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        帷幕灌漿在化農(nóng)水庫除險(xiǎn)加固中的應(yīng)用

        2016-09-01 08:17:08李新建
        治淮 2016年8期
        關(guān)鍵詞:序孔基巖帷幕

        李新建

        帷幕灌漿在化農(nóng)水庫除險(xiǎn)加固中的應(yīng)用

        李新建

        一、工程概況

        化農(nóng)水庫是江蘇省盱眙縣5座中型水庫之一,位于盱眙縣西南山區(qū)白塔河上游,王店鄉(xiāng)境內(nèi),水庫于1958年冬動(dòng)工興建,1960年5月建成,集水面積53.6km2,總庫容4131萬m3,是一座集防洪、灌溉、旅游、供水、養(yǎng)殖等綜合利用于一體的中型水庫?;r(nóng)水庫除險(xiǎn)加固項(xiàng)目是我國大中型水庫除險(xiǎn)加固專項(xiàng)水利工程之一,加固后水庫將達(dá)到設(shè)計(jì)50年一遇、校核1000年一遇的防洪標(biāo)準(zhǔn)。水庫除險(xiǎn)加固主要內(nèi)容是:對(duì)大壩進(jìn)行加固、防滲處理;拆建溢洪閘;拆建輸水涵洞;增設(shè)必要的觀測(cè)、管理設(shè)施。防滲處理采用多頭小直徑攪拌樁、高壓噴射灌漿和帷幕灌漿多種防滲技術(shù)相結(jié)合的處理方法,其中溢洪閘底板基巖滲透處理采用帷幕灌漿工法。

        二、地質(zhì)條件

        溢洪道閘底板基巖是強(qiáng)風(fēng)化、中風(fēng)化玄武巖,局部夾薄層宗紅色泥巖,灰、灰紫、灰黑色,有氣孔狀、斑狀結(jié)構(gòu),斑晶礦物以長石、輝石、橄欖石為主,結(jié)晶粒度較粗。裂隙、節(jié)理發(fā)育,巖心呈碎塊狀。

        水庫溢洪道樞紐建筑物位于1+116~1+180部位,直接坐落于強(qiáng)風(fēng)化基巖上,天然地基存在滲漏問題??辈炱陂g于水庫溢洪閘底板鉆兩個(gè)試驗(yàn)孔,進(jìn)行了壓水試驗(yàn),強(qiáng)風(fēng)化玄武巖的透水率為27~30Lu,透水率較大,屬中等透水性,中風(fēng)化玄武巖透水率為5~7Lu,屬弱透水性。強(qiáng)風(fēng)化基巖需進(jìn)行防滲處理,設(shè)計(jì)采用帷幕灌漿方案進(jìn)行處理。

        三、帷幕灌漿施工

        帷幕灌漿是將漿液灌入巖體或土層的裂隙、孔隙中,形成阻水幕墻,以阻止或減少地基地下水的滲透,降低揚(yáng)壓力的一種灌漿工藝。帷幕灌漿漿液常使用純水泥漿灌漿,特別適合巖基防滲處理,是水工建筑物防滲處理的主要手段。

        1.施工布置

        帷幕灌漿施部位是大壩樁號(hào)1+116~1+180,灌漿孔2排梅花形布置,排距2m,孔距2m,孔深7m。第一排灌漿孔是下游灌漿孔,有33個(gè)灌漿孔,軸線位置是大壩防滲墻的軸線位置;第二排灌漿孔是上游灌漿孔,有32個(gè)灌漿孔。該工程兩排帷幕灌漿共計(jì)65個(gè)孔,總進(jìn)尺是455m。灌漿孔的布置見圖1。

        2.現(xiàn)場(chǎng)工藝性試驗(yàn)

        正式施工前,在施工地段進(jìn)行帷幕灌漿試驗(yàn),鉆探先導(dǎo)孔,驗(yàn)證施工部位的地質(zhì)結(jié)構(gòu),驗(yàn)證使用帷幕灌漿處理閘底板基巖滲透方法的可行性,并通過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定合適的施工參數(shù)。

        試驗(yàn)位置布置在施工軸線上,樁號(hào)1+165~1+169,共布置5個(gè)孔,下游灌漿軸線布置3個(gè),孔代號(hào)是W1、W2和W3,上游灌漿軸線布置2個(gè),孔代號(hào)是W4和W5,選定其中S1先導(dǎo)孔,5個(gè)孔呈梯形分布,W1、W3和W5是Ⅰ序孔,W2和W4是Ⅱ序孔。試驗(yàn)中分排分序施工,先完成下游灌漿孔,后施工上游灌漿孔;先施工Ⅰ序孔,后施工Ⅱ序孔,試驗(yàn)工藝及過程嚴(yán)格執(zhí)行《水工建筑物水泥灌漿施工技術(shù)規(guī)范》(DL/T-5148-2001)中的相關(guān)規(guī)定。試驗(yàn)完成后做壓水試驗(yàn),檢查帷幕灌漿后試驗(yàn)部位的透水率,檢查孔位于梯形的中間部位。試驗(yàn)孔的布置見圖2。

        圖1 灌漿孔布置圖

        圖2 試驗(yàn)孔布置圖

        先導(dǎo)孔W1取出的巖心呈褐色、灰褐色,易破碎,巖心分布蜂窩氣孔,自上而下6m巖心局部夾薄層紅色粘土,先導(dǎo)孔反應(yīng)出的地質(zhì)狀況與勘測(cè)資料相符。

        帷幕灌漿實(shí)驗(yàn)結(jié)束后,對(duì)試驗(yàn)段灌漿孔W1~W5灌漿情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。灌漿前Ⅰ序孔透水率是18~30Lu,單位注漿量230~300kg/m;Ⅱ序孔透水率是8~12Lu,單位注入量80~120kg/m。很明顯,從Ⅰ序孔到Ⅱ序孔,單位注入量下降很快,灌漿效果明顯。

        檢查孔位于試驗(yàn)部位中間,孔編號(hào)JCK,采用單點(diǎn)壓水試驗(yàn)檢查,透水率為4Lu,與Ⅰ、Ⅱ序灌漿孔比較,透水率降低很多,且小于設(shè)計(jì)要求的5Lu。根據(jù)工藝性試驗(yàn)檢查情況可知,按設(shè)計(jì)技術(shù)要求使用帷幕灌漿工藝處理閘底板基巖的透水是可行的。

        3.帷幕灌漿施工

        (1)鉆孔

        XY-1型回轉(zhuǎn)式工程地質(zhì)鉆機(jī),復(fù)合片鉆頭。上部封孔段孔徑是108mm,下部非封孔段孔徑為90mm。開鉆前,測(cè)量放線,鉆機(jī)對(duì)正孔位,用水平尺校核鉆機(jī)工作面,使鉆桿處于鉛垂?fàn)顟B(tài)。帷幕灌漿孔深7m,為充分保證有效深孔,鉆孔深7.3m,孔底0.3m是沉渣段。

        在64m的施工段均勻設(shè)置2處施工孔為先導(dǎo)孔,先導(dǎo)孔鉆孔時(shí)鉆取巖心,分析地質(zhì)狀況,繪制柱狀圖并進(jìn)行地質(zhì)描述。

        (2)鉆孔裂隙沖洗、壓水試驗(yàn)

        灌漿前先對(duì)灌漿孔進(jìn)行沖洗。沖洗時(shí),將沖洗管插入孔內(nèi),用壓力水或壓縮空氣沖洗,直至回水清凈時(shí)止??變?nèi)沉積厚度不超過20cm。

        對(duì)沖洗后的灌漿孔做簡(jiǎn)易壓水試驗(yàn),壓力值為0.3MPa。在穩(wěn)定壓力下,每3~5min測(cè)讀一次壓入流量,連續(xù)4次讀數(shù)中最大值與最小值之差小于最終值的10%,或最大值與最小值之差小于1L/min,試驗(yàn)即告結(jié)束,取最后壓入流量作為計(jì)算值。

        式中:q—試驗(yàn)段透水率(Lu);

        Q—壓入流量(L/min);

        P—作用于試驗(yàn)段內(nèi)的壓力(MPa);

        L—試驗(yàn)段長度(m)。

        (3)灌漿方法

        灌漿深度范圍在7m以內(nèi),孔深深度不大,根據(jù)規(guī)范要求采用全孔一次循環(huán)式灌漿方法,保持孔段內(nèi)漿液呈循環(huán)狀態(tài),防止水泥沉淀。先進(jìn)行下游排孔的灌漿,然后進(jìn)行上游排孔的灌漿。帷幕灌漿分序施工,先施工Ⅰ序孔,后施工Ⅱ序孔。

        按設(shè)計(jì)要求,漿液為純水泥漿,開灌水灰比為3∶1,漿液比級(jí)分為3∶1、2∶1、1∶l、0.8∶1、0.6∶1(或0.5∶1),漿液由稀至濃逐級(jí)變換。灌漿壓力不低于0.5MPa。當(dāng)灌漿壓力保持不變,注入率持續(xù)減少,或注入率不變而壓力持續(xù)升高時(shí),不得改變水灰比;當(dāng)某級(jí)漿液注入量已達(dá)300L以上,或灌漿時(shí)間已達(dá)30min,而灌漿壓力和注入率均無改變或改變不顯著時(shí)應(yīng)改濃一級(jí)水灰比;當(dāng)注入率大于30L/min時(shí),根據(jù)具體情況將越級(jí)變濃。

        (4)灌漿結(jié)束和封孔

        帷幕灌漿結(jié)束條件是:在灌漿壓力不小于0.5MPa下,注入率不大于1L/min后,繼續(xù)灌注30min,可結(jié)束灌漿。

        灌漿結(jié)束后,使用灌漿時(shí)最后一級(jí)濃度的水泥漿液進(jìn)行全孔灌漿封孔,水泥漿液沉淀后及時(shí)補(bǔ)充,直到孔內(nèi)全部充滿。

        四、帷幕灌漿質(zhì)量檢查

        此次帷幕灌漿結(jié)束后,及時(shí)對(duì)帷幕灌漿質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè),此次檢測(cè)共布置2個(gè)檢測(cè)孔,分別布置在樁號(hào)1+150、1+170,孔深均為5.5m,采用壓水試驗(yàn)對(duì)處理后的基巖透水率進(jìn)行檢測(cè)。經(jīng)檢測(cè)樁號(hào)1+150處檢測(cè)孔的透水率為4.84Lu;樁號(hào)1+170處檢測(cè)孔的透水率為3.94Lu。均滿足設(shè)計(jì)不大于5Lu的設(shè)計(jì)要求。

        五、結(jié)束語

        化農(nóng)水庫溢洪道閘底板壩基基巖帷幕灌漿共完成65個(gè)灌漿孔,合計(jì)438.5m,共消耗PO.42.5級(jí)水泥60t,平均單位水泥注入量約130kg/m。帷幕灌漿前基巖的透水率一般在15~30Lu之間,多集中在18~25Lu之間;帷幕灌漿后基巖的透水率均小于5Lu。通過帷幕灌漿前后的透水率變化說明:溢洪道閘底板壩基基巖巖層經(jīng)帷幕灌漿處理后,巖石裂隙填充良好,地層整體防滲性能得到了明顯改善和提高。

        經(jīng)過化農(nóng)水庫溢洪道閘底板壩基基巖帷幕灌漿實(shí)踐可以看出,在中等風(fēng)化~弱風(fēng)化巖層中采用帷幕灌漿方案進(jìn)行防滲處理是可行的;同時(shí)該技術(shù)具有設(shè)備造價(jià)低、施工成本相對(duì)低、質(zhì)量易于保證、機(jī)動(dòng)靈活等優(yōu)勢(shì),可以在山區(qū)水庫除險(xiǎn)加固中推廣應(yīng)用■

        (作者單位:江蘇淮源工程建設(shè)監(jiān)理有限公司223001)

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