深厚砂礫石地層地基防滲處理技術(shù)研究

深厚砂礫石地層地基防滲處理技術(shù)研究

1引水渠線及消能墻布置臺蘭河一級水電站位于臺蘭河支流西部，是臺蘭河開發(fā)的第一個(gè)階段。臺蘭河一級水電站為徑流式電站,采用引水式開發(fā),電站引水渠首不具有調(diào)節(jié)徑流的能力。電站裝機(jī)容量48MW,工程等別為Ⅳ等,工程規(guī)模為小(Ⅰ)型。臺蘭河一級水電站由引水渠首、引水渠、壓力前池、發(fā)電廠房等建筑物等組成,引水渠線全長12.9km。引水渠首布置于塔克拉克河與臺蘭河匯合口下游400m處,電站進(jìn)水閘布置于右岸階地處。引水渠首由右岸2孔進(jìn)水閘,5孔泄洪沖沙閘、2孔排漂沖沙閘、左岸擋水土石壩組成。泄洪沖沙閘前采用混凝土及漿砌石鋪蓋水平防滲,閘后采用漿砌石鋪蓋防沖,鋪蓋長度20m,鋪蓋末端采用深齒墻防沖,齒墻深4m。最大壩高15m。引水渠首的設(shè)計(jì)洪水流量為930.6m3/s,校核洪水流量為1489.2m3/s。2壩段及泄洪閘段引水渠首閘址、壩址段地基主要為砂礫石,左岸土石壩段為Ⅰ級階地,階坎高7~8m,左岸河床段為土石壩段及泄洪閘段。前期地勘資料顯示,閘址、壩址段砂礫石層厚約8m,滲透系數(shù)K20=1.25×10-2~9.65×10-3cm/s,基本屬于強(qiáng)透水地層。原地質(zhì)資料顯示,其下層西域礫巖強(qiáng)風(fēng)化層,為鈣質(zhì)弱膠結(jié),在9m以下透水率為4.6~7.31Lu?，F(xiàn)場施工發(fā)現(xiàn)10m以下仍為砂礫石中等透水層。3基防滲方案比選土石壩段壩基防滲長度為254.99m。閘段垂直防滲長度為111.23m。原設(shè)計(jì)防滲為閘前混凝土鋪蓋水平防滲及混凝土防滲墻垂直防滲,壩基采用混凝土防滲墻防滲,防滲墻深度為10m,墻寬0.6m。在混凝土防滲墻施工階段發(fā)現(xiàn),渠首段砂礫石層較厚,10m防滲墻底未探及礫巖層。此設(shè)計(jì)及時(shí)對防滲處理方案進(jìn)行修改,由于過深的防滲墻施工時(shí)成孔困難,施工工期較長,工程施工質(zhì)量難以保證。故對河床壩段及閘段防滲采用雙液(水泥-水玻璃)灌漿的方式進(jìn)行防滲,該方案施工安全簡便、快速、工期短、質(zhì)量好、效果快。雙液灌漿深度為防滲墻底以下10m。4墻后灌漿灌漿河床壩基段及攔河閘段垂直防滲混凝土防滲墻設(shè)計(jì)深度為10m,防滲墻下再進(jìn)行砂礫石帷幕灌漿,灌漿深度為防滲墻底10m,采用雙液(水泥-水玻璃)灌漿。4.1水玻璃與水泥增強(qiáng)配比灌漿施工工序?yàn)?測量定孔———鉆孔———清孔———壓水試驗(yàn)———灌漿———自下而上———清孔———封孔灌漿水灰比0.5∶1,在噴漿口同時(shí)注入水玻璃,水玻璃與水泥漿液的配比采用1∶5(重量比)。灌漿采用三序孔進(jìn)行施工:一序孔灌漿壓力不大于0.3MPa,二、三序孔灌漿壓力不大于0.5MPa。整個(gè)灌漿分層分段施工,采用套管護(hù)壁、清水沖洗、自下而上孔內(nèi)循環(huán)灌漿方式灌漿。灌漿分段長度為2m。先灌Ⅰ序孔,再灌Ⅱ序孔,最后灌Ⅲ序孔。4.2無定注灰量為1.5t時(shí)灌漿的結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)采用雙指標(biāo)進(jìn)行控制:指標(biāo)一為每米注灰量不大于1.5t,即當(dāng)每米注灰量達(dá)到1.5t時(shí)即停止灌漿;指標(biāo)二為在設(shè)計(jì)壓力下當(dāng)注入量小于1L/(min·m)時(shí),再延續(xù)30min,即可結(jié)束灌漿。5灌漿質(zhì)量檢查帷幕灌漿質(zhì)量檢查以檢查孔壓水試驗(yàn)成果為主,檢查孔的數(shù)量宜為灌漿孔總數(shù)的10%。一個(gè)單元工程內(nèi),至少應(yīng)布置一個(gè)檢查孔。帷幕灌漿檢查孔應(yīng)在下述部位布置:1)帷幕中心線上。2)巖石破碎、斷層、大孔隙等地質(zhì)條件復(fù)雜的部位。3)注入量大的孔段附近。4)鉆孔偏斜過大,灌漿情況不正常以及經(jīng)分析資料認(rèn)為對帷幕灌漿質(zhì)量有影響的部位。帷幕質(zhì)量檢查以檢查孔注水試驗(yàn)成果為主。結(jié)合灌漿成果分析,進(jìn)行綜合評定。檢查孔注水試驗(yàn)自上而下逐段進(jìn)行,以2m的孔段長控制,合格標(biāo)準(zhǔn)為砂礫石層灌漿后呂榮值≤10Lu。注水試驗(yàn)在每段灌漿完成14d后進(jìn)行。為保證其灌漿效果,特設(shè)9m試驗(yàn)段進(jìn)行灌漿做壓水試驗(yàn),以便及時(shí)調(diào)整灌漿要求。見表1,表2。壓水試驗(yàn)成果以透水率q表示,單位為呂榮(Lu)。定義為:壓水壓力為1MPa時(shí),每米試段長度每分鐘注入水量1L時(shí),稱為1Lu。若壓水壓力小于1MPa時(shí),按直線延伸方式換算。壓水試驗(yàn)成果按公式計(jì)算:式中:q為透水率,Lu;Q為壓入流量,L/min;P為作用于試段內(nèi)的全壓力,MPa;L為段長度,m。注水試驗(yàn)成果顯示,利用雙液(水泥-水玻璃)帷幕灌漿各檢查孔透水率均滿足防滲處理設(shè)計(jì)技術(shù)要求,且滿足規(guī)范要求。6工程運(yùn)行狀況采用水泥-水玻璃雙液灌漿,對深淺砂礫石地層防滲有著防滲性能好、無污染、漿液凝結(jié)時(shí)間短等特點(diǎn)。本工程砂礫石地層滲透系數(shù)達(dá)到10-2cm/s,屬強(qiáng)透水層,在此地基上修建高閘,對工程的安全有著非常不利的影響。采用防滲墻加雙液灌漿的處理方式,可有效減小作用在閘底板上的滲透壓力,降低閘基滲流的平均坡降,防止閘基發(fā)生滲流變形。臺蘭河一級電站攔河引水渠首自建