)[3]振孔高噴灌漿在三峽工程中的應(yīng)用