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        堤防砂卵石地層防滲墻成槽技術(shù)研究
        ——以團(tuán)洲泵站塑性混凝土防滲墻為例

        2021-05-31 07:58:16殷清明
        湖南水利水電 2021年2期
        關(guān)鍵詞:泥皮槽內(nèi)護(hù)壁

        殷清明

        (桃江縣桃花江灌區(qū)管理局,湖南 益陽413400)

        1 工程概況

        塑性混凝土防滲墻適應(yīng)變形能力強(qiáng)、防滲性能好,在水利工程中,被廣泛運(yùn)用于堤防、圍堰、水庫等防滲工程。團(tuán)洲泵站堤防工程位于資江大橋下游樁號(hào)K1+721處,堤防級(jí)別一級(jí),資江大堤塑性防滲墻墻深32.4 m、寬0.4 m、長200 m,墻體滲透系數(shù)須不大于1×10-7cm/s。

        2 堤防地質(zhì)情況

        本工程防滲范圍為39.4~7.0 m,根據(jù)勘探報(bào)告及現(xiàn)場(chǎng)施工揭露,地質(zhì)信息見表1。砂卵石層滲透系數(shù)2.5×10-2屬于強(qiáng)透水地層,且粒徑較大,極易發(fā)生漏漿、導(dǎo)致槽壁坍塌。

        3 泥漿固壁機(jī)理及影響因素

        3.1 泥漿固壁機(jī)理

        防滲墻泥漿一般采用膨潤土、黏土、化學(xué)泥漿,其固壁機(jī)理大致相同,劃分為三個(gè)階段。第一階段,因槽內(nèi)和地下滲透壓力差,泥漿向地下土層一定范圍擴(kuò)散的同時(shí)吸附土顆粒,槽壁四周透水率下降;第二階段,因泥漿的黏度在槽壁上初步形成泥皮,槽壁四周透水率明顯下降;第三階段,泥漿不斷循環(huán),泥皮厚度增加且防滲、強(qiáng)度等性能進(jìn)一步增強(qiáng),槽壁四周形成穩(wěn)定的滲流場(chǎng)。

        表1 地質(zhì)信息表

        3.2 泥漿固壁性能影響因素

        1)黏度。泥漿黏度直接影響第一階段泥漿擴(kuò)散時(shí)吸附土顆粒的能力,以及形成泥皮的性能,黏度越大,更易封堵槽壁四周土體間的裂隙,降低透水率。考慮到澆筑的混凝土性能,黏度應(yīng)控制在規(guī)范允許值內(nèi)。針對(duì)砂卵石層強(qiáng)透水率,應(yīng)相應(yīng)增大泥漿黏度。

        2)密度。泥漿密度影響泥皮形成厚度和性能,采用新制膨潤土泥漿密度一般在1.03~1.10 g/cm3,新制泥漿密度一般在1.1~1.2 g/cm3。

        3)滲透時(shí)間。一定的滲透時(shí)間,有助于泥皮的形成,根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況控制開挖速率,保證泥皮形成時(shí)間。

        4)滲透壓差。滲透壓差指泥皮作用處泥漿的壓強(qiáng),受開挖深度和地下滲流場(chǎng)的影響,一般滲透壓差越大,更有利泥皮的形成。

        3.3 泥皮有效護(hù)壁強(qiáng)度

        砂卵石層孔隙大,在槽內(nèi)外壓強(qiáng)差的作用下,極易發(fā)生漏漿現(xiàn)象,為保證槽壁的穩(wěn)定性,泥皮強(qiáng)度需達(dá)到槽內(nèi)外壓強(qiáng)差:

        式中Q——泥皮護(hù)壁強(qiáng)度;

        q槽內(nèi)——槽內(nèi)水壓,砂卵石層在24.4 m位置;

        q滲流——槽內(nèi)滲流場(chǎng)壓強(qiáng)。

        為簡(jiǎn)便計(jì)算,根據(jù)地下水位確定,地下水位在32 m處。

        根據(jù)式(1),該工程砂卵石層泥皮護(hù)壁強(qiáng)度需達(dá)到76 kPa。

        4 泥漿要求及配比瞬間

        4.1 泥漿要求

        該工程采取液壓抓斗成槽,膨潤土泥漿護(hù)壁,膨潤土泥漿性能要求為:密度1.03~1.10 g/cm3,泥漿黏度32~50 s,泥餅厚度2~3 mm。泥漿在槽內(nèi)水壓作用下,在槽壁上形成泥皮起到防滲作用,根據(jù)計(jì)算砂卵石層泥皮護(hù)壁強(qiáng)度需達(dá)到76 kPa。現(xiàn)場(chǎng)施工通過控制泥漿的配比和開挖速度(見表2),解決了砂卵石地層成槽漏漿坍塌問題,同時(shí)防止泥漿濃度影響塑性混凝土性能。

        表2 不同地層護(hù)壁泥漿配置表

        4.2 泥漿配比

        根據(jù)不同地層護(hù)壁泥漿的性能要求不同,采取試驗(yàn)方式得出泥漿配比,本工程采取膨潤土泥漿,配比見表3。

        表3 膨潤土泥漿配比表(1 m3泥漿)

        4.3 泥漿質(zhì)量要求

        1)新制泥漿需攪拌2 h后,放置入儲(chǔ)漿池內(nèi)靜置24 h后再使用。

        2)循環(huán)泥漿放置于指定泥漿池內(nèi),需測(cè)定黏度、密度、含砂率等指標(biāo)后,再進(jìn)行配置,禁止直接與新制泥漿混合使用。

        5 砂卵石層槽壁穩(wěn)定措施

        根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工經(jīng)驗(yàn),保持砂卵石層槽壁穩(wěn)定的措施有:

        1)改變膨潤土泥漿補(bǔ)充途徑,采取導(dǎo)管直達(dá)下部的方式補(bǔ)充泥漿。

        2)在砂卵石層上2 m處,需降低開挖速率至0.5 m/h,同時(shí)改變泥漿配比。

        3)開挖至砂卵石層時(shí),需監(jiān)控泥漿漏失速率,當(dāng)漏失速率過大,泥漿液面明顯下降時(shí),采取鋸木灰混合黏土回填,保證槽壁穩(wěn)定。

        4)避免地面超載,除開挖機(jī)械外,堤頂禁止其它機(jī)械和堆載。

        6 結(jié)論

        通過探討泥漿護(hù)壁機(jī)理,估算砂卵石層泥皮護(hù)壁強(qiáng)度,針對(duì)不同地層優(yōu)化膨潤土泥漿性能及開挖速率,解決砂卵石地層成槽難題。運(yùn)用于團(tuán)洲泵站塑性混凝土防滲墻工程中,有效地避免了因砂卵石層導(dǎo)致漏漿,回填處置耽誤的工期,節(jié)省了施工成本。

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