雙管法高壓擺噴灌漿防滲墻在水庫(kù)防洪中的應(yīng)用

雙管法高壓擺噴灌漿防滲墻在水庫(kù)防洪中的應(yīng)用

雙管法的高壓噴霧嶺灌溉系統(tǒng)防滲墻采用兩個(gè)獨(dú)管和兩個(gè)銷管。傳輸?shù)慕橘|(zhì)是水泥基質(zhì)溶液和壓縮，或水泥基質(zhì)污泥和水。利用高壓或高壓溶液，形成高速噴霧速，影響、切割和破碎地層土壤。勵(lì)磁管通過(guò)一定角度的傾斜和改進(jìn)，將水泥基質(zhì)中的污泥填充到混合中，形成扇形截面和相互關(guān)聯(lián)的銷釘，并形成以提高底部和其他防滲透功能的地下墻。一、項(xiàng)目背景(一)運(yùn)行型水庫(kù)壩型何墳水庫(kù)位于河南省安陽(yáng)市安陽(yáng)縣倫掌鎮(zhèn)何墳村東北240m的粉紅江(安陽(yáng)河一級(jí)支流)支流上,是躍進(jìn)渠灌區(qū)引蓄配套重點(diǎn)水庫(kù)樞紐工程。該水庫(kù)處于丘陵區(qū),壩址以上流域面積約1.85km2,主要靠躍進(jìn)渠引水蓄庫(kù),壩頂高程222.0m,總庫(kù)容125.0萬(wàn)m3,興利庫(kù)容91.5萬(wàn)m3,死庫(kù)容11.2萬(wàn)m3,灌溉面積約276.7hm2,是一座以農(nóng)業(yè)灌溉、防洪抗旱為主,兼顧水力發(fā)電、水產(chǎn)養(yǎng)殖等綜合利用的小(1)型水庫(kù)。2008年3月,河南省水利廳核定水庫(kù)大壩為三類壩,存在嚴(yán)重安全隱患。其中水庫(kù)兩壩肩存在砂、卵石強(qiáng)透水層,滲漏嚴(yán)重,建設(shè)至今未做任何防滲處理,直接危脅水庫(kù)大壩安全,亟需對(duì)其進(jìn)行防滲加固處理。(二)第四系更新統(tǒng)地區(qū)水庫(kù)流域位于太行山東麓,地表大部分為第四系中更新統(tǒng)(Q2pl)洪積粘土夾砂(礫)層,屬丘陵區(qū)。植被較差,水土流失較嚴(yán)重,極易發(fā)生洪水,造成災(zāi)害。壩址區(qū)出露地層為第四系全新統(tǒng)(Q4a1+p1)沖洪積物,主要分布在主河槽及下游階地部位,以暗黃色重粉質(zhì)壤土、砂卵石層為主;下層為第四系更新統(tǒng)(Q2pl)洪積物層,主要顯見分布在河槽兩側(cè)和庫(kù)區(qū)兩岸,以紅黃色粘土和卵石層為主。其中,強(qiáng)透水層為砂、卵石地層。水庫(kù)壩體土為人工填筑,局部碾壓質(zhì)量較差,以暗黃色—暗紅色重粉質(zhì)壤土為主,硬塑狀態(tài)。局部含10%~15%的卵石,粒徑5~60mm不等。層底分布高程203.01~213.79m,平均厚度13.2m。兩壩肩壩基土及岸坡地層自上向下依次為:重粉質(zhì)壤土層、細(xì)-中砂(礫)層(較薄,只位于左壩肩下部)、卵石層、粘土層。層厚0.57~3.52m。該流域?qū)倥瘻貛Т箨懶约撅L(fēng)氣候,夏季雨水集中,冬春季雨水稀少,常年受旱澇雙重影響。地下水埋藏50~110m較深,庫(kù)區(qū)周邊及河道主要靠水庫(kù)蓄水補(bǔ)給,其水位變化主要受庫(kù)水位高程所控制(實(shí)測(cè)資料:當(dāng)庫(kù)水位高程為213.10m時(shí),地下水位左壩端0+010m處為211.39m,輸水洞進(jìn)口東側(cè)12m處為211.63m)。地下水流速約為0.82~1.16cm/h,測(cè)定為Ⅱ類水質(zhì)。二、結(jié)構(gòu)體系及高程防滲墻灌漿孔位于兩壩肩壩頂樁號(hào)0+000—0+150m和0+370—0+450m處,總長(zhǎng)度230m。沿壩軸線單排成孔,孔距1m,高噴板墻底部伸入壩基低液限粘土層1m,底部高程隨河床底粘土層高低變化,頂部向上與原壩體銜接1m。成墻高程范圍在206.31~224.30m,平均高度9.45m,厚度0.45m以上。噴成墻體連續(xù)密實(shí),對(duì)接緊密良好,結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。達(dá)到抗壓強(qiáng)度為3.0~5.0MPa,彈性橫量1×102~1×103MPa,滲透系數(shù)為1×10-5~1×10-7cm/s。高壓噴射灌漿時(shí),空氣壓力保持在0.6~0.8MPa,輸氣量在0.8~1.2m3/min,高壓漿液(泵)壓力30MPa左右,輸漿量≮60L/min,提升速度8~12cm/min,擺動(dòng)速度4~6次/min,擺角約60°。三、施工和質(zhì)量控制(一)平—施工工藝流程校核壩軸線—測(cè)定灌漿孔位—鉆機(jī)就位整平—鉆孔—高噴臺(tái)車就位整平—地面試噴—下入噴射管—噴射灌漿擺動(dòng)、提升至設(shè)定孔位高程—封孔—回灌補(bǔ)漿—牽移臺(tái)車。(二)重要工藝的質(zhì)量控制1.水泥、混凝土等制漿材料擺噴灌漿漿液采用純水泥漿,不加入任何摻和料,水灰比采用1.2∶1~0.6∶1,密度約為1.6~1.8g/cm3。采用強(qiáng)度等級(jí)32.5級(jí)普通硅酸鹽水泥,質(zhì)量符合GB175規(guī)定。施工用水符合DL/T5144中混凝土拌和用水要求。各種制漿材料稱量誤差≤5%,高速攪拌機(jī)轉(zhuǎn)速控制在1600r/min,每次攪拌時(shí)間35~40s。水泥漿液過(guò)篩后使用,每25min間隔檢測(cè)一次其密度。漿液自制備至用完的時(shí)間控制在3~3.5h,溫度保持在10~25℃。2.預(yù)應(yīng)力錨索鉆桿施工施工開始前,將10#、50#、121#、168#、221#孔作為先導(dǎo)孔,采取芯樣,核對(duì)地層,結(jié)果與勘探設(shè)計(jì)資料吻合。對(duì)孔位進(jìn)行編號(hào),奇數(shù)為Ⅰ序孔,偶數(shù)為Ⅱ序孔,每15孔為一個(gè)單元工程,鉆孔施工先Ⅰ序孔,后Ⅱ序孔,灌漿為逐孔依次進(jìn)行。施工地層中含有卵石層、砂(礫)層,采用沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)法。護(hù)壁泥漿粘土粘粒含量>55%,塑性指數(shù)>25,含砂量<5%。泥漿中SiO2與Al2O3含量比值達(dá)到3~4。實(shí)測(cè)孔位與設(shè)計(jì)孔位偏差不得>50mm。施工時(shí),采取預(yù)防孔斜的有效措施,鉆機(jī)安放平穩(wěn)牢固,鉆桿垂直度偏差不應(yīng)>5‰,鉆孔偏斜率≯1%,鉆孔孔徑為12cm,有效深度均超過(guò)設(shè)計(jì)防滲墻底深度0.3m。鉆進(jìn)時(shí),詳細(xì)記錄孔位、孔深、地層變化、漏漿等各種情況,整理填表備查。鉆進(jìn)暫?；蚪K孔待噴時(shí),采取措施對(duì)孔口加以保護(hù),防止塌孔。鉆孔施工完成,各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)復(fù)檢。3.孔口復(fù)噴、封孔下噴射管前,進(jìn)行地面試噴,檢查機(jī)械及管路運(yùn)行情況,并調(diào)整噴射方向和擺動(dòng)角度。進(jìn)行孔形復(fù)檢,當(dāng)噴頭下至設(shè)計(jì)深度,先按規(guī)定參數(shù)進(jìn)行原位噴射,待漿液返出孔口,情況正常后方可開始提升、擺動(dòng)噴射。灌漿孔自下而上連續(xù)作業(yè),需中途拆卸噴射管時(shí),搭接段應(yīng)進(jìn)行復(fù)噴,復(fù)噴長(zhǎng)度≮0.2m。定時(shí)檢查噴漿壓力、孔口回漿密度,如有異常,必須立即查明原因,及時(shí)處理。高噴灌漿因故中斷后恢復(fù)施工時(shí),對(duì)中斷孔進(jìn)行復(fù)噴,搭接長(zhǎng)度≮0.5m,灌漿結(jié)束,用回漿液封孔并及時(shí)回灌補(bǔ)漿,直至孔口漿面不下降為止。由于施工在重粉質(zhì)壤土層、中砂(礫)層、卵石層、粘土層中,層多厚度小,孔口回漿中細(xì)顆粒處理分離困難,漿液密度變動(dòng)比較大,難以掌握水泥干料摻加量,故孔口回漿不利于回用。準(zhǔn)確記錄高噴灌漿的各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)、漿液材料用量、異?，F(xiàn)象及處理情況,形成完整記錄資料和成果表備查。(三)孔口回漿密度1.下入或拆卸噴射管時(shí),采取措施防止噴嘴堵塞。2.在進(jìn)漿正常的情況下,若孔口回漿密度變小,回漿量增大,應(yīng)降低氣壓并加大進(jìn)漿漿液密度或進(jìn)漿量。3.灌漿過(guò)程中,采取措施保證孔內(nèi)漿液上返暢通,避免造成地層劈裂或地面抬動(dòng)。四、檢查部位和工程驗(yàn)收施工過(guò)程中,對(duì)材料、漿液和各道工序的質(zhì)量進(jìn)行控制與檢查,并做詳細(xì)記錄。根據(jù)噴成墻體的形式和厚度、深度,且壩頂已全部澆筑成混凝土路面,故采用鉆孔檢查法較圍井法更科學(xué)合理。將發(fā)生漏漿、串漿、中斷噴漿和可能存在施工質(zhì)量缺陷的噴墻段作為重點(diǎn)檢查部位。鉆孔檢查在該部位灌漿結(jié)束28d后進(jìn)行。檢查孔孔位布置在墻體中心線上的相鄰兩孔高噴凝結(jié)體的搭接處,自上而下分段鉆孔取芯和進(jìn)行靜水頭壓水試驗(yàn)。該防滲墻進(jìn)行鉆孔取芯檢測(cè)和靜水頭壓水試驗(yàn)共計(jì)9組。進(jìn)行靜水頭壓水試驗(yàn)時(shí),透水率q值的計(jì)算可DL/TS5148的規(guī)定進(jìn)行,地層透水率q為1Lu時(shí),約相當(dāng)于滲透系數(shù)K為1.3×10-5cm/s。高噴灌漿屬于地下隱蔽工程,應(yīng)進(jìn)行單孔質(zhì)量檢驗(yàn)、單元工程質(zhì)量評(píng)定和分部工程驗(yàn)收。工程質(zhì)量結(jié)合分析施工資料和檢查測(cè)試成果,進(jìn)行綜合評(píng)定驗(yàn)收。五、孔口返漿率調(diào)整一是高噴灌漿過(guò)程中,46#、47#、81#孔內(nèi)不同程度發(fā)生嚴(yán)重漏漿,孔口不返漿。均采取噴射管立即停止提升,加大漿液密度,持續(xù)灌漿,直至孔口返漿正常;二是175#、176#孔噴灌至孔位中段時(shí)均出現(xiàn)25s左右的孔口少量返漿,隨即降低了噴射管提升速度,補(bǔ)充灌漿;三是施工至215#孔中段時(shí),216#孔發(fā)生串漿,中斷施工,采取填堵216#孔措施,進(jìn)行215#孔搭接0.5m復(fù)噴至灌漿結(jié)束,重新對(duì)216#孔鉆進(jìn),繼而灌漿。六、防滲可擴(kuò)張性較低,工程較難推廣通過(guò)雙管法高壓擺噴防滲墻在何墳水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程兩壩肩防滲中的應(yīng)用,試驗(yàn)檢測(cè)防滲墻抗壓強(qiáng)度、彈性模量、滲透系數(shù)均達(dá)到了設(shè)計(jì)技術(shù)要求,可有效解決兩壩