李 飛
(陜西省甘泉縣防汛辦,陜西 甘泉 716100)
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高壓旋噴灌漿在甘泉岳屯水庫除險加固工程中應(yīng)用成效探析
李飛
(陜西省甘泉縣防汛辦,陜西 甘泉 716100)
高壓旋噴多是用于第四紀(jì)的沖(淤)積層、殘積層以及人工填土等較弱土層,在水庫大壩人工碾壓土中國內(nèi)尚沒有應(yīng)用,利用甘泉岳屯水庫壩體加固,以探索高壓旋噴灌漿工藝在高密度土體應(yīng)用效果。實踐證明,該工藝可在高密度土體中用以防滲處理,效果比較理想。
水庫除險加固;高壓旋噴灌漿;岳屯水庫
甘泉岳屯水庫建于2001年10月,2002年7月竣工并投入運(yùn)行,是縣城主要供水水源,投入運(yùn)行以來由于左壩肩繞滲較嚴(yán)重,導(dǎo)致該水庫一直處于低水庫位運(yùn)行,無法正常使用,為了使水庫能正常發(fā)揮效益,解決當(dāng)?shù)厝诵箫嬎щy,本次在水庫除險加固項目中對水庫大壩進(jìn)行高壓旋噴灌漿加固。
高壓旋噴灌漿于二十世紀(jì)六十年代首創(chuàng)于日本。七十年代初,我國鐵路、煤炭、水電及冶金系統(tǒng)相繼引進(jìn),開始研究和應(yīng)用,目前已廣泛用于各種建筑物地基的加固工程中,防滲效果良好。
高壓旋噴灌漿防滲和加固技術(shù)適用于軟弱土層,如第四紀(jì)的沖(淤)積層、殘積層以及人工填土等。我國的實踐證明,砂類土、粘性土、黃土和淤泥等地層均能進(jìn)行噴射加固,效果較好。對于高致密性人工壓實土,還未有應(yīng)用。本次在甘泉岳屯水庫壩體上進(jìn)行高壓旋噴灌漿目前尚屬首例。
甘泉縣位于延安市中南部,屬陜北黃土高塬溝壑區(qū),東接寶塔區(qū),西鄰志丹縣,西北與安塞相鄰,南和富縣接壤,東西寬86 km,南北長約40 km,總面積2 287 km2。
甘泉縣岳屯水庫位于甘泉縣高哨鄉(xiāng)岳屯村,水庫位于洛河左岸支流岳屯溝內(nèi),該水庫距岳屯溝溝口約3.9 km,甘泉~志丹公路從洛河右岸經(jīng)過,壩址區(qū)有鄉(xiāng)村公路與甘泉~志丹公路相接,交通便利。
岳屯水庫樞紐主要由大壩、放水涵洞,溢洪道三部分組成。大壩為均質(zhì)土壩,壩高26.0 m,壩頂寬5 m,壩長145 m,壩頂高程1 070.0 m,正常蓄水位1 064.40 m,校核洪水位1 067.60 m,總庫容218.8萬 m3,溢洪道為開敞式明渠,位于大壩右岸,底寬14 m,放水涵洞位于壩體左端,為臥管式涵洞,砌石結(jié)構(gòu),臥管單排孔布設(shè)。是以城市供水為主的小(Ⅰ)型水利工程。主要建筑物設(shè)計等級四級。水庫自投入運(yùn)行以來左壩肩繞滲較嚴(yán)重,導(dǎo)致該水庫一直處于低水庫位運(yùn)行,無法正常使用。
針對水庫大壩滲漏點,將高壓旋噴灌漿工程分為兩個單元,樁號:0-025.3~0+054.8共90個孔為第一單元,樁號:0+055.7~0+144.6共82個孔為第二單元。兩個單元共布孔172個;另布設(shè)試驗孔4上、檢查孔4個。
高壓旋噴灌漿前期主要針對施工方法、灌漿工藝及參數(shù)等進(jìn)行了試驗,確定了灌漿的相關(guān)參數(shù),以便更好組織開展下一步灌漿施工。
圖1 高壓旋噴樁圖
高壓旋噴灌漿施工完成后,根據(jù)工程現(xiàn)場情況和高噴深度選用樁身檢查孔進(jìn)行檢查高噴防滲墻的質(zhì)量,檢查孔注水試驗結(jié)果:XPJ-1滲透系數(shù)K=4.41×10-8cm/s;鉆孔注水試驗透水率q=0.003 2 lu; XPJⅠ-2滲透系數(shù)K=4.37×10-8cm/s;鉆孔注水試驗透水率q=0.003 3 lu,XPJ-3滲透系數(shù)K=4.18×10-8cm/s;鉆孔注水試驗透水率q=0.003 2 lu; XPJⅠ-4滲透系數(shù)K=4.53×10-8cm/s;鉆孔注水試驗透水率q=0.003 4 lu,其滲透系數(shù)均滿足了設(shè)計要求,壓水試驗表明采用高噴防滲墻施工方法能滿足滲透系數(shù)小于10-5的設(shè)計要求。
在檢查孔試驗完成后,布設(shè)兩個鉆孔取芯,從芯樣表面看,比較光滑,水泥含量大,且分布均勻,芯樣長度多在40~60 cm之間,最長芯樣為80 cm,最短為10 cm。水泥樁自上而下比較完整,無斷樁現(xiàn)象。
土工試驗資料是對灌漿效果評價的最有效方法,本次灌漿所有土工試驗由延安浩源有限公司測試,在灌漿前后分別在壩體開挖探井2個,取樣5組,做了天然密度、干密度,孔隙比,孔隙率及滲透試驗,灌漿試驗成果詳見表1。
表1 甘泉縣岳屯水庫灌漿試驗成果資料分析表
根據(jù)試驗資料分析:壩體土天然密度灌漿后比灌漿前遞增了19.2 %,干密度灌漿后比灌漿前遞增了14.3%,孔隙比灌漿后比灌漿前遞減了38%,孔隙率灌漿后比灌漿前遞減了18%。原狀土天然密度灌漿后比灌漿前遞增了7.8 %,干密度灌漿后比灌漿前遞增了8.4 %,孔隙比灌漿后比灌漿前遞減了31% ,孔隙率灌漿后比灌漿前遞減了15.9%。
通過試驗資料分析,天然密度、干密度及滲透系數(shù),灌漿前后呈遞增,孔隙比、孔隙率灌漿前后呈遞減,符合灌漿規(guī)律,同時也說明灌漿起到了密實壩體,減小土粒空隙,提高防滲能力的作用。
(1)高壓旋噴灌漿可很好地解決均質(zhì)土壩因壩體密度不均而產(chǎn)生的壩體滲漏問題。
(2)經(jīng)對高壓旋噴灌漿后注水試驗分析,各檢查孔注水試驗結(jié)果表明其滲透系數(shù)均滿足了設(shè)計要求,采用高噴防滲墻施工方法能滿足滲透系數(shù)小于10-5 的設(shè)計要求,高噴防滲墻的防滲效果比較好。
(3)水庫在以后的運(yùn)行中,應(yīng)加強(qiáng)滲漏、位移、沉降、水位、浸潤線等方面的監(jiān)測。
2016-05-30
李飛(1979-),男,陜西甘泉人,工程師,主要從事水利水保工程施工與管理工作。
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