艾洪霞
(遼寧省遼陽(yáng)市遼陽(yáng)灌區(qū)管理處,遼寧 遼陽(yáng) 111000)
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湯河水庫(kù)壩基涌水治理措施探究
艾洪霞
(遼寧省遼陽(yáng)市遼陽(yáng)灌區(qū)管理處,遼寧 遼陽(yáng) 111000)
通過(guò)對(duì)湯河水庫(kù)壩基涌水病害分析,研究了其涌水特點(diǎn),建立了注漿治理涌水方案,優(yōu)化并采用了采用雙漿液注漿方案和分批次分階段注漿方法,采用檢查孔法檢驗(yàn)注漿效果達(dá)到了預(yù)期水平,涌水量大幅下降,對(duì)水庫(kù)壩基工程的順利施工提供了保障,對(duì)類似工程涌水病害的治理具有借鑒意義。
水庫(kù)壩基;涌水治理;注漿方案;注漿方法;治理措施;遼陽(yáng)市
湯河水庫(kù)壩址位于遼陽(yáng)市弓長(zhǎng)嶺區(qū),是太子河支流湯河干流重要的水利工程,也是整個(gè)湯河流域工程建設(shè)的控制性工程,湯河水庫(kù)控制流域面積1228 km2,擔(dān)負(fù)著整個(gè)遼陽(yáng)市的供水、防洪任務(wù),是一個(gè)大型水利綜合工程。湯河水庫(kù)大壩主體以土壩為基本壩型,整個(gè)壩體高約48.5m,長(zhǎng)約455m;壩址是屬于松散地層第四系結(jié)構(gòu),分布于水域河谷兩岸位置,壩基首層為單層結(jié)構(gòu),呈圓礫結(jié)構(gòu);第2層主要為上覆粉土層,雙層結(jié)構(gòu),厚度分布在1.5~4m,第3層厚度較大,約14m左右,為圓礫層;后兩層的滲透系數(shù)較大都屬于強(qiáng)透水層,具體地質(zhì)勘測(cè)資料顯示地層見表1:
表1 壩基巖層性質(zhì)特征
湯河水庫(kù)由于存在粉質(zhì)土夾礫石和強(qiáng)風(fēng)化砂巖,裂隙特別發(fā)育,并且裂隙間距<0.5m,大多數(shù)屬于張開節(jié)理,平均達(dá)到7~8mm,另外巖體存在斷層情況,斷層深度達(dá)10m左右,巖石破碎,存在多條斷層,個(gè)別出現(xiàn)透水帶,涌水量較大,有明顯的季節(jié)性,需要對(duì)壩基涌水處注漿處理。
湯河水庫(kù)壩基從目前揭示的裂隙發(fā)育情況以及涌水問(wèn)題,可以將其歸結(jié)為以下幾個(gè)特點(diǎn)。
1)地表連通性強(qiáng),壩基裂隙極其發(fā)育,導(dǎo)致地表連通性強(qiáng),壩基開挖后,致使地下水大量上涌,由于地下水受到降雨的補(bǔ)償,因此涌水出現(xiàn)了隨氣候變化的特點(diǎn)[1]。
2)涌水量大,涌水持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng),特別在雨季,涌水量較大,最多出每天直接呈噴涌狀。
3)破壞結(jié)構(gòu)安全性,壩基施工開挖,造成地下水被揭露,造成大量水涌出,對(duì)壩基造成一定沖擊作用,如果不加以治理,就可能對(duì)下游的二道壩造成更大的威脅,甚至對(duì)下游居民安全造成破壞[2]。
3.1 注漿施工方案
根據(jù)湯河水庫(kù)壩基工程地質(zhì)情況,結(jié)合壩基涌水特點(diǎn),采取控制注漿封堵的施工方案??刂谱{即通過(guò)優(yōu)化注漿材料、注漿設(shè)備、注漿工藝方面對(duì)涌水進(jìn)行封堵的一種綜合性方法[3]。注漿材料將采用雙漿液的注漿方案,雙漿液是除了采用水泥凈漿以外,采用水玻璃或是其他高分子材料,水玻璃的主要作用就是加快水泥漿液凝固,使水泥漿液更快的實(shí)現(xiàn)封堵的作用。注漿設(shè)備方面,對(duì)注漿管采用膜袋進(jìn)行分段注漿,具體方案為,在進(jìn)行注漿時(shí),由于裂隙發(fā)育位置和斷層發(fā)育位置不同,根據(jù)裂隙和斷層的具體位置,通過(guò)在注漿管相應(yīng)位置設(shè)置注漿膜袋,注漿膜袋的作用除了可以實(shí)現(xiàn)分段注漿以外,還能夠防止串漿和封堵注漿孔的作用。注漿方法采用分序、分階段注漿,根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況,在裂隙相對(duì)連通性強(qiáng)的情況下,在一個(gè)注漿孔周圍適當(dāng)?shù)脑黾幼{孔,并拉大注漿間距,通過(guò)分批次,分階段的進(jìn)行注漿。最突出的特點(diǎn)就是以一個(gè)出水點(diǎn)為中心,建立外圈形成一個(gè)有壓力差的注漿梯度,確保注漿封堵成功[4]。
3.2 注漿施工工藝和方法
制定符合施工設(shè)計(jì)的施工工藝和方法[5],在施工的過(guò)程中要特別注意施工組織的安排,一個(gè)不適當(dāng)?shù)牟襟E就有可能造成注漿工程的失敗,因此,按照具體方案要求,建立注漿施工的技術(shù)路線,具體如圖1。
圖1 注漿施工技術(shù)路線圖
由注漿施工技術(shù)路線圖,對(duì)注漿施工的具體共施工工藝進(jìn)行分析,主要從雙漿液控制注漿和分批次分階段注漿2個(gè)方面進(jìn)行說(shuō)明。雙漿液控制注漿是目前最為常用且為有效的方法之一[5],雙漿液注漿是通過(guò)控制水泥漿液和水玻璃的量進(jìn)行注漿的一種方式,如圖2所示,水泥漿液在注漿之前配制完成,通過(guò)注漿機(jī)進(jìn)行注漿,注漿的過(guò)程根據(jù)涌水量的大小以及壓力表值的大小進(jìn)行控制水泥漿液和水玻璃量的多少,涌水量較大,水泥漿液和水玻璃注入的量大,當(dāng)壓力表值達(dá)到0.7~1MPa停止注漿。
圖2 雙漿液注漿示意圖
分批次分階段注漿方案是解決裂隙封堵不完整的關(guān)鍵方法,分批次分階段的核心就是以一個(gè)注漿孔為中心,注漿完畢后,距中心鉆孔一定的距離進(jìn)行鉆孔注漿,觀測(cè)涌水處的涌水情況,并觀察周圍是否有重新涌水情況,根據(jù)工程具體情況,判定是否進(jìn)行第2次外圍注漿,最后使注漿達(dá)到效果要求。在注漿施工的過(guò)程中,還要注意以下幾個(gè)方面,鉆孔的過(guò)程中,保證孔位的正確,盡量是注漿孔能夠達(dá)到裂隙所在位置,防止孔位方向出現(xiàn)偏差;另外,鉆孔中保持低速鉆機(jī),防止出現(xiàn)塌孔,造成孔位浪費(fèi)[6]。
注漿結(jié)束后,對(duì)注漿效果進(jìn)行檢驗(yàn),采用檢查孔涌水量檢驗(yàn)法,檢查孔法就是通過(guò)在布孔部位預(yù)留檢查孔來(lái)監(jiān)測(cè)注漿效果,檢查孔的主要評(píng)定指標(biāo)是檢查孔隨著注漿的進(jìn)行,檢查孔出水量的大小來(lái)評(píng)定注漿效果的成敗[7]。按照注漿孔分批次多孔注漿的設(shè)計(jì)要求,因此在檢查孔的布設(shè)上,為了更加使檢查孔更能反映出注漿效果,采用靠近注漿孔設(shè)置檢查孔布置,共設(shè)置M1~M4檢查孔來(lái)檢驗(yàn)注漿效果。在注漿過(guò)程中和注漿后的30d內(nèi),對(duì)檢查孔的出水量進(jìn)行監(jiān)測(cè),監(jiān)測(cè)頻率為2d。具體得到的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)如圖3所示。
圖3 M1~M4檢查孔出水情況
通過(guò)圖3中可以看出:
1)在對(duì)檢查孔的進(jìn)行出水統(tǒng)計(jì),出水情況得到了很好的抑制。
2)從整體來(lái)看,注出水情況顯著得到遏制。
3)平緩下降階段,這一段持續(xù)7d左右,主要的出水點(diǎn)被堵住以后,隨著漿液的注入,一般巖體內(nèi)部的裂隙開始被封堵,這是這一段出水下降的主要原因。
4)趨于穩(wěn)定階段,注漿結(jié)束后,漿液凝固,出水很少或者不出水,說(shuō)明采用分批次多孔注漿效果明顯[8-9]。
壩基涌水滲水問(wèn)題對(duì)水庫(kù)壩基工程造成了巨大威脅,文章通過(guò)對(duì)湯河水庫(kù)壩基涌水病害進(jìn)行了研究分析,基于壩基地質(zhì)條件,提出了注漿封堵方案,研究分析了注漿的關(guān)鍵技術(shù),采用雙漿液注漿法與分階段分批次注漿,起到了良好的效果,涌水量大幅下降,由一開始56 m3/h下降到1 m3/h,注漿效果明顯,保證了水庫(kù)壩基工程能夠順利安全施工,并且對(duì)類似工程提供有益的參考。
[1]張?jiān)?,侯鍇.鬧德海水庫(kù)防洪標(biāo)準(zhǔn)復(fù)核評(píng)價(jià)分析[J].黑龍江水利科技,2009(03):134-136.
[2]沈英浩,楊桂紅.鬧德海水庫(kù)防洪標(biāo)準(zhǔn)復(fù)核評(píng)價(jià)[J].水利科技與經(jīng)濟(jì),2010(03):319-321.
[3]賈克霞,朱紅月.水利工程中混凝土防滲墻施工技術(shù)研究[J].黑龍江水利科技,2012(11):125-126.
[4]劉玉娟,文靜,王海蕾.淺淡混凝土耐久性.[J]].科技信息.2012.23(07),190-191.
[5]胡耀光,李紹平.塊澤河水電站壩基高流速,大流量涌水處理技術(shù)[J].云南水力發(fā)電,2013,29(05):76-80.
[6]任妍儒.瓦房店市東溝水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程分析[J].水利規(guī)劃與設(shè)計(jì),2016(04):35-37.
[7]賴春芳.寶珠寺水電站壩基特殊地質(zhì)部位深孔固結(jié)注漿處理[J].西北水電,1997(03):45-50.
[8]郭惠民,伊軍.大涌水情況的壩基排水處理[J].東北水利水電,1991(11):10-13.
[9]宮正.遼西礦區(qū)廢棄地水土保持技術(shù)研究[J].水土保持應(yīng)用技術(shù),2015(04):10-12.
2016-08-16
艾洪霞(1978-),女,遼寧遼陽(yáng)人,工程師。
1007-7596(2016)09-0036-02
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