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        砂礫石復(fù)雜地層中圍堰防滲處理技術(shù)

        2013-04-09 07:26:47李錦嵐
        湖南水利水電 2013年2期
        關(guān)鍵詞:施工

        李錦嵐

        (武漢大學(xué) 武漢市 430072)

        1 工程概況

        江口水電站位于重慶市武隆縣江口鎮(zhèn)芙蓉江河口上游約2 km處,大壩為混凝土雙曲拱壩,最大壩高為139.0 m,發(fā)電總裝機(jī)容量為300 MW。本工程施工導(dǎo)流方案采用圍堰一次攔斷河床,隧洞過流,枯木期圍堰擋水、汛期淹沒基坑。導(dǎo)流建筑物主要包括導(dǎo)流隧洞、上下游土石圍堰及廠房圍堰。其中,上游土石圍堰為Ⅳ級建筑物,其擋水標(biāo)準(zhǔn)選用枯水期11~4月10年一遇最大瞬時流量Q=1 890 m3/s,設(shè)計(jì)擋水水位為203.91 m。圍堰采用雙戧堤粘土心墻加復(fù)合土工膜及三排防滲帷幕結(jié)構(gòu),圍堰防滲施工采用塑性灌漿方法,圍堰堰頂高程204.5 m,第一階段塑性灌漿鉆孔高程187.0 m,第二階段灌漿鉆孔高程192.0 m。

        2 塑性灌漿設(shè)計(jì)

        2.1 上游圍堰位置地質(zhì)情況

        上游圍堰原河床覆蓋層厚(5.0~6.0)m,由于導(dǎo)流洞進(jìn)口段開挖棄渣及其圍堰拆除等原因,導(dǎo)致覆蓋層最大厚度已超過13.0 m,河床覆蓋層上部主要為砂、砂礫石、河砂,底部為塊石及少量砂礫石,透水性較強(qiáng),是防滲灌漿的主要對象。覆蓋層上部為粘土,粘土上部為約1.0 m厚的塊石填碴,最大尺寸大于 50 cm。河床基巖面高程(169~177)m,堰基為白云巖,河床相對隔水層(q<5Lu)巖體頂板高程為155.9m。

        2.2 幕體厚度設(shè)計(jì)

        式中H、h分別為帷幕上、下游面計(jì)算高程處的測壓管水頭(m);[J]為灌漿帷幕允許滲流水力梯度,一般取 3~5。

        江口上游圍堰擋水水位203.91 m,河床底高程一般為175 m。綜合考慮計(jì)算結(jié)果及地質(zhì)條件、施工質(zhì)量、使用期限等方面的因素,設(shè)計(jì)最后確定上游圍堰采用3排孔,通過灌漿形成(4~6)m厚的防滲帷幕體。底部要求進(jìn)入基巖2.0 m,上部與粘土心墻搭接長度為3.0 m。由于是在動水情況下灌漿,參照以往施工經(jīng)驗(yàn),孔排距分別定為1.5 m和2.0 m。

        2.3 漿液類型

        電站處于石灰?guī)r溶地區(qū),圍堰基礎(chǔ)主要由漂石、塊石夾少量砂礫石以及施工過程中的棄碴組成。堰基孔隙大、透水性強(qiáng),灌漿施工中還存在一定的滲透水壓力和滲透流速,其防滲處理比較適合采用低水灰比,摻少量穩(wěn)定劑形成有一定塑性屈服強(qiáng)度和流變性能的穩(wěn)定水泥漿液。這樣可避免漿液過分流失,省去排除漿液多余水份的灌漿時間,且不會因灌漿后漿液繼續(xù)析水而留下空隙,可提高結(jié)石強(qiáng)度及抗?jié)B性。

        經(jīng)綜合考慮成本因素后,本工程上下游排采用混合漿液,即在漿液中摻人一定量的粉煤灰以取代水泥,節(jié)約成本。中間排采用穩(wěn)定漿液,即在漿液中加入少量的膨潤土和塑化劑。

        2.4 灌漿壓力及方式

        灌漿壓力為(0.20~0.50)MPa,鉆孔時壓入水量Q≥50 L/min,則采用純壓式灌漿方法,若Q<50 L/min,則采用循環(huán)式灌漿方法。

        3 塑性灌漿施工

        3.1 施工工藝流程

        3.2 鉆 孔

        測量放樣—→固機(jī)—→調(diào)整角度—→Φ/75 mm鉆至粘土層底—→下Φ/73 mm套管到—→粘土層底—→Φ46 mm鉆至設(shè)計(jì)孔深—→自下而上分段灌漿—→封孔—→結(jié)束。

        鉆孔均采用沖擊器開孔,穿過粘土進(jìn)入砂卵層時再改用XY-2PC地質(zhì)鉆機(jī)帶Φ46 mm金鋼石全斷面鉆頭一次鉆入設(shè)計(jì)孔深,自下而上分段灌漿。

        11.2.6 防治雜菌:在埋段后如發(fā)現(xiàn)裂褶菌、樹舌等雜菌,應(yīng)用利器將污染處刮去,涂上濃福爾馬林或波爾多液,感染嚴(yán)重的將雜菌菌段燒掉。細(xì)菌性病害首先保持通風(fēng),適當(dāng)降低溫度和空氣相對濕度,減少溫差;第二是發(fā)病時及時用藥,控制病害程度,選擇國家規(guī)定的殺菌劑進(jìn)行防治。

        3.3 灌 漿

        3.3.1 灌漿材料

        (1)水泥:425#普通硅酸鹽水泥,細(xì)度要求通過 80μm的方孔篩,篩余量不超過5%,性能滿足GB175-92標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)要求。

        (2)粉煤灰:細(xì)度和質(zhì)量要求滿足一級粉煤灰要求,燒失量小于8%。

        (3)膨潤土:液限應(yīng)大于400%,小于0.08 mm顆粒含量應(yīng)大于80%。

        (4)塑化劑:含固量大于95%;細(xì)度為60目篩余<15%;pH 值 7~9。

        3.3.2 灌漿順序

        先施工下游排,再施工上游排,最后施工中間排,每排先施工Ⅰ序孔,再施工Ⅱ序孔。

        3.3.3 灌漿漿液

        根據(jù)設(shè)計(jì)要求,上下游排采用混合漿液,漿液配比為水泥∶粉煤灰∶水=1∶2∶1.5;中間排采用穩(wěn)定漿液,漿液配比為水泥∶粉煤灰∶水=7∶1∶4,并在穩(wěn)定漿液中摻入總灰量(水泥與粉煤灰的總和)1%的膨潤土和1.3%的塑化劑。漿液比重在1.75 g/cm3以上。

        3.3.4 灌漿壓力

        下游排、上游排Ⅰ序孔灌漿進(jìn)漿壓力一般為0.5 MPa,上游排的Ⅱ序孔及中間排進(jìn)漿壓力一般控制在(1.0~1.5)MPa。

        3.3.5 結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)

        當(dāng)灌漿注入率Q≤0.5L/min時,再持續(xù)30 min;或每米單耗(干料)達(dá)3 t時,均可結(jié)束該段灌漿。

        3.3.6 特殊情況處理

        在施工中主要碰到地表面冒漿而不易封堵的情況,一般采用間歇灌漿或掃孔后復(fù)灌的方法。

        3.3.7 灌漿質(zhì)量檢查

        塑性灌漿施工結(jié)束7 d后,鉆檢查孔進(jìn)行壓水試驗(yàn),壓水試驗(yàn)壓力0.3 MPa。驗(yàn)收合格標(biāo)準(zhǔn):透水率q≤10 Lu。共布置6個檢查孔。

        4 灌漿效果分析

        塑性灌漿孔完成166個,總進(jìn)尺2419.14m,灌漿總段長1 479.85 m,純灌入水泥1 394.5 1t,平均單位耗灰量942.3 kg/m。在灌漿過程中,下游排采用的灌漿壓力相對較小,而上游排部分Ⅰ序孔和全部Ⅱ序孔及中間排各孔采用的灌漿壓力相對較大,因而中間排Ⅰ序孔單耗>3 000 kg/m的孔段最多,但中間排Ⅱ序孔<200 kg/m的孔段出現(xiàn)的頻率最大,遠(yuǎn)大于其它各排Ⅱ序孔,表明灌漿效果較好。由于上游圍堰砂卵石層較厚,鉆孔時很難取到砂卵石芯樣,一般孔均用Φ56 mm鉆具鉆進(jìn),自上而下分段作壓水試驗(yàn),壓水采用單點(diǎn)法,壓力為0.3 MPa。根據(jù)壓水試驗(yàn)結(jié)果,灌漿效果良好,透水率均滿足設(shè)計(jì)要求。

        5 結(jié) 論

        江口水電站上游圍堰防滲施工采用塑性灌漿施工方案在技術(shù)上是可行的,實(shí)際運(yùn)行中基坑滲水小,表明灌漿效果良好,達(dá)到預(yù)期目的,這對于類似地層施工中防滲處理具有一定的借鑒意義。在施工過程中,應(yīng)根據(jù)實(shí)際施工情況對灌漿壓力作適當(dāng)調(diào)整,灌注孔隙率大或較松散的砂卵石層時,可采用(0.2~0.5)MPa壓力,但在灌注級配良好的砂卵石層,尤其是粉細(xì)砂層時,應(yīng)將灌漿壓力適當(dāng)提高。與高噴灌漿相比,塑性灌漿工藝簡單,受其他條件限制少、造價低、工期短,一般不會發(fā)生質(zhì)量問題,施工質(zhì)量易于控制。塑性灌漿作為一種新的施工工藝,在灌漿壓力、漿液配比、結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)等方面有待進(jìn)一步的探討和研究。

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