孫艾林,胡志堅
(江西省峽江水利樞紐工程管理局,江西 南昌 330046)
峽江水利樞紐工程座落于江西省峽江縣,是以防御洪水為主,同時兼顧發(fā)電、灌溉等綜合性的大型水利水電工程。大壩以上的水域面積可達到6.2萬km2左右,水庫在供水期開始時應蓄到的最高水位為49 m,校核洪水時在壩前達到的最高水位為49 m,水庫可以達到的總容量為11.87億m3。
峽江水利樞紐工程的總體水工建筑物從左到右的順序為閘門、門庫區(qū)段、匯水閘門、發(fā)電廠房,左右的壩頭利用混凝土重力壩的進行連接,壩軸線長度可達864 m。泄水構造物的組成由18孔洞的開敞式泄水閘門完成,每個泄水孔的寬度可達到16 m,泄流前沿具備的總寬度為353 m,泄水閘區(qū)段的河床高程為30 m,泄水閘的構造型式設有坎寬頂堰,圍堰頂部的高度為30 m,在河流的底部進行消能處理。
1)三期施工導截流工程上下游圍堰采用土石結構,圍堰工程量大、導截流量大、防洪標準及圍堰的防護和防沖刷要求高,拆除施工道路條件較差。
2)截流后,設計導流標準下的庫區(qū)水位較高,過水圍堰施工工程量大,風險高。
3)截流和圍堰防滲難度大,由于二期枯水圍堰拆除不徹底,且2012年防洪搶險時拋投大塊石,增加了截流和二期枯水圍堰至三期縱向混凝土圍堰段防滲處理難度。
峽江水利樞紐工程三期過水圍堰防滲施工采用雙管旋噴法,即利用較高的速度來噴射混凝土混合液,在外部利用環(huán)繞方式對空氣進行壓縮,通過壓縮處理后的空氣對高速流動的混凝土漿液進行保護,同時提升地層中的顆粒物質[1]。
先進行高噴灌漿生產性試驗,確定施工各項參數(shù),試驗區(qū)段選擇有代表性的區(qū)域,試驗段長度為14 m,孔距定為1.4 m,施工沿圍堰軸線方向進行。高速噴射混凝土施工過程為:對序孔進行鉆孔作業(yè),利用高速噴射混凝土來進行灌漿操作,待孔內的漿液凝結3天以后,再對第二道序孔進行鉆孔作業(yè),再次利用高速噴射混凝土來進行灌漿操作。各孔施工工藝為:放線布孔→鉆機就位找正→鉆孔→終孔→下護壁PVC花管→高噴臺車就位→下噴管→高壓旋噴→噴漿結束→孔口補漿→下一流程。
1)布孔。根據(jù)設計圖紙,進行測量放線的準備工作,先找出高噴灌漿孔中點的一組線段和里程樁號,以20 m為單位設置放樣點,然后以各放樣點為標準,精準孔位,再用標有孔號和一定順序的毛竹簽進行標記。
2)鉆孔。采用沖擊式鉆機,套管跟進,成孔后下入PVC護壁花管,撥出套管。鉆孔的位置與設計位置偏差不大于5 cm,生成的孔洞應保持良好的垂直度,傾斜程度小于孔深度的1%,孔洞深度進入不透水層的長度值應大于0.5 m。為確保數(shù)值可達到要求,在鉆探鉆至巖石時,該取出巖心作為樣品,檢驗其是否符合標準。鉆孔過程中,當發(fā)生泥漿漏失,孔內漿液不能循環(huán)流出孔外時,則停止鉆進,開始往泥漿中摻加2 mm~5 mm砂子,先細后粗,先少后多,再繼續(xù)鉆進。逐漸填加至孔洞內的水泥漿液面升高,才進行再次的循環(huán)。
3)制漿。高壓旋噴采用的灌漿材料為普通的硅酸鹽水泥,強度值為42.5,水灰比值為0.8~1.0,保證高噴墻體強度。為提高墻體塑性,可加少量粘土漿,但加入量不宜超過水泥量的10%,利用高壓攪位機械拌合形成,攪拌作業(yè)的時間不得小于2 min,漿液的存放時間若大于4h,則停止用于施工作業(yè)。利用比得計量設備或者密度計量對漿液的比重進行計量,當滿足設計要求后,再通過濾網對漿液中的雜質進行濾除,保存到1 m3的存儲容器當中,進行噴灌施工作業(yè)。
4)插管。高噴臺車就位,將噴漿管插入PVC護壁花管內到預定深度,即可進行噴漿作業(yè)。利用型號為YP1800的高噴臺車設備進行高速噴射灌漿,鉆孔施工完成后,提取出套管,之后采用液步履設備把高噴臺車的井口設施與孔口進行準確定位;同時作噴射試驗,檢驗每個管路和作業(yè)設備是否滿足作業(yè)要求,當各項指標都滿足后方可放下噴射管道,進地噴漿施工。
5)噴射灌漿。高速噴射灌漿施工有兩道施工工序,從地層的下部向上層旋噴成混凝土墻,噴具直徑為89 mm,利用施工專用具有較高強度的螺桿進行緊固,連接部位采用尼龍材料的密封墊進行填充,噴具安裝完成后應進行試噴檢查。先對第一道工序孔進行作業(yè),之后再對第二道工序孔進行施工,相近序孔施工的時間間隔必須要大于24 h。若采用雙排孔的方式,則應該先對下游排孔進行作業(yè),再對上游排孔進行灌漿。
噴射灌漿管道達到設計深度后,采用壓縮空氣來輸送漿液,等注入的漿液溢出孔口位置,開始從下部向上逐步進行旋噴作業(yè)。起重機械把噴具吊起對準井口中心位置,把噴管和噴頭下放到孔內部直達孔底,當孔洞深度大于15 m時,應該分多次把其放入到孔內部,對接頭密封位置嚴格進行檢查,根據(jù)實際情況調整風和漿液的流量和壓力,需對旋擺機的運行速度進行控制,讓其滿足設計條件,避免出現(xiàn)漏漿現(xiàn)象[2]。當孔口位置返上來的漿液的密度滿足設計要求后,開始緩慢地進行提升作業(yè),應在提升的同時進行旋轉,從下部到上部采用噴射的方式進行灌漿,直到孔口部位停止噴射,每次的最大灌漿總量必須符合施工作業(yè)需求,對于孔底和不同地層的分隔位置,不但要求進行靜止噴射3 min~5 min,還應對噴桿下插入50 cm的部位再次進行噴射灌漿。在噴射灌漿施工過程中,須密切關注檢查漿液初次凝結的時間,注入漿液的流量、壓縮空氣壓力、壓縮空氣流量、提升的速率情況等能否達到施工作業(yè)要求,還應做好施工記錄,畫出施工過程參數(shù)曲線[3]。
6)機具沖洗移位。旋噴灌漿結束后,立即將液體、管路、攪拌機沖洗干凈。合格后將機具移至下一根樁再進行施工。
1)在進行噴射灌漿過程中,返上來的漿液量大于注入漿液量的20%或者沒有返出漿液,都可把它視為非正?,F(xiàn)象,必須查找導致該現(xiàn)象的原因,并制定出應對措施。
2)如返出來的漿液量太大,必須加大噴射的壓力值,使設備的旋轉速度和上升速率變快,返出來的漿液必須對雜質進行過濾處理,再對濃度情況進行適度的調節(jié)方可進行再次利用。
3)若孔口位置沒有返出漿液,必須停止提升噴桿,采用停止供應漿液、靜止噴漿或者提高漿液的濃度,多次嘗試直到返出漿液為止。
4)對于漏漿、串漿比較嚴重的位置,應利用摻加砂土或膨脹土復合材料對其進行封堵,方可繼續(xù)噴射注漿作業(yè)。
5)對石碴層較厚、粒徑較大的部位或曲折段的灌漿,可采用加密孔距,或進行重軸補強注漿。
1)取芯分析。安排鉆機,在兩高壓旋噴孔重合相連的地方開展鉆孔取芯的工作,取出芯樣發(fā)現(xiàn),巖芯沒有損壞或殘缺,較為完整,且組織細密、堅實,墻體芯樣抵抗破壞能力強,符合要求。
2)滲流分析?;映霈F(xiàn)以后,詳細研究集水井水量的存儲情況和處理多余水量的排水情況,堰前水位在防滲墻與頂部粘土心墻搭接位置以下時,整個基坑最大滲流量達到1800 m3/h(平均0.84 m3/h·m),在堰前水位達到堰頂?shù)臅r候最大滲流量為3350 m3/h(平均1.56 m3/h·m)。經分析,高噴灌漿防滲效果良好。
峽江水利樞紐工程三期過水圍堰防滲施工難度大、破壞能力強,高噴灌漿防滲工程對于圍堰防滲施工至關重要。圍堰高噴防滲施工主要包括施工方法、順序和工藝,對施工中特殊情況進行處理,從取芯和滲流兩方面分析高噴灌漿施工質量,防滲墻體芯樣抵抗破壞能力強,符合要求,防滲效果良好。