雙管法高壓擺噴灌漿防滲墻在水庫防洪中的應(yīng)用

雙管法高壓擺噴灌漿防滲墻在水庫防洪中的應(yīng)用

雙管法的高壓噴霧嶺灌溉系統(tǒng)防滲墻采用兩個獨管和兩個銷管。傳輸?shù)慕橘|(zhì)是水泥基質(zhì)溶液和壓縮，或水泥基質(zhì)污泥和水。利用高壓或高壓溶液，形成高速噴霧速，影響、切割和破碎地層土壤。勵磁管通過一定角度的傾斜和改進，將水泥基質(zhì)中的污泥填充到混合中，形成扇形截面和相互關(guān)聯(lián)的銷釘，并形成以提高底部和其他防滲透功能的地下墻。一、項目背景(一)運行型水庫壩型何墳水庫位于河南省安陽市安陽縣倫掌鎮(zhèn)何墳村東北240m的粉紅江(安陽河一級支流)支流上,是躍進渠灌區(qū)引蓄配套重點水庫樞紐工程。該水庫處于丘陵區(qū),壩址以上流域面積約1.85km2,主要靠躍進渠引水蓄庫,壩頂高程222.0m,總庫容125.0萬m3,興利庫容91.5萬m3,死庫容11.2萬m3,灌溉面積約276.7hm2,是一座以農(nóng)業(yè)灌溉、防洪抗旱為主,兼顧水力發(fā)電、水產(chǎn)養(yǎng)殖等綜合利用的小(1)型水庫。2008年3月,河南省水利廳核定水庫大壩為三類壩,存在嚴重安全隱患。其中水庫兩壩肩存在砂、卵石強透水層,滲漏嚴重,建設(shè)至今未做任何防滲處理,直接危脅水庫大壩安全,亟需對其進行防滲加固處理。(二)第四系更新統(tǒng)地區(qū)水庫流域位于太行山東麓,地表大部分為第四系中更新統(tǒng)(Q2pl)洪積粘土夾砂(礫)層,屬丘陵區(qū)。植被較差,水土流失較嚴重,極易發(fā)生洪水,造成災(zāi)害。壩址區(qū)出露地層為第四系全新統(tǒng)(Q4a1+p1)沖洪積物,主要分布在主河槽及下游階地部位,以暗黃色重粉質(zhì)壤土、砂卵石層為主;下層為第四系更新統(tǒng)(Q2pl)洪積物層,主要顯見分布在河槽兩側(cè)和庫區(qū)兩岸,以紅黃色粘土和卵石層為主。其中,強透水層為砂、卵石地層。水庫壩體土為人工填筑,局部碾壓質(zhì)量較差,以暗黃色—暗紅色重粉質(zhì)壤土為主,硬塑狀態(tài)。局部含10%~15%的卵石,粒徑5~60mm不等。層底分布高程203.01~213.79m,平均厚度13.2m。兩壩肩壩基土及岸坡地層自上向下依次為:重粉質(zhì)壤土層、細-中砂(礫)層(較薄,只位于左壩肩下部)、卵石層、粘土層。層厚0.57~3.52m。該流域?qū)倥瘻貛Т箨懶约撅L氣候,夏季雨水集中,冬春季雨水稀少,常年受旱澇雙重影響。地下水埋藏50~110m較深,庫區(qū)周邊及河道主要靠水庫蓄水補給,其水位變化主要受庫水位高程所控制(實測資料:當庫水位高程為213.10m時,地下水位左壩端0+010m處為211.39m,輸水洞進口東側(cè)12m處為211.63m)。地下水流速約為0.82~1.16cm/h,測定為Ⅱ類水質(zhì)。二、結(jié)構(gòu)體系及高程防滲墻灌漿孔位于兩壩肩壩頂樁號0+000—0+150m和0+370—0+450m處,總長度230m。沿壩軸線單排成孔,孔距1m,高噴板墻底部伸入壩基低液限粘土層1m,底部高程隨河床底粘土層高低變化,頂部向上與原壩體銜接1m。成墻高程范圍在206.31~224.30m,平均高度9.45m,厚度0.45m以上。噴成墻體連續(xù)密實,對接緊密良好,結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。達到抗壓強度為3.0~5.0MPa,彈性橫量1×102~1×103MPa,滲透系數(shù)為1×10-5~1×10-7cm/s。高壓噴射灌漿時,空氣壓力保持在0.6~0.8MPa,輸氣量在0.8~1.2m3/min,高壓漿液(泵)壓力30MPa左右,輸漿量≮60L/min,提升速度8~12cm/min,擺動速度4~6次/min,擺角約60°。三、施工和質(zhì)量控制(一)平—施工工藝流程校核壩軸線—測定灌漿孔位—鉆機就位整平—鉆孔—高噴臺車就位整平—地面試噴—下入噴射管—噴射灌漿擺動、提升至設(shè)定孔位高程—封孔—回灌補漿—牽移臺車。(二)重要工藝的質(zhì)量控制1.水泥、混凝土等制漿材料擺噴灌漿漿液采用純水泥漿,不加入任何摻和料,水灰比采用1.2∶1~0.6∶1,密度約為1.6~1.8g/cm3。采用強度等級32.5級普通硅酸鹽水泥,質(zhì)量符合GB175規(guī)定。施工用水符合DL/T5144中混凝土拌和用水要求。各種制漿材料稱量誤差≤5%,高速攪拌機轉(zhuǎn)速控制在1600r/min,每次攪拌時間35~40s。水泥漿液過篩后使用,每25min間隔檢測一次其密度。漿液自制備至用完的時間控制在3~3.5h,溫度保持在10~25℃。2.預(yù)應(yīng)力錨索鉆桿施工施工開始前,將10#、50#、121#、168#、221#孔作為先導孔,采取芯樣,核對地層,結(jié)果與勘探設(shè)計資料吻合。對孔位進行編號,奇數(shù)為Ⅰ序孔,偶數(shù)為Ⅱ序孔,每15孔為一個單元工程,鉆孔施工先Ⅰ序孔,后Ⅱ序孔,灌漿為逐孔依次進行。施工地層中含有卵石層、砂(礫)層,采用沖擊回轉(zhuǎn)鉆進法。護壁泥漿粘土粘粒含量>55%,塑性指數(shù)>25,含砂量<5%。泥漿中SiO2與Al2O3含量比值達到3~4。實測孔位與設(shè)計孔位偏差不得>50mm。施工時,采取預(yù)防孔斜的有效措施,鉆機安放平穩(wěn)牢固,鉆桿垂直度偏差不應(yīng)>5‰,鉆孔偏斜率≯1%,鉆孔孔徑為12cm,有效深度均超過設(shè)計防滲墻底深度0.3m。鉆進時,詳細記錄孔位、孔深、地層變化、漏漿等各種情況,整理填表備查。鉆進暫?；蚪K孔待噴時,采取措施對孔口加以保護,防止塌孔。鉆孔施工完成,各項技術(shù)指標復(fù)檢。3.孔口復(fù)噴、封孔下噴射管前,進行地面試噴,檢查機械及管路運行情況,并調(diào)整噴射方向和擺動角度。進行孔形復(fù)檢,當噴頭下至設(shè)計深度,先按規(guī)定參數(shù)進行原位噴射,待漿液返出孔口,情況正常后方可開始提升、擺動噴射。灌漿孔自下而上連續(xù)作業(yè),需中途拆卸噴射管時,搭接段應(yīng)進行復(fù)噴,復(fù)噴長度≮0.2m。定時檢查噴漿壓力、孔口回漿密度,如有異常,必須立即查明原因,及時處理。高噴灌漿因故中斷后恢復(fù)施工時,對中斷孔進行復(fù)噴,搭接長度≮0.5m,灌漿結(jié)束,用回漿液封孔并及時回灌補漿,直至孔口漿面不下降為止。由于施工在重粉質(zhì)壤土層、中砂(礫)層、卵石層、粘土層中,層多厚度小,孔口回漿中細顆粒處理分離困難,漿液密度變動比較大,難以掌握水泥干料摻加量,故孔口回漿不利于回用。準確記錄高噴灌漿的各項技術(shù)參數(shù)、漿液材料用量、異?，F(xiàn)象及處理情況,形成完整記錄資料和成果表備查。(三)孔口回漿密度1.下入或拆卸噴射管時,采取措施防止噴嘴堵塞。2.在進漿正常的情況下,若孔口回漿密度變小,回漿量增大,應(yīng)降低氣壓并加大進漿漿液密度或進漿量。3.灌漿過程中,采取措施保證孔內(nèi)漿液上返暢通,避免造成地層劈裂或地面抬動。四、檢查部位和工程驗收施工過程中,對材料、漿液和各道工序的質(zhì)量進行控制與檢查,并做詳細記錄。根據(jù)噴成墻體的形式和厚度、深度,且壩頂已全部澆筑成混凝土路面,故采用鉆孔檢查法較圍井法更科學合理。將發(fā)生漏漿、串漿、中斷噴漿和可能存在施工質(zhì)量缺陷的噴墻段作為重點檢查部位。鉆孔檢查在該部位灌漿結(jié)束28d后進行。檢查孔孔位布置在墻體中心線上的相鄰兩孔高噴凝結(jié)體的搭接處,自上而下分段鉆孔取芯和進行靜水頭壓水試驗。該防滲墻進行鉆孔取芯檢測和靜水頭壓水試驗共計9組。進行靜水頭壓水試驗時,透水率q值的計算可DL/TS5148的規(guī)定進行,地層透水率q為1Lu時,約相當于滲透系數(shù)K為1.3×10-5cm/s。高噴灌漿屬于地下隱蔽工程,應(yīng)進行單孔質(zhì)量檢驗、單元工程質(zhì)量評定和分部工程驗收。工程質(zhì)量結(jié)合分析施工資料和檢查測試成果,進行綜合評定驗收。五、孔口返漿率調(diào)整一是高噴灌漿過程中,46#、47#、81#孔內(nèi)不同程度發(fā)生嚴重漏漿,孔口不返漿。均采取噴射管立即停止提升,加大漿液密度,持續(xù)灌漿,直至孔口返漿正常;二是175#、176#孔噴灌至孔位中段時均出現(xiàn)25s左右的孔口少量返漿,隨即降低了噴射管提升速度,補充灌漿;三是施工至215#孔中段時,216#孔發(fā)生串漿,中斷施工,采取填堵216#孔措施,進行215#孔搭接0.5m復(fù)噴至灌漿結(jié)束,重新對216#孔鉆進,繼而灌漿。六、防滲可擴張性較低,工程較難推廣通過雙管法高壓擺噴防滲墻在何墳水庫除險加固工程兩壩肩防滲中的應(yīng)用,試驗檢測防滲墻抗壓強度、彈性模量、滲透系數(shù)均達到了設(shè)計技術(shù)要求,可有效解決兩壩