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高喷灌浆在水库防渗中的应用

时间:2022-04-09 15:13:00 浏览量:
 

陈长富

(江门市水利水电勘测设计院有限公司,广东 江门 529050)

摘要:高喷灌浆技术60年代末始创于日本,它是在化学注浆法的基础上,采用高压水射流切割技术而发展起来的。它以水泥为主要原料,不会造成环境和地下水的污染,且耐久性较好,适用土层范围广,常被用于水库地基防渗。广东省江门市新会区东方红水库高喷灌浆深度达66.4m,采用单排布孔,通过采用增大灌浆压力及提高施工技术要求等综合措施,工程获得了成功,取得了较好的经济效益。

关建词:高喷灌浆;东方红水库;地基处理;砂砾石地基

中图分类号:TV543          文献标识码:A        文章编号:1674-0432(2010)-08-0233-1 1 工程概况

东方红水库位于广东省江门市新会区的崖门镇古兜山脉北脉,水库枢纽工程主要建筑物有主坝一座、副坝一座、溢洪道二座、有压输水隧洞一条。水库坝址以上的集雨面积38.6km2,正常蓄水位为38.0m(珠基,下同),校核洪水位41.15m,总库容2750万m3,是一座以灌溉为主,兼顾防洪、发电等综合利用的中型水利工程。根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252-2000),东方红水库除险加固工程等别为Ⅲ等,其主要建筑物为3级,次要建筑物为4级。

水库主坝为均质土坝,坝顶长200m,宽6m,最大坝高40 m,坝顶高程为43.0m,坝后地面高程4.50m,主坝中间57.5m长为主河槽段。根据地质报告揭示,主坝土层分布从上至下依次为人工填土层、冲积层(包含冲积粘性土和冲积砂砾石两个亚层)、坡残积土层、微风化花岗岩层。冲积层全部分布于主河槽段,主河槽段坝基冲积砂砾石层最大厚度达26.4m,层底高程最底-26.14m,粒度一般从上而下变粗,上部中砂或粗砂,下部粗砂或细砾,砂、砾粒度分布范围较小,为不良级配粗砂或细砾,不均匀系数在2.6-6.3之间,稍密,属强透水层,其渗透系数平均值为i×10-1cm/s,临界坡降0.71-0.87,为水库的主要透水层,冲积层下为微风化花岗岩层。主坝后坡坡面在库水位达36m高程时,出现牛皮胀,坝脚外30m左右的鱼塘,塘底可见多个小管涌,严重影响土坝安全。

主坝坝基渗漏不仅影响工程效益,更直接影响到水库大坝的安全,因此,水库除险加固的主要难点在于解决主坝坝基渗漏问题,经过工程经济技术论证,最终决定采用高喷造截渗墙方案。

2 高喷灌浆设计

2.1 灌浆孔布置

高喷灌浆一般情况下深度大于30m,宜采用两排或三排旋喷套接,由于本工程资金较紧,考虑到本工程地质条件为砂土不良级配,标贯击数10<N<15,成桩质量较好,加之本工程最大水头也就43m左右,故初步认为采用单排旋喷套接,并通过加大灌浆压力及严格控制工程施工是可以达到目的的。工程设计前在坝后主槽部位做旋喷试验,以确定设计技术参数,经试验采用较大压力,桩径可以达到1.7m左右,基本可以达到工程要求。

高喷灌浆在主河槽段进行布孔,沿主坝坝轴线布置一排,终孔孔距1.25m,孔底进入微风化花岗岩1m, 孔深43.0-67.4m,总共布置高喷灌浆孔47孔,高喷防渗墙长57.5,灌浆总进尺1036.25m。

2.2 灌浆技术要求

高喷灌浆材料采用水泥浆,并掺入2%的水玻璃和15%的膨润土,水泥采用42.5级或以上普通硅酸盐水泥。高喷灌浆全部采用旋喷,分三序进行,采用双管法,高喷灌浆主要技术参数见表1。

2.3 施工技术要求

坝轴线允许误差1cm,孔位误差不超过2cm,钻孔前必须选一部分高喷孔作为先导孔,分层界面取芯,孔深进入基岩1.0m取芯,核对地层,钻孔机体要平稳、牢固,每钻进5m测量机体、立轴垂直一次,孔斜率不大于0.5%,钻孔终孔后用新浆液将孔内岩粉置换干净,保证高喷顺利下管, 钻进过程中要详细记录地层变化、漏浆位置、深度、时间,记录表经监理、技术员、机台长签字后当天送交技术组。

表1 高喷灌浆主要技术参数表

压缩空气

压力(MPa)

0.6~0.8

水泥浆

流量(m3/min)

0.8~1.2

压力(MPa)

35~40

流量(L/min)

80

密度(g/m3)

1.4~1.5

回浆密度(g/m3)

≥1.3

提升速度

cm/min

5~10

旋喷转速

r/min

8

 

施工要严格分三序进行,逐渐加密,灌浆施工间隔时间不小于24h,喷射过程中对冒浆情况、漏浆位置、深度、时间要详细记录,因各种原因使喷射中断超过30分钟,恢复喷射时,要下落0.5m再开喷;超过2h,恢复喷射时,要下落0.7m再开喷。每孔喷浆结束前,要进行终喷充填,终喷后用水泥浆液将孔内充填满,直到孔口浆面不再下沉为止。

3 灌浆质量验收

灌浆质量验收采取两项标准,第一,后坡牛皮胀消除,坝后明流消失,坝后塘底管涌消失。第二,采用围井注水试验,要求实测渗透系数不大于1×10-5cm/s。围井定位综合考虑地层情况、漏浆情况等确定,围井试验要求在高喷灌浆结束后7d进行,由设计会同监理等单位一起确定围井试验位置,围井封顶做注水试验。

4 结语

东方红水库高喷灌浆按规范要求在漏浆量大的位置布置了一个围井,经注水试验,实测渗透系数为i×10-6cm/s,达到了设计要求;2010年6月,东方红水库水位已达到正常蓄水位38.00m高程,坝脚无任何渗漏发生,说明水库高喷灌浆是成功的。东方红水库高喷防渗墙灌浆,结合地基实际地质情况,采用增大灌浆压力,严格要求施工等综合措施,最大高喷深度达67.4m,采用单排布孔,工程没进行补灌,一次性取得成功,取得了较好的经济效益。

 

参考文献

[1]水利水电工程高压喷射灌浆技术规范.中华人民共和国电力行业标准.

[2]梁炯鋆.锚固与注浆技术手册[M].中国电力出版社.

 

    作者简介:陈长富(1974-),男,河南安阳人,就职于江门市水利水电勘测设计院有限公司,工程师,研究方向:水利水电建筑工程设计。

 

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