孫彥啟,劉 濤,董 飛
(山東水利工程總公司,山東 濟南 250014)
黃山水庫位于安徽省定遠縣程橋鄉(xiāng)境內鳳陽山南麓池河支流馬橋河源頭,是一座以灌溉為主,兼防洪、水產養(yǎng)殖與供水等綜合效益為一體的中型水庫。水庫控制流域面積18.8 km2,正常蓄水位105.5 m(廢黃高程系,下同),設計洪水位107.05 m,校核洪水位107.44 m,總庫容1 232萬m3。黃山水庫于1958年開工建設,1960 年停建,1961—1965 年復建,1971—1976年擴建,并經1989—1992年加固至現狀。由于工程是在特殊的歷史背景下興建,且興建時受財力、物力的限制,施工質量差,工程存在壩基防滲措施不完善、滲流量較大等隱患,水庫一直帶病運行。為此,2009年11月6日至2010年10月31日進行了加固施工。
主壩巖基采用帷幕灌漿工藝防滲,左側與壩肩灌漿帷幕連接,右側與溢洪道側墻連接;主壩兩岸壩肩灌漿軸線以直線延伸,左岸越過崗地與副壩防滲帷幕連接,右岸穿過正常溢洪道向山體延伸20 m,副壩左岸山體延伸20 m,施工軸線長度為1 260 m。
設計防滲標準基巖透水率為10 Lu,灌漿深度深入10 Lu線以下不小于3.0 m。施工中如遇相對不透水層埋藏較深或分布不規(guī)律時,帷幕灌漿按不小于1/2壩高來控制。
帷幕灌漿單排孔布置,分三序施工,孔距1.5 m,采用自上而下分段灌漿工藝。主要工程量為巖石造孔10 420 m,基巖灌漿10 420 m。
基巖帷幕灌漿工藝流程為鉆孔→壓力水沖洗→壓水試驗→灌漿→封孔→效果檢查。
鉆孔設備選用XY-2B型地質鉆機,制漿機選用立式雙層攪拌機。灌漿泵選用SGB6-10型三缸單作用柱塞式定量灌漿泵,最大壓力10 MPa,最大排量200 L/min。測斜儀采用KXP-2B輕便測斜儀,其精度為:方位角≤±0.2°,頂角≤0.5°,適用于孔深較小的孔。
帷幕灌漿一般施工軸線較長,且施工過程中,必須先進行I序孔的施工,待I序孔施工完成或I、II序孔高差達到15 m時才可進行II序孔的施工。黃山水庫沿施工軸線采用分段施工的方法進行,即每臺鉆機分配3個I序孔,可以保證所有鉆機基本同時移動,方便鉆機和制漿機的移位及施工安排。
采用集中供水的方式。沿施工軸線鋪設管道,根據施工設備數量,可采用直徑108 mm或127 mm的普通鋼管進行連接,間隔20 m留出水閥門,水源處配備一臺水泵供水即可滿足所有設備用水需要,鋪設長度可參考使用設備數量,分段施工,然后移位即可滿足要求。采用集中供水方式,鉆孔、洗孔過程中,可以利用管道自有壓力進行,無需為每臺鉆孔設備提供水泵,可以大量節(jié)約設備使用和電力。
采用分散制漿方式。每相鄰2臺鉆機配備一臺立式雙層攪拌機,每2臺鉆機作為一個施工小組,盡量把灌漿時間錯開,一臺鉆機灌漿時,另一臺鉆機可以進行鉆進工作,以節(jié)約設備投入并充分提高設備利用率,而且可根據鉆孔段壓水試驗結果,按吃漿量的大小進行拌制,以避免浪費。實際施工過程中,如果銜接良好,上一灌漿段的棄漿可以加入新鮮漿液后進行下一灌漿段的灌注,以節(jié)約材料用量。
灌漿施工,24 h作業(yè),采用2班,每班12 h。鉆機鉆進過程中,人員使用較少,每臺鉆機固定技工和普工2人,另制漿機固定1人,灌漿時配合鉆機人員制漿,灌漿完畢進行清洗制漿機、管路工作。
采用施工和試驗相結合的方法進行試驗,即在施工軸線上,選擇5個孔作為生產試驗段,試驗段開始施工后,根據試驗進度,開始其他段的帷幕灌漿施工。開始施工時,每隔24 m選擇I序孔作為先導孔,進一步探明巖基帷幕灌漿底層情況。
帷幕灌漿第一段為接觸段,段長為2.0 m,以下各段分別為6.0 m。灌漿壓力分別為:接觸段灌漿壓力0.15 MPa、以下各段分別為 0.3 MPa、0.4 MPa、0.5 MPa、0.6 MPa。在現場試驗過程中,根據鉆孔取芯、壓水試驗、單位注漿量等數據確定灌漿施工參數。
施工過程中,嚴格按《水工建筑物水泥灌漿施工技術規(guī)范》(SL62—1994)和生產性試驗所確定的施工工藝、參數進行施工。
帷幕灌漿孔進行全孔測斜,鉆孔偏差基本符合規(guī)范要求。先導孔必須制作專用巖芯盒對巖芯進行存放,并對巖芯用巖芯卡片進行標記,放于指定地點妥善保存。標記內容有時間、孔號、鉆孔深度、取芯長度、巖芯編號等。
沖洗工作分兩步進行,即鉆孔沖洗和巖層裂隙沖洗,沖洗一直要進行到回水變清,孔內殘存的沉積物厚度不超過10~20 cm時結束。簡易壓水試驗在裂隙沖洗后或結合裂隙沖洗進行,壓力為灌漿壓力的80%,成果以透水率表示。
灌漿材料為32.5R普通硅酸鹽水泥,漿液變換按規(guī)范要求進行。灌漿結束條件應同時滿足兩個后方可結束,即在設計壓力下,注入率不大于1L/min時,延續(xù)灌注時間不少于90 min和灌漿全過程中,在設計壓力下的灌漿時間不少于120 min。
封孔采用“置換和壓力灌漿封孔法”。
根據各分段情況,某一部位的灌漿結束達到質量檢查條件后,進行基巖取芯和壓水試驗來檢查和評價帷幕灌漿質量。檢查孔總數按灌漿孔數的10%及根據注灰量、地質條件等異常情況合理布置。定遠縣黃山水庫基巖帷幕灌漿工程共劃分43個單元工程,每個單元布置一個檢查孔,壓水試驗段數為172段,最大值為9.57 Lu,均小于防滲標準,滿足設計要求。