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        基于圍井試驗指導高壓擺噴灌漿的研究

        2022-03-14 09:45:04袁增林
        東北水利水電 2022年3期
        關鍵詞:序孔防滲墻四邊形

        袁增林,尹 芊

        (曲靖市車馬碧水庫工程建設管理局,云南曲靖 655000)

        1 概述

        高壓噴射灌漿主要適應水庫壩型是均質(zhì)土壩、風化料填筑層,地層以淤泥質(zhì)土、粉質(zhì)粘土、粉土、砂土、礫石、卵(碎)石等松散透水地層為主,特別是對含有較多漂石、塊石的地層,沖洪積層,坡積層,各種基巖的風化層效果很好;根據(jù)設計要求,施工前要做四邊形圍井試驗。目前,高壓噴射灌漿技術在國內(nèi)外大壩防滲加固工程中得到了廣泛應用并取得了很好的防滲效果,高壓噴射灌漿法按噴嘴運動方式可分為旋噴、定噴和擺噴3種形式;旋噴形成柱狀體,定噴形成板狀體,擺噴形成扇狀體;高壓噴射灌漿的3種形式都適用于均質(zhì)土壩、砂卵石地層和強風化基巖的防滲處理[1]。

        2 三管法四邊形圍井試驗

        2.1 高壓擺噴試驗

        根據(jù)設計要求,結合工程現(xiàn)場施工條件,選擇在大壩右肩作現(xiàn)場試驗平臺場地,四邊形圍井試驗平臺對大壩具有代表性。圍井試驗孔平面布置圖見圖1。

        圖1 四邊形圍井試驗平面布置圖

        在試驗場地上布置5個噴射孔,5個孔圍成一個四邊形圍井,利用5個擺噴試驗孔按孔距、噴射壓力、提升速度等進行組合,分三序進行擺噴試驗,S1和S2為Ⅰ序孔,S3和S4為Ⅱ序孔,S5為Ⅲ序孔。噴射方向與軸線夾角為20°,試驗技術參數(shù)見表1。擺噴試驗結束14 d后,挖井檢查。

        表1 高壓擺噴灌漿試驗參數(shù)表[2]

        2.2 高壓擺噴試驗成果分析

        從開挖情況看,形成連續(xù)的防滲墻,且搭接較好,充填密實,S1號孔噴射長度為75~90 cm,有效長度為80 cm,S2和S5號孔噴射長度為75~80 cm,有效長度為75 cm,S3和S4號孔,噴射長度為75~85 cm,有效長度為75 cm。綜合來看,S1號孔所選參數(shù)合理,搭接較好,充填密實,有效長度最長,還能節(jié)約投資。

        2.3 高壓擺噴試驗的結論和建議

        通過四邊形圍井試驗的成果可以看出,S1號孔的防滲效果更好,更能保證質(zhì)量,節(jié)約投資,達到設計意圖,滿足設計的防滲要求。建議S1號孔作為下步的生產(chǎn)施工參數(shù)。具體如下:

        1)大壩高噴防滲孔距按1.5 m,分兩序孔施工;

        2)水壓為35 MPa,水量為70 L/min;

        3)氣壓為0.7 MPa,氣量為1 000 L/min;

        4)漿壓為0.6 MPa,漿量為65 L/min,漿液濃度為1.55 g/cm3,回漿濃度為1.22 g/cm3;

        5)提升速度,壩土為12 cm/min,砂礫石層為10 cm/min,擺噴角度為20°,擺動速度為8~10次/min。

        3 高壓擺噴防滲施工

        3.1 施工工藝流程

        高壓擺噴灌漿分兩序施工,先Ⅰ序孔,后Ⅱ序孔,具體施工流程見圖2。

        圖2 施工工藝流程圖

        3.2 施工設備物資

        高壓擺噴灌漿需要的設備物資,包括3臺液壓回轉鉆機(XY-150型),2臺高壓水泵(3D2-S),2臺空氣壓縮機(YV),3臺攪泵機(WJ-100),3臺灌漿機(3SNS),2臺高噴臺車,400 m高壓膠管,400 m輸漿管,400 m輸風管,2臺污水泵,1臺測料儀,1套漿液試驗設備,3個漿液比重計。

        3.3 鉆孔

        高壓擺噴灌漿帷幕線位于壩軸線,孔距按1.5 m鉆孔,孔徑110 mm,鉆孔需要穿越砂卵石層以下3 m,選擇XU-150型鉆機,孔位偏差小于2 cm,鉆孔孔斜率不大于1.0%。

        3.4 防滲墻的有效連接

        壩土與河床基巖之間連接,以及分段施工時先后施工墻體的有效連接也是工程質(zhì)量關鍵之一。高噴作業(yè)過程中,試驗選定的水壓力、提升速度、漿液濃度等施工參數(shù),也將影響防滲墻的有效連接,只有嚴格控制上述施工參數(shù),方能確保墻體有效連接。對于因分段施工而造成的先后相鄰的一個后序高噴孔,可適當提高噴射水壓力、降低擺噴提升速度、復噴等措施,使前后不同時期的高噴凝結體形成“焊接式”連接。對于防滲墻上與粘土心墻、下與基巖面的結合,可采用上述措施其中之一或聯(lián)合采用,要保證有效樁徑不小于150 cm。

        3.5 滲墻的噴射方向

        由于擺噴防滲墻是采用折線連接相鄰兩個孔的噴射方向,就決定了防滲墻的整體連續(xù)效果,因此,每個孔在高噴作業(yè)插管工序前,在地面上應首先對準好噴射方向,并控制在擺幅范圍內(nèi),使開始對孔的噴射方向居中,這樣可保證高噴切割地層方向正確,墻體連接可靠[3]。

        3.6 封孔

        高噴結束后若不認真封填好鉆孔,將給大壩留下隱患,為此,封孔質(zhì)量尤為重要,為解決有漿液析水而出現(xiàn)漿體收縮現(xiàn)象,以及拔出噴桿體孔內(nèi)漿液面下降的問題,當噴射結束后,應在噴射孔內(nèi)進行靜壓充填灌漿,直至孔口液面不下降為止。

        4 特殊情況的處理

        在高噴防滲墻施工中,因停電、漿管破裂或機械故障引起作業(yè)中斷時,首先盡快排除故障,恢復作業(yè),且恢復灌漿時,均按照規(guī)范要求復噴0.5 m以上,以保證高噴防滲墻的連續(xù)性;對處理時間過長(作業(yè)時間超過4 h)的,考慮到制漿站和孔內(nèi)漿液停置時間過長,可能造成漿液質(zhì)量發(fā)生變化,膠結凝固性能變差,影響高噴防滲墻成墻質(zhì)量,故對制漿站漿液作廢棄處理,高噴孔則作待凝后掃孔重噴處理[4]。

        對施工過程中發(fā)生的壩體冒漿等現(xiàn)象,采用加濃漿液、降低提升速度、低壓濃漿減速噴灌等方法進行處理。

        5 灌漿質(zhì)量檢查

        1)質(zhì)量檢查項目包括力學性能(包括密度、抗壓、抗折和抗剪強度、強性模量、溶蝕性等);抗?jié)B性(滲透系數(shù));整體性(連續(xù)性和均勻性);形狀和尺寸(主要檢查單孔成樁直徑及樁間連接厚度,成墻整體的連續(xù)性、封閉牢固性)。

        2)質(zhì)量檢查方法室內(nèi)試驗,一是施工前應進行室內(nèi)漿液配比試驗,二是現(xiàn)場用各種方法取回試件送室內(nèi)進行物理力學性能測定。漿體物理力學性能測定送水電十四局中心試驗室測定。開挖檢查,灌漿結束14天后,漿體具有一定強度便挖坑檢查,直接觀察描繪和用儀器測試成樁情況。利用鉆機鉆孔檢查,取樣觀察分析和加工,送室內(nèi)進行物理力學性能試驗;在鉆孔內(nèi)進行壓(注)水試驗,測定滲透參數(shù);對灌漿進行標貫試驗,測其堅硬密實程度。

        6 結論

        高噴防滲墻成墻后,采用圍井開挖檢查、圍井注水試驗檢查和土層搭接部位鉆孔取芯等方法進行檢查。

        6.1 通過檢查孔分析

        從現(xiàn)場檢查孔看,防滲墻的綜合滲透系數(shù)K值為6.2×10-7cm/s,說明防滲墻整體防滲效果滿足防滲板墻滲透系數(shù)不大于1×10-6cm/s的設計標準,高噴防滲墻搭接部位取芯抗壓強度R>5 MPa,開挖圍井看形成連續(xù)的防滲墻,且搭接較好,充填密實[5]。

        6.2 通過各種成果數(shù)據(jù)分析

        從防滲墻全面質(zhì)量檢查所取得的成果數(shù)據(jù)說明,防滲墻起到了明顯的防止?jié)B漏作用,從整體上足以達到相對不透水的程度,滿足設計要求。

        通過圍井試驗所選定的各種技術參數(shù)、施工方法和質(zhì)量檢驗方法[6],為下步指導高壓噴射灌漿施工提供可靠的依據(jù);該工程成功地應用了高壓擺噴灌漿技術,這種技術較傳統(tǒng)的防滲方法有較大的優(yōu)越性,表現(xiàn)出顯著的經(jīng)濟效益,并且通過鉆孔取樣、圍井注水試驗、現(xiàn)場開挖到基面觀測等手段檢驗,都是成功的,滿足設計和規(guī)范要求;對以后類似工程很有參考價值。

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