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        東林水庫大壩應急除險加固方法探索

        2010-03-13 07:58:50劉喜才
        大壩與安全 2010年4期
        關鍵詞:噴孔心墻靜壓

        劉喜才

        (吉林省水利水電勘測設計研究院,吉林長春130012)

        1 工程概況

        東林水庫位于吉林省圖們市石硯鎮(zhèn)上游東林溝,壩址距石硯造紙廠6 km。水庫庫容576×104m3,壩體為瀝青心墻堆石壩。工程竣工驗收后,存在滲漏問題。據(jù)水庫管理人員監(jiān)測,壩體滲漏逐年增長,2001年,水庫年滲漏量約118×104m3,約占庫容量1/5,被列為吉林省險庫之首。物探資料表明,大壩整體共有9處漏水點,其中漏失最嚴重地帶為涵洞頂端,樁號0+069~0+081段,是壩體的中心位置。長期觀測發(fā)現(xiàn),涵洞兩側溢水點有大顆粒(最大顆粒5 mm)隨明流帶出,并伴有一些可見的瀝青顆粒流出,說明該處瀝青心墻損壞嚴重,經(jīng)分析認定,此處是整個大壩變形漏失最嚴重的部位。經(jīng)精密測試,發(fā)現(xiàn)該部位壩體向下游變形位移25 cm。

        2 壩體滲漏變形原因分析

        (1)瀝青混凝土防滲主墻太薄(厚度20~25 cm),在庫水壓力下,瀝青混凝土變形開裂,形成滲漏通道。

        (2)瀝青混凝土防護殼(漿砌石防護殼,厚度15~25 cm)施工質(zhì)量差,沒有起到防護加固的作用,在水擠壓下,防滲主墻發(fā)生變形破壞。

        (3)防滲心墻兩側堆石壩體由于碾壓不夠密實,水庫中水浪直接沖刷主墻,久而久之墻被破壞。

        (4)防滲瀝青心墻施工質(zhì)量差,或瀝青中混有雜質(zhì),造成一些滲漏隱患。

        3 施工方案

        由于壩體變形和多處嚴重滲漏,單一采用靜壓灌漿難以解決問題。為盡快徹底消除隱患,經(jīng)吉林省水利廳、有關水利部門專家和本單位技術人員研究決定,在距離心墻上游側1.25 m處先布置一排靜壓灌漿孔,目的是提高心墻的強度,降低高噴施工造成的壩體內(nèi)負壓,初步消除壩體滲漏隱患。在距離心墻上游側1.75~2.25 m處呈扇面形布置一排高壓定向擺噴孔,形成地下防滲擋水墻,其中兩端高噴孔都分別與心墻以高噴灌漿形式相連接,從而形成一道地下封閉式擋水墻,能較好地達到防滲目的。其施工布置見圖1。

        4 施工措施

        4.1 靜壓灌漿

        圖1 大壩心墻搶險孔灌漿平面布置示意圖Fig.1 Arrangement of grouting holes on dam core wall

        靜壓灌漿按三序孔進行,采用循環(huán)鉆灌漿法,即邊鉆邊灌漿。用水泥設置5 m長的孔口管,作為封閉孔口之用,并起到提高注漿預壓力的作用,待凝72 h以上,然后自上而下鉆一段灌漿一段,直到結束。鉆孔孔數(shù)13個,孔距1.0~1.5 m不等,鉆孔段長2~4 m。施工采用泥漿護壁,灌漿壓力第一段0.04 MPa,第二段0.10 MPa,第三段0.15 MPa,第四段0.20 MPa,第五段及以下各段0.30 MPa。

        4.2 高壓定向擺噴灌漿

        (1)造孔孔徑?130 mm,鉆進采用肋骨鉆頭,泥漿護壁,泥漿配制比重1.15~1.3,粘度20~30 s。膠體率80%~95%,含沙量<10%,失水量25~30 mL/30 min,pH值為8~10。

        (2)定向灌漿擺噴孔共13個,單排孔,孔距1.30 m,技術參數(shù)見表1。

        5 施工中的問題分析

        (1)由于壩體是堆石壩,砂礫石層不穩(wěn)定,造孔(孔深最深42.5 m)在不下套管的情況下,?130 mm一徑到底難度大,技術人員根據(jù)地層特性,在現(xiàn)場配制適合該地層的泥漿,效果好,解決了塌孔問題。

        (2)高噴施工中由于水氣合流的沖擊作用,壩體多處冒漿。為解決這一問題,向水泥漿中加入3%~5%的塑性膨潤土(或粘土)增加粘度,降低流動性,既節(jié)省了材料消耗,又克服了漏漿的問題,并且,經(jīng)過水泥凝結體的強度試驗,檢查結果表明,加入膨潤土水泥凝結體的強度都達到了質(zhì)量要求。

        6 質(zhì)量綜合評價

        6.1 質(zhì)量檢查

        高噴灌漿結束后,根據(jù)要求打2個檢查孔取樣進行強度試驗,其水泥凝結體的抗壓強度都在6.3 MPa以上,完全達到質(zhì)量要求。

        6.2 壩體滲漏綜合評價

        表1 高壓定向擺噴參數(shù)表Table 1:Parameters of high pressure directional swing jet grouting

        (1)距心墻下游2.00 m處水位觀測孔觀測結果:在庫水位高程153 m時,高噴孔施工前觀測孔水位高程為137.5 m,高噴灌漿結束后,水位觀測孔水位高程為134.2 m,水位下降3.3 m,高噴板墻防滲效果明顯。

        (2)對壩后坡涵洞輸水道兩側溢水孔水量的觀測,三角堰水量由原來41.5 mm下降到31 mm,水位下降了10.5 mm。經(jīng)過計算,漏失水量減少32%。

        7 結語

        (1)以高壓擺噴為主、靜壓灌漿為輔的綜合處理方法,既控制住了壩體的進一步變形,也基本消除了垮壩的隱患。

        (2)采用高壓噴射灌漿技術對東林水庫漏失、變形最為嚴重的壩體區(qū)進行灌漿處理,解決了用普通灌漿工藝無法解決的難題,也達到了較好的防滲效果。

        (3)施工距離心墻較近,既要保證心墻安全,又要達到防滲除險的目的,這具有一定的風險性,為今后該領域的理論性研究提供了參考依據(jù)。

        (4)高噴形成的防滲墻不僅起到了防滲作用,也加強了該壩體區(qū)域內(nèi)的強度,消除了該處心墻變形的趨勢。

        (5)該項施工技術適用范圍廣,具有推廣價值。■

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