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某水库除险加固工程坝基防渗帷幕灌浆施工探讨

时间:2011-9-18 20:41:42 点击:2579

  核心提示:案例:阳山县曹田坑水库除险加固工程。本文着重分析了该工程在大坝坝基帷幕灌浆施工过程中采用的施工工艺和施工技术及取得的灌浆防渗效果。 ...

    关键词:坝基灌浆施工;灌浆效果

  帷幕灌浆是在坝基的岩石或砂砾石地基中采用灌浆建造防渗帷幕的工程。帷幕顶部与坝体连接,底部深入相对不透水岩层一定深度,以阻止或减少地基中地下水的渗透。20世纪以来,帷幕灌浆一直是水工建筑物地基防渗处理的主要手段,对保证水工建筑物的安全运行起着重要作用。

  1 工程概况

  曹田坑水库在阳山县西北部,水库坝址地处阳山县岭背镇户稠村,所在河流为连江支流岭背河上游分支黄坌河的支沟,水库总集水面积约53.93 Km2。 属Ⅲ等中型水库工程,主要建筑物为3级,次要建筑物为4级。水库大坝为均质土坝,加固后坝顶宽5m,坝顶长140m,最大坝高29.52m,坝顶高程105.62m,由于坝基岩溶较为发育,渗流稳定不满足要求,2005年2月,广东省省水利厅组织有关专家对曹田坑水库安全鉴定成果进行了核查,以(《粤水管[2005]63号》)文同意水库大坝评定为三类坝,设计要求对坝基进行帷幕灌浆处理。

  2 灌浆施工

  2.1 灌浆孔的设计布置情况

  曹田坑水库大坝坝基帷幕灌浆轴线全长174.3m,由双排孔组成,每排83孔,排距1.5m,孔距2.0m,梅花型布置,钻孔深度为入岩体8m,要求深于q<5Lu单位线以下2m。每排分三次序进行施工,先灌下游排,再灌上游排。灌浆后要求基岩的透水率q小于5Lu;单位长度水泥注入量应小于10Kg/m;岩芯结合良好。

  2.2 施工方法简介

  施工顺序为:测量→布孔→设备安装→造孔→冲洗→压水试验→灌浆→封孔。

  2.2.1 施工测量。在施工前按监理部门提供的测量基准点、基准线及其基准资料和数据,与监理工程师共同校测基准点(线)的测量精度,并复核其资料和数据的准确性,根据提供的测量资料,对帷幕灌浆孔轴线进行实测。

  2.2.2 灌浆孔布置。按设计要求在防渗墙轴线上布置灌浆孔,分两排,每排Ⅲ序,排距1.5m,孔距2.0m,梅花型布置,孔位轴向偏差不得超过10cm,孔深为坝基以下25~35m,均达到设计帷幕灌浆底线。

  2.2.3 造孔。灌浆深孔、取芯孔和检查孔选用XY-Ⅱ型地质岩芯钻机www.lwabc.net,孔径56mm,硬质合金或金刚石钻头钻进,水做冲洗介质,每回次取岩芯,仔细量测钻杆、钻具、机上余尺长度,卡准每灌浆段长度。孔斜测量采用JXY-2型电动测斜仪量测钻孔斜率,每5m量测一次,不足5m的钻孔,终孔量测一次,根据量测结果决定是否对钻孔进行纠斜或封堵重钻。

  2.2.4 钻孔冲洗和压水试验。灌浆孔段在灌浆前采用压力水进行裂隙冲洗,直至回水清净为止,冲洗压力为灌浆压力的80%,大于1MPa时采用1MPa。先导孔采用单点法做压水试验,压力为灌浆压力的80%。压水时间不少于20min,每3~5m测读一次压入流量,以最终流量表读数作为计算流量,稳定标准符合下列标准之一时,即可结束。

  (1)当流量大于5L/min,连续4次读数其最大值与最小值之差小于最终值的10%。

  (2)当流量小于5L/min,连续4次读数其最大值与最小值之差小于最终值的20%。

  (3)连续4次读数,流量均小于0.5L/min。

  2.2.5 灌浆方法。帷幕灌浆工程按分序加密的原则进行,分Ⅲ序,先进行Ⅰ序孔,Ⅱ序孔次之,最后进行Ⅲ序孔施工。灌浆采用自上而下分段卡塞法灌浆,第一段(接触段)2m,以下每段长均为5m,段长小于8m的可按一段完成。为了避免浆液沉淀,堵塞裂隙,用0.6寸水管做射浆管,射浆管距离孔底不超过0.5m。

  2.2.6 灌浆材料。采用42.5(R)普通硅酸盐水泥,要求材质新鲜,细度要求为80μm的方孔筛的筛余量不大于5%,每批水泥应做好水泥细度试验,并做好记录,每批水泥要求有产品出厂合格证、检验合格证,并抽样由监理部门指定的试验室做检验。

  2.2.7 灌浆设备和机具。制浆设备为自制的450L高速搅拌机(1500转/分),浆液搅拌完后通过过滤网,灌浆泵选用BW250/50型三缸往复式柱塞泵,输浆管路采用1.5寸高压胶管,胶管最大承受压力10MPa,灌浆泵和灌浆回浆管处均安装压力表,压力表定期检测,压力表与管路之间设有胶皮隔离装置,灌浆栓塞采用橡胶式和气馕式。

  2.2.8 制浆。灌浆材料必须称重,误差不大于5%,纯水泥浆液的搅拌时间不少于30s,浆液使用前应过筛,自制备到用完时间小于4h;浆液温度保持在5~40℃之间。

  2.2.9 灌浆压力。灌浆压力按设计要求,并根据生产性灌浆试验由设计进行调整。灌浆开始后,在尽可能短的时间内达到设计压力,使整个灌浆过程尽可能地在规定压力下进行。

  2.2.10 浆液浓度。灌浆浆液浓度应由稀到浓,逐级变换。水灰比采用5:1、3:1、2:1、1:1、0.8:1、0.6:1、0.5:1七个比级,开灌水灰比采用5:1。

  2.2.11 浆液变换。

  (1)当灌浆压力保持不变,注入率持续或减少时,或当注入率不变而压力持续升高时,不得改变水灰比;

  (2)当某一比级的浆液注入量已达到300L以上或灌注时间又达1h,而灌浆压力和注入率无改变或改变不显著时,改浓一级;

  (3)当注入率大于30L/min时,根据具体情况越级变浓;

  (4)当灌浆压力或注入率突然改变较大时,立即查明原因,采取相应段处理措施。

  2.2.12 灌浆结束标准。在灌浆规定压力下注入率小于0.4L/min时,持续灌注60min或注入率小于1L/min,继续灌注1.0h,灌浆可以结束。

  2.2.13 封孔。灌浆结束后,采用分段压力灌浆封孔法封孔,用灌浆泵压入水灰比0.5:1的浓水泥浆,浓封完毕后,待凝3d,孔口上部空余部分采用粘土球扎实封孔。

  3 灌浆效果分析

  3.1 单位注入量分析

  下游排一序孔平均单位注入量为189.6kg/m,二序孔平均单位注入量为157.9 kg/m,三序孔平均单位注入量为119.6kg/m;上游排一序孔平均单位注入量为77.9kg/m,二序孔平均单位注入量为75.7 kg/m,三序孔平均单位注入量为72.8 kg/m。结果显示各序、排之间的单位注入量有规律递减,符合正常灌浆规律,表明帷幕灌浆效果是显著的。

  3.2 检查孔压水成果分析

  根据设计要求,帷幕灌浆检查孔布置在帷幕中心线上,检查孔的数量不少于总孔数的10%,孔深与基本孔相同。经业主、设计、监理同意,本工程布置检查孔24个,为基本孔数量的12.9%。灌浆前的简易压水试验结果显示帷幕灌浆范围岩层透水率为6~36 Lu,检查孔压水试验显示各段均透水率小于3Lu,满足设计小于5Lu的标准,说明灌浆质量和防渗效果良好。检查孔压水试验情况详见下表:

  3.4 单元工程质量评定

  根据现行的《单元工程评定标准》对帷幕灌浆施工工序质量进行评定:共划分17个单元工程,全部合格。优良单元工程11个,占64.7%。

  4 总结

  曹田坑水库大坝通过坝基帷幕灌浆加固,已彻底解决了因坝基岩溶较发育导致渗流不稳定的问题,消除了安全隐患。帷幕灌浆技术在坝基防渗处理中具有投资小、见效快、设备和技术简单、操作方便等优点,已经被广泛的运用。但帷幕灌浆工程是地下隐蔽工程,要从以下几个方面控制施工质量

  4.1 开工前应编制详细的施工组织设计,钻孔和灌浆施工应严格按规范规定的工艺流程进行;

  4.2 加强对灌浆机械设备及仪表的检查及保养;

  4.3 严格按规范规定对浆液进行定量、定时检测以保证其质量;

  4.4 钻孔、灌浆、压水试验的原始记录要齐全,作为质量评定及验收的依据。

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作者:网友 来源:网络

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