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        膏狀灌漿技術(shù)在封過(guò)水庫(kù)防滲工程的運(yùn)用

        2018-10-19 02:50:10梁堅(jiān)
        水能經(jīng)濟(jì) 2018年4期

        【摘要】封過(guò)水庫(kù)大壩為瀝青混凝土面板堆石壩,運(yùn)行多年后面板老化龜裂,導(dǎo)致壩體滲漏嚴(yán)重。除險(xiǎn)加固時(shí)壩體采用可控性較好的膏狀漿液進(jìn)行灌漿防滲,解決了在大孔隙堆石體中灌漿不易控制漿液流向和漿液耗量的難題。

        【關(guān)鍵詞】大壩;防滲;膏狀漿液;灌漿

        1、緒言

        封過(guò)水庫(kù)位于云南省祿勸縣湯郎鄉(xiāng)卡西井村,工程始建于1977年,1980完工,總庫(kù)容1056萬(wàn)m3,為中型水利工程。大壩壩型為瀝青混凝土面板堆石壩,壩頂溢流。據(jù)觀測(cè),蓄水后壩腳靠左岸山體有多處滲漏出水點(diǎn),滲漏量與庫(kù)水位關(guān)系密切,流量20~120L/s。為確保大壩自身安全和水庫(kù)效益正常發(fā)揮,2008年年底至2009年對(duì)水庫(kù)樞紐工程進(jìn)行除險(xiǎn)加固。其中大壩防滲采用膏狀漿液進(jìn)行灌漿,取得了較好的防滲效果,徹底解決了大壩滲漏問(wèn)題。

        2、大壩防滲設(shè)計(jì)

        2.1壩體質(zhì)量評(píng)價(jià)

        大壩壩體筑壩材料為紫紅色細(xì)砂巖、泥質(zhì)粉砂巖及青灰色砂巖的塊石,石料組成大致為:紫紅色細(xì)砂巖占45~55%,青灰色砂巖占40%,紫紅色泥質(zhì)粉砂巖占5%。塊徑大致為20~40cm占20%左右,40~60cm占60%左右,60~75cm占20%左右。其中約有5%左右的塊石為強(qiáng)~弱風(fēng)化,95%左右的塊石為弱風(fēng)化,堆石體天然密度平均值為1.82g/cm3,孔隙率平均值為27.8%。雖然筑壩石料的力學(xué)強(qiáng)度較高,抗風(fēng)化能力也較強(qiáng),但由于大塊徑石料比例偏高,加之施工質(zhì)量較差,致使孔隙率過(guò)大,天然容重偏低。

        2.2大壩防滲方案比選

        大壩存在的主要問(wèn)題一是防滲面板瀝青混凝土老化、開(kāi)裂,抗?jié)B能力差;二是壩體孔隙率大,針對(duì)解決防滲問(wèn)題,進(jìn)行了混凝土面板防滲、纖維噴射混凝土防滲、防滲墻、膏狀漿液灌漿4種方案比較。

        (1)混凝土面板防滲

        該方案是在大壩上游澆筑趾板及面板,由于壩前泥砂厚度已達(dá)10m,無(wú)法進(jìn)行開(kāi)挖,不具可行性。

        (2)纖維噴射混凝土防滲

        該方案是在原面板和漿砌石墊層上設(shè)置錨桿,先噴一層20cm厚的C25混凝土作墊層,再噴20cm厚的C30聚丙烯纖維混凝土作防滲層。但由于壩前淤積層無(wú)法挖除,不能形成封閉完整的防滲系統(tǒng),不具可行性。

        (3)混凝土防滲墻

        就成墻工藝而言,該方案是可行的,而且效果很好。但該方案需要較大的工作面,必須進(jìn)行降壩和恢復(fù)作業(yè),工期長(zhǎng),隱患多,因此只能作為備選方案,在不得已的情況下采用。

        (4)膏狀漿液灌漿

        該方案的機(jī)理是在孔隙率較大的堆石體內(nèi)灌注膏狀漿液,以形成防滲帷幕。該方案的核心特點(diǎn)是原位加固,對(duì)工作面要求較低,不需要降壩等工序。對(duì)于封過(guò)水庫(kù)而言,膏狀漿液灌漿方案可保證在大壩正常運(yùn)行的情況下組織實(shí)施,能與壩基、壩肩帷幕灌漿共同形成封閉的防滲系統(tǒng),具有較大的優(yōu)越性,因此,推薦其作為防滲方案。

        2.3防滲設(shè)計(jì)和材料選擇

        膏狀漿液灌漿排數(shù)為3排,排距0.8m,孔距1.0m。壩基和壩肩防滲采用常規(guī)帷幕灌漿,為單排孔,帷幕軸線與大壩膏狀穩(wěn)定漿液灌漿方案中間排重合,孔距與壩體灌漿孔統(tǒng)一,為1.0m。防滲標(biāo)準(zhǔn)按灌后q≤5Lu進(jìn)行控制和檢測(cè)。

        2.3.1膏狀漿液的特點(diǎn)和分類(lèi)

        在《水工建筑物水泥灌漿施工技術(shù)規(guī)范》(DL/T5148-2012)和其他文獻(xiàn)中,多以屈服強(qiáng)度作為水泥膏漿的特征,即漿液的屈服強(qiáng)度大于一定數(shù)值(如20Pa、50Pa甚至100Pa)時(shí),稱其為膏狀漿液或者簡(jiǎn)稱為膏漿。

        實(shí)際工程中,只要漿液在漏斗中呈滴流狀態(tài),下部形成牙膏狀堆積,就可以認(rèn)為它是膏漿,膏漿的粘度可以從堆積狀況獲得直觀判定,不需要、也不必理會(huì)漿液的屈服強(qiáng)度和塑性粘度。

        膏狀漿液的主要特點(diǎn)是整體性較好、屈服強(qiáng)度大,同樣條件下,其擴(kuò)散范圍比普通水泥漿小,因此適用于寬大裂隙或孔隙的灌漿。但是,膏狀漿液的主要問(wèn)題有抗水性較差、制漿工藝比較復(fù)雜,因此需要與普通水泥漿組合使用,形成統(tǒng)一的防滲體系,保證總體防滲效果。

        在工程實(shí)踐中,膏漿可分為四類(lèi),即普通水泥膏漿、快凝型膏漿、高觸變抗水膏漿和快凝型高觸變抗水膏漿四類(lèi)。

        在本工程中,由于大壩滲流的流速不高,結(jié)合以往工程實(shí)例,決定采用普通水泥膏漿,即以普通水泥為基材,加入其他輔材而制成。

        2.3.2普通水泥膏漿的材料構(gòu)成

        普通水泥膏漿由以下幾種主要成分組成:

        (1)普通水泥;

        (2)水;

        (3)膨潤(rùn)土、粉煤灰、粘土等;

        (4)外加劑,主要是減水劑、有時(shí)也包括膨脹劑等。

        2.3.3普通水泥膏漿的配比類(lèi)別

        普通膏漿可分為以下幾類(lèi):

        (1)純水泥膏漿,水灰比0.42~0.47:1;

        (2)水泥~膨潤(rùn)土膏漿,水灰比0.5~0.8:1,膨潤(rùn)土加量5~15%,外加劑適量;

        (3)水泥~粉煤灰~其他摻合料膏漿,水灰比0.5~0.8:1,粉煤灰10~40%,其他摻合料和外加劑適量;

        (4)水泥~粘土膏漿,水灰比0.5~0.8:1,粘土加量5~15%,外加劑適量;

        (5)水泥~其他摻合料膏漿,如水泥~硅灰膏漿等,水灰比0.5~0.6:1,硅灰10~15%,外加劑適量;

        (6)復(fù)合膏漿,水泥和其他至少兩種摻合料混合而成的膏漿。

        3、膏狀穩(wěn)定漿液灌漿施工

        3.1漿液配比試驗(yàn)

        灌漿試驗(yàn)過(guò)程中,根據(jù)上述原則,結(jié)合工程特點(diǎn),對(duì)漿液配比進(jìn)行了試驗(yàn),最終確定的漿液配比系列,典型配比見(jiàn)表3-1。

        值得一提的是,本配比中加入了少量細(xì)砂,在膏狀漿液灌漿方面實(shí)現(xiàn)了新突破。

        試驗(yàn)成果表明,該配比的膏漿具有良好的工作性能,且抗壓強(qiáng)度在7MPa以上,密實(shí)度較高,總體效果較好,滿足工程需要。

        3.2灌漿效果

        經(jīng)灌漿試驗(yàn)驗(yàn)證,生產(chǎn)灌漿按設(shè)計(jì)提出的3排布置,孔距1.0m,共完成膏狀灌漿3960m。灌后,取芯檢查,漿液與堆石膠結(jié)密實(shí),壓水試驗(yàn)透水率為0.64~4.92Lu,全部滿足不大于5Lu的要求,合格率100%。

        4、結(jié)論

        (1)工程除險(xiǎn)加固后,庫(kù)水位在正常蓄水位時(shí),經(jīng)觀測(cè)滲漏量為5.37L/s,與除險(xiǎn)加固前滲漏量20~120L/s相比,滲漏量大幅度減小,達(dá)到了除險(xiǎn)加固目的。同時(shí)對(duì)大壩進(jìn)行監(jiān)測(cè),未發(fā)現(xiàn)大壩產(chǎn)生裂縫和位移變形,浸潤(rùn)線符合設(shè)計(jì)要求。工程投運(yùn)多年來(lái)運(yùn)行正常,工程質(zhì)量滿足設(shè)計(jì)要求。

        (2)本工程所用的膏狀漿液中加入了少量細(xì)砂,提高了灌漿效果,有一定的借鑒意義。

        參考文獻(xiàn):

        [1]梁堅(jiān),歐陽(yáng)幸,張志堅(jiān)等. 云南省昆明市祿勸縣封過(guò)水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程初步設(shè)計(jì)報(bào)告[R]. 昆明市水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院,2007年12月.

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