水库除险加固帷幕灌浆防渗技术应用研究

发表时间:2020/5/15   来源:《基层建设》2019年第33期   作者:王庭兰
[导读] 摘要:在水库除险加固工程中灌浆施工技术不仅可显著提升工程的稳定性与安全性,而且具有明显的生态、防洪与经济效益,为促进工程建设和水利基础设施的发展提供必要的基础。
        杭州万河建设有限公司  浙江杭州  311607
        摘要:在水库除险加固工程中灌浆施工技术不仅可显著提升工程的稳定性与安全性,而且具有明显的生态、防洪与经济效益,为促进工程建设和水利基础设施的发展提供必要的基础。文章根据工程实践详细探讨了某省某水库大坝的灌浆防渗处理技术及其质量控制要点,为其他类似工程的防渗处理和除险加固提供参考依据。
        关键词:除险加固;防渗技术;工艺流程;灌浆施工
        1.工程概况
        为了更加系统的掌握灌浆施工的工艺流程和控制要点,文章以浙江省某水利工程为例进行深入的分析。由黏土斜心墙建设而成的某水库大坝,坝顶宽6.0m、坝顶长135.0m,东北方向坝轴线角度为24°。另外,帷幕坝基的轴线长932.0m,下、上游坝坡分别为1:1.75、1:2.0。大坝右段上部和中端位置为坝基基岩的主要渗流岩层,其渗流率设计标准为低于5Lu,而在20-35m以下范围的坝中段基岩的渗水率为2.5Lu,沿河床向右岸方向渗透性呈逐渐减小的变化特征。
        2.帷幕灌浆防渗加固设计
        结合水库大坝实际状况和工程实践,在解决土城渗漏问题时灌浆施工技术具有较强的有效性与可行性,并且由于防渗效果明显、施工技术简单及建设成本低等优点,在防渗处理过程中该项技术得到越来越广泛的应用。
        2.1帷幕设置
        采用双排灌浆帷幕加固该水库坝基工程,帷幕设置的主要流程为:1)设渗流率在坝基右段处于11-45Lu,使用双排帷幕灌浆对右岸坡进行处理,灌浆底线以岸坡为基础逐渐上升,且最小值应保持在20m以上。2)对于20m以下的弱透水层以单排帷幕灌浆为主,且与左岸山基帷幕灌浆保持的连接,坝基右岸坡基岩面的透水率为1-5.0Lu之间,灌溉深度处于16-71m。帷幕内所能允许的坡降值决定了帷幕厚度T值的大小,厚度设计值的计算公式为:T=H/J(1)式中:H、J分别代表最大作用水头和帷幕的容许比降,根据实践经验通常将黏土浆的J值设定在3-4范围。蚀余红土层的厚度值在一般条件下的较小,为完成灌浆施工工艺可设置1-2个排灌浆孔,若超过25-30m的水头值应使用2-3排灌浆孔。另外,考虑以下方面设定孔距、排距与排数:在计算确定帷幕厚度时要充分考虑混凝土受库水的溶出性影响,所以在实际工程中该参数的设定值不宜较小,根据实践经验和技术要求应设定帷幕厚度值为0.25m以下,并以0.25m为最佳。另外,采用双排形式灌浆的模式具有更好的防渗效果,根据技术规范和工程实际情况将排距、孔距值分别设定为1m、2m。
        2.2左、右坝肩帷幕
        通过对水库大坝漏水问题的调查分析,一定厚度的碎裂石灰岩层分布于大坝的左、右岸坝肩,厚约7-15m,所以要采用双排设计模式为主并确保排距、孔距、排数、帷幕厚度等参数具有较好的一致性,根据技术规范和工程实际情况将排距、孔距值分别设定为1m、2m。同时,在内坡一级平台上进行帷幕灌浆施工作业,应当根据如下方式设置帷幕底高程:上、下游排深入层的取值区间分别为1-1.5m和3-5m之间,单位吸水量ω在下游排取值区间低于0.05L/min。
        3.施工技术工艺
        3.1工艺流程
        水库大坝基础采取单孔灌浆作业的施工流程,见图1。
 
        图1  水库大坝防渗的单孔灌浆工艺流程
        3.2钻孔、冲洗及压水实验首先,做好钻机就位和空位测方等灌浆施工的准备工作。采用必要的设备,如、全站仪以及水准仪等进行防线引点作业,上述工序完成以后采用电钻进行钻眼,并对空位钻眼及孔序、孔位的标记分别采用钢筋锲入和油漆标记。在开孔作业前要固定确定钻机平台必要时采用水平尺校准检验钻机底座是否满足工程规范要求。待完成钻机的固定处理后,应对其水平度、稳定性做进一步的检查,还应按照三点一线的原则检查天车、立轴、钻孔的位置。然后,做好埋设孔口管和盖板层钻井相关施工。一般条件下,底板混凝土的厚度因灌浆廊道不同而存在一定差异,然而实际工程中其厚度值整体上偏大,所以应当选择1-2m范围作为孔口管埋设的深度值。设置110mm大小的孔径为开孔管尺寸,下直径设定为90mm。另外,采用0.5:1的水泥浓浆沿孔内拴线注入镶设孔管中,适当的调整角度直至凝固,一般需要3d。一般情况下,在各个孔段钻孔完成后进行钻孔冲洗作业,对裂隙位置采用压力水冲洗,并以冲洗后回水清澈10min作为裂隙位置冲洗合格的检验标准。为达到该目标要求,施工人员的冲洗时间应在30min以上,且冲水压力最要控制在80%的灌浆压力附近,并保持在1MPa以下。通常条件下,压力试验的操作发生在裂隙冲洗作业之后,应当采用检查孔法、先导孔或压力水法等进行灌浆序孔,由于具有操作简单等优点这些方法在实际工程中的应用较为常见。
        3.3帷幕灌浆
        灌浆施工属于水库大坝防渗处理工程的重要环节之一,在作业之前应当封闭孔口,然后采用孔内循环的方法按照自上而下的原则灌浆,并且保持孔底和灌浆管之间的最大距离在0.5m以下。根据该方法进行灌浆作业时,通常设定回浆管压力值即为灌浆压力的设置值进浆压力等于纯压式灌浆压力应结合设计参数完成施工作业过程中灌浆压力的设定。另外,针对施工作业时可能存在的特殊情况,结合实际状况及时采取有效的处理措施。例如,针对发生串浆的问题,施工人员要采取限流、浓浆、降压及封堵等方法解决;针对发生中止灌浆的情况,为了在短时间内恢复施工应当立即采取解决措施。在灌浆施工过程中应特别注意的问题是,针对灌浆作业停止>30min的情况,施工人员应当在冲洗孔管口后方可进行灌浆。
        结束语
        综上所述,由于建设基础条件的不同使得同一水库工程不同部位灌浆防渗处理存在差异,因此在帷幕灌浆施工过程中施工技术人员应当严格按照相关规范进行施工作业,同时还要加强对后期的建设、施工质量检测,从而达到预期的灌浆效果,并为今后水库大坝的安全稳定运行及经济社会发展提供重要的保证。另外,针对施工作业时可能存在的特殊情况,结合实际状况及时采取有效的处理措施。在灌浆施工过程中应特别注意的问题,针对灌浆作业停止大于30min的情况,施工人员应当在冲洗孔管口后方可进行灌浆。
        参考文献:
        [1]黄兆友.高喷灌浆技术在水库大坝防渗加固施工中的应用[J].建材与装饰,2016(02):275-276.
        [2]张璐.高压旋喷灌浆技术在小型水库防渗加固中的应用[J].重庆三峡学院学报,2016,03(32):87-91.
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