新疆下坂地水利樞紐工程瀝青心墻壩基礎(chǔ)處理

新疆下坂地水利樞紐工程瀝青心墻壩基礎(chǔ)處理

1．心墻壩壩型下坂地水庫工程位于新疆塔里木河流域葉爾羌河主要支流塔什庫爾干河上，距喀什市315公里。該工程的任務(wù)是以生態(tài)補(bǔ)水及春旱供水為主，綜合發(fā)電等綜合利用的大（2）型Ⅱ等工程，水庫總庫容8.67億m擋水壩為碾壓式瀝青混凝土心墻壩，壩頂高程2966.00m，最大壩高78m，頂寬10m。上游壩坡自上而下分別為1∶2.6、1∶2.7、1∶2.8，下游壩坡為1∶2.3、1∶2.4、1∶2.5，在高程2940.00m設(shè)2m寬馬道。心墻平均厚度1.2m，上下游壩坡做0.4m厚干砌石護(hù)坡?；炷练罎B墻置于大壩心墻下，防滲墻頂部布設(shè)灌漿廊道。兩岸壩坡坐落在已經(jīng)清基處理的基巖上。深埋在壩基下的粉細(xì)砂層采用振沖擠密加固，淤泥層采用挖除置換進(jìn)行處理。2深覆蓋區(qū)基巖地層結(jié)構(gòu)及室內(nèi)試驗(yàn)分析工程壩址位于塔什庫爾干河中下游哈木勒堤溝口上游約300m處，河谷呈“U”形，兩岸山高坡陡，基巖裸露，壩肩巖體完整，強(qiáng)風(fēng)化較淺，河床覆蓋層主要是由哈木勒提溝古冰川的推進(jìn)和后退及“堰塞湖”的形成與潰決等因素形成的第四系冰磧、冰水堆積物。壩軸線處河床寬約280m，壩基覆蓋層最大厚度147.95m，成份復(fù)雜，滲透系數(shù)變化大，覆蓋層自下而上為：冰磧層、砂層、沖積層和坡積層。壩基冰磧層厚度80～148m，巖性復(fù)雜，結(jié)構(gòu)極不均勻，主要以漂石、塊石、礫石為主，成份以花崗巖、片麻巖、片巖及黑色變質(zhì)巖組成。結(jié)構(gòu)松散，夾有砂層透鏡體，大孤石及塊石架空現(xiàn)象。推薦壩址冰磧層室內(nèi)試驗(yàn)飽和固結(jié)快剪φ=42.8°，C=15kPa，天然干密度1.95t/m砂層透鏡體位于壩基左側(cè)偏上游冰磧層中，順河向長約460m以上，寬約170～250m，埋深18～35.4m，最大厚度43.7m，空間展布成“杏仁狀”。其上下均為Q覆蓋層透水性差異很大。在豎井、探坑、非完整井淺層（20m）進(jìn)行抽水試驗(yàn)及采用自振法抽水試驗(yàn)在兩孔原位測試，共獲得11段47個(gè)數(shù)據(jù)，其不同深度巖性滲透系數(shù)綜合成果見表3。采用智能化地下水動參數(shù)測量儀在三孔原位測試鉆孔進(jìn)行測試的綜合成果見表4。綜合以上冰磧層滲透系數(shù)和不同試驗(yàn)方法獲得的資料及室內(nèi)試驗(yàn)分析，覆蓋層滲透系數(shù)在10砂層透水性：根據(jù)野外鉆孔抽水，提水試驗(yàn)及自振法試驗(yàn)獲得的砂層的滲透系數(shù)，上部（20～50m)K=7.2～12.4m/d，下部（50～70m)K=9.6～15.9m/d。與野外抽水試驗(yàn)相比，室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果得出的滲透系數(shù)偏小。砂層透水性基本均一，屬弱-中透水性?；鶐r透水性及壩基滲量：基巖巖體較完整，鉆孔壓水試驗(yàn)分析結(jié)果，左壩肩基巖單位吸水量平均值為ω=0.24L/（min·m·m）；右岸ω=0.13L/（min·m·m）。水庫建成后，庫水主要通過壩基松散堆積物產(chǎn)生滲漏，其次通過左、右壩肩中透水的黑云母二長片麻巖產(chǎn)生繞壩滲漏。采用二維滲流計(jì)算可知該基礎(chǔ)在無任何防滲措施時(shí)，壩基最大單寬滲漏量為531.9m3垂直防滲與基礎(chǔ)處理為滿足該工程壩基覆蓋層滲透穩(wěn)定及滲流要求，設(shè)計(jì)對其防滲形式做了水平防滲方案和垂直防滲上墻下幕方案等多種方案的比選，并進(jìn)行了相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)分析。經(jīng)嚴(yán)格比選和分析后，認(rèn)為垂直防滲在此是壩基防滲中的最有效的工程措施。下坂地基礎(chǔ)處理考慮到全部采用防滲墻，因墻深將達(dá)150m量級，難以實(shí)施；而全部采用帷幕灌漿，則工作量太大，工期及造價(jià)均不允許。經(jīng)比較研究認(rèn)為，對于基礎(chǔ)內(nèi)的湖積淤泥質(zhì)粘土及軟粘土層，由于其強(qiáng)度低、壓縮性高，可以做挖除處理。經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，其他土層則用混凝土防滲墻及灌漿帷幕（上墻下幕）進(jìn)行防滲處理?；炷练罎B墻設(shè)計(jì)布置在大壩心墻下，墻頂軸線全長280m，墻厚1m，墻深85m，截水面積1.96萬m4水庫防護(hù)現(xiàn)場試驗(yàn)4.1深覆蓋層施工防滲墻試驗(yàn)段布置在壩軸線覆蓋層最深部位，進(jìn)行2個(gè)試驗(yàn)段施工，其中#1防滲墻試驗(yàn)段布置在壩軸線上（樁號0+228.00～0+234.00，長度6.00m），防滲墻試驗(yàn)?zāi)康模涸囼?yàn)研究包括國內(nèi)現(xiàn)有施工機(jī)械在下坂地壩基覆蓋層中可成墻的最大造孔深度；不同深度混凝土防滲墻的造墻功效及綜合造價(jià)；表層（坡積層和洪積層）成墻需采用的工程處理措施；在漂卵石地層中成墻的施工方法、造價(jià)及工效；確定防滲墻和灌漿帷幕搭界的最優(yōu)長度、墻段接頭形式；施工機(jī)械以及防滲墻和帷幕灌漿深度的最優(yōu)組合。防滲墻試驗(yàn)的內(nèi)容：深覆蓋層中“鉆抓法”成槽工藝、工效試驗(yàn)；深槽孔內(nèi)預(yù)埋墻下帷幕灌漿管試驗(yàn)；深槽孔泥漿下混凝土澆筑工藝試驗(yàn)；接頭孔施工的拔管法和“雙反弧”接頭法工藝試驗(yàn)；防滲墻體的強(qiáng)度和滲透系數(shù)檢驗(yàn)；防滲墻墻體材料和固壁泥漿的材料、配合比及拌制工藝試驗(yàn)。試驗(yàn)材料：鑒于防滲墻試驗(yàn)段槽孔深，地質(zhì)條件復(fù)雜，試驗(yàn)采用膨潤土泥漿固壁，加大了泥漿的密度和粘度，其材料配比：膨潤土75kg/m4.2基層灌漿試驗(yàn)帷幕灌漿試驗(yàn)區(qū)布置在樁號0+243.00～0+252.00，設(shè)計(jì)為三排孔，孔排距均為3.0m，呈梅花型布置，即上、下游排各布置3孔，中間排布置4孔，總計(jì)10個(gè)灌漿試驗(yàn)孔。中間排位于壩址軸線上游1.5m處。帷幕灌漿試驗(yàn)?zāi)康募皟?nèi)容：包括研究砂礫石灌漿的綜合施工功效、造價(jià)、確定合理的灌漿排數(shù)、排距；鉆孔和適用于該工程地質(zhì)條件灌漿施工的方式方法；施工機(jī)械最優(yōu)組合型式；灌漿材料及漿液配比試驗(yàn)；灌漿后帷幕的滲透系數(shù)、允許水力坡降及帷幕與防滲墻搭接段灌漿效果；鉆灌效果與工效分析；材料消耗及工程造價(jià)分析等。并通過試驗(yàn)提出了深層帷幕實(shí)施效果的評價(jià)方法。灌漿漿液采用水泥粘土漿。泥漿主要采用“烏恰”紅土拌制。灌漿漿液配比：原設(shè)計(jì)配比為邊排孔水泥∶粘土=1∶1，中排孔水泥∶粘土=1∶2，干料∶水=1∶4、3、2、1，開灌配比固水比1∶4。5壩基下地區(qū)失、串漿段的施工現(xiàn)場在試驗(yàn)100m深的防滲墻成槽過程中，發(fā)現(xiàn)4處漏漿、串漿段；遇有大塊石，塊石堅(jiān)硬致使造孔進(jìn)度較低。塊石在孔內(nèi)呈“探頭”狀造成孔偏斜等施工問題。灌漿試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)6段失漿、漏漿現(xiàn)象；兩項(xiàng)試驗(yàn)揭示的漏、失、串漿段在高程和埋深上不一致。反映了壩基地層的強(qiáng)透水特征和不均一的特點(diǎn)。對此在防滲墻試驗(yàn)中采用了國內(nèi)外先進(jìn)的設(shè)備和技術(shù)，合理搭配，利用沖擊反循環(huán)鉆鉆機(jī)鉆主孔（導(dǎo)向孔），抓斗抓副孔，對不適合抓斗抓取的大塊石、漂石或密度高、深度大的地層采用沖擊鉆機(jī)劈副孔等施工方法，在惡劣的自然條件和復(fù)雜工程地質(zhì)條件下成功地完成了各項(xiàng)試驗(yàn)工作。壩基下帷幕灌漿試驗(yàn)是在深覆蓋層150m和地層結(jié)構(gòu)復(fù)雜條件下，現(xiàn)場試驗(yàn)遇到失漿、卡鉆、塌孔等問題，經(jīng)采?。簩︺@進(jìn)情況正常且孔口返漿時(shí)，段長可加長至5m；鉆進(jìn)遇塊石、砂礫石層且不返漿時(shí)，立即停止鉆進(jìn)，作為一段灌漿，灌漿段長可采用1～5m等施工方法，解決了上述問題。6防滲墻墻體深度及施工效果(1）防滲墻和帷幕灌漿現(xiàn)場試驗(yàn)結(jié)果表明，采用先進(jìn)的成墻技術(shù)和合理的灌漿方法可以滿足設(shè)計(jì)對壩基滲流控制的目的。(2）“鉆抓法”成槽工藝墻體深度（102.0m）；預(yù)埋灌漿管深度（100m）和接頭管（72.7.0m）起拔深度上均創(chuàng)造了國內(nèi)新記錄。（3）防滲墻深度從左岸地面高程算起控制在85m（深度1.0m），墻下布置4排灌漿帷幕可以滿足壩基防滲設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求，在滲透系數(shù)變化較大地層鉆灌孔深達(dá)158m，帷幕灌漿試驗(yàn)達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。(4）灌漿試驗(yàn)中鉆