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高噴灌漿在水庫除險加固中的應用
一、 概 述
二道河子水庫位于內蒙古自治區(qū)赤峰市松山區(qū)西路嘎河中游,水庫大壩為均質土壩,壩址左岸黃土包及溢洪道一帶呈雙層結構,上部為砂壤土和壤土,下部為砂卵礫石層;壩基覆蓋層為砂卵石,并與黃土包下砂卵礫石層相互貫通,透水性強,滲透系數(shù)為82~127m/d,砂壤土和壤土的滲透系數(shù)為0.24m/d。這樣的土層結構使大壩左岸黃土包和左壩端滲流不穩(wěn)定,當庫水位較高,蓄水時間較長時,左岸黃土包下游出現(xiàn)大面積漫浸,左壩端下游排水體下有集中滲流出現(xiàn),伴有流水聲,嚴重威脅著水庫大壩的安全。經(jīng)過反復論證分析,決定采用高噴灌漿技術對該水庫進行除險加固。 二、高噴灌漿防滲板墻施工設備及施工工藝 1.施工設備 主要施工設備為:造孔系統(tǒng)、高壓水系統(tǒng)、壓縮空氣系統(tǒng)、制漿供漿系統(tǒng)、提升噴射系統(tǒng)和檢測系統(tǒng)。 2.施工工藝 高壓噴射灌漿施工工藝流程見圖1。
根據(jù)設計防滲板墻施工軸線和孔距確定孔位,并作好地面樁標記。鉆頭φ150mm,泥漿護壁,泥漿材料為鈣質膨潤土、黏土、黃土、細砂等。攪拌漿液采用聯(lián)合攪漿機制漿,泥漿泵供漿,要求漿液拌合均勻,比重穩(wěn)定。漿液材料為純水泥漿,水泥為普通硅酸鹽水泥。
噴射灌漿,將高噴管下入到孔內,按造孔記錄及設計板墻底線控制下入深度,然后啟動高壓水泵、空氣壓縮機,攪漿機供漿,同時全面檢查各管路是否封閉,水、漿、氣壓力及流量是否符合設計參數(shù)要求,噴射管的噴射方向是否對正。啟動設備3min后,待水泥漿從孔口返漿,再按設計提升速度開始提升。噴射灌漿結束后,進行靜壓回填灌漿,至液面不析水、不下沉為止。
三、用圍井試驗確定施工參數(shù)
1996年在壩后的地質條件與壩址相近的地段做了一個五邊形試驗圍井,圍井邊長1.2m,孔深11.1~15.06m,其中土層厚3.7m,砂礫石層厚6.8m,基巖平均埋深10.5m。
試驗中對不同地層的提升速度、擺動角度及水、氣、漿等各項技術參數(shù)進行測試,凝固14d后,進行注水試驗,然后全部挖開檢查,發(fā)現(xiàn)板墻噴射均勻,連接牢固。其中土層高噴墻體厚度5~7cm,噴嘴雙面有效長度6.55~7.4m;砂礫石層擺角形成墻體厚度30cm以上,雙面有效噴嘴噴射長度為2.7~3.0m,全部滿足設計要求。
經(jīng)研究論證后確定:高噴板墻孔距為1.1m,灌漿軸線與噴射軸線夾角為30°,墻體采用折線連接,砂礫石層和土層全部采用擺噴,擺角為25°。鉆孔孔斜率必須小于1%,墻體厚度大于20cm,墻體強度大于70MPa,墻體滲透系數(shù)小于A×10-6cm/s。
四、高噴防滲板墻的施工
二道河子水庫除險加固的主體工程為高壓噴射灌漿防滲板墻。1996年完成了37m試驗段的施工,1997年又完成了另外37m及50m試驗段。1998~2000年,防滲板墻的施工全面展開,3年間進行了564m設計軸線高噴防滲板墻的施工,共計完成鉆孔626孔,鉆孔總進尺為24777.14m,灌漿總延米為19532.58m,共使用水泥13441.5t。
該防滲板墻設計采用折線連接,分兩序孔進行施工,第一序孔造孔及噴射灌漿完畢,等待14d后,再進行第二序孔的造孔及高噴灌漿的施工。具體墻體連接見圖2、圖3。
五、特殊情況處理
1.漏漿處理
在二道河子水庫大壩高噴灌漿防滲板墻的施工中,有很多孔發(fā)生了漏漿現(xiàn)象,說明大壩基礎存在嚴重的集中滲流區(qū)及流沙區(qū),對水庫大壩的穩(wěn)定十分不利。因此發(fā)生漏漿時,視嚴重程度采取了停止提升或放慢提升速度的辦法,讓漏漿地層充分灌滿水泥漿,從而達到灌漿的目的。在二序孔的鉆孔中,取出了固結良好的類似混凝土的水泥芯,因而用此方法處理漏漿切實可行。
2.孤石處理
二道河子水庫大壩基礎以砂礫石為主,存在有個別大的孤石。高噴過程中,根據(jù)鉆孔記錄,在噴至孤石深度時,采取上、下50cm加大擺角、放慢提升速度的辦法,充分將孤石用水泥漿包住,從而達到板墻充分連接的目的。
3.事故停噴
如在高噴過程中發(fā)生停電等停噴事故,再次開噴時則采取復噴的辦法,解決因停噴造成的板墻連續(xù)性問題。
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