摘要:在水利水电工程中,进行水库加固和大坝防渗的一项常用技术就是灌浆技术,其具体的种类繁多,使用时必须结合水库的实际情况,运用合理的灌浆技术进行施工。目前,灌浆技术已成为水利水电工程大坝建设的一个重要内容,对其进行分析和研究具有重要意义。基于此,文章结合某水利工程实例,针对高压喷射灌浆技术在水利工程中的应用进行了分析,以供参考。
关键词:高压喷射灌浆技术;水利水电工程;应用
1工程概况
某水库流域面积650km2,现状库容2720万m3,兴利库容1575万m3,是以防洪灌溉为主的综合性利用的水利工程。以粘土心墙砂壳堆石坝为坝体,坝顶高507.30m,最大坝高50.30m,坝顶长274m,原坝顶宽6m。防浪墙顶高程509.50m,大坝上、下游边坡均分为四级,各级间设载台,台宽1.5~2.0m。粘土心墙顶高程505.8m,顶宽2.0m,上下游坡面比均为130.3,粘土心墙底部为梯形齿墙槽,深入坝基砂砾石层6.0m,坝前粘土铺盖长146.6m,铺盖的厚度由靠心墙部位的9.5m向库区递减为2.5m。水库建成蓄水后,相继出现大坝心墙裂缝和坝基漏浑水问题,主要有以下几个方面的原因:
(1)受沉降和冲刷的影响,坝体心墙局部位置由于质量偏差,部分地方出现裂缝现象;
(2)坝基覆盖层厚达32m,透水性很强,管涌现象容易产生;
(3)由于左坝头基岩破碎,绕滲现象比较严重。
考虑到上述原因,经专家研究决定,工程釆用高压喷射灌浆加帷幕灌浆的设计方案。
2工程地质情况
由于坝址地质原先的资料是根据大坝上下游的地质勘探而推出来的,与实际地层有较大的出入,为进一步取得更为详细的地质资料,把一序孔作为先导孔进行地质勘察,取得大致钻探结果:0+068~0+128为主河床段,最大砂卵石厚度32m,测算K值超过2400m/d,最大孤石直径4.5m。地层分层明显,由上而下简述如下:
(1)0~54m是粘土心墙,黄褐色,0~35m、45~53m结构致密,中部35?45m结构较松软。
(2)54~55m是一中粗砂垫层。
(3)55~60m是一层密度较大的卵石层,卵石含量大于50%,粒径一般在10cm左右,最大60cm,细颗粒含量很少,漏浆严重,20min后坝后即漏出浑水。
(4)60~68m是粘土夹卵石地层,不同孔位卵石含量差异比较大,卵石含量10%~20%,粒径一般小于20cm,64~66m有缩孔现象,出现漏浆现象。
(5)68~75m和(3)中地层得情况比较相似,卵石粒径最大100cm,出现严重的漏浆现象。
(6)75~80m含大孤石比较多,灰黑颜色,直径在2m以上,出现漏浆现象。
(7)80~82m是砾石层,粒径小于10cm,出现严重漏浆现象。
(8)82m以下是石英砂岩,结构是比较完整的。
3高喷灌浆设计
根据设计方案,墙体结构型式防渗墙釆用单排旋喷桩技术进行套接,孔距定为0.5m。高喷灌浆参数及技术指标,根据围井试验的成果,采用以下高压喷射灌浆参数:①高压浆流量160L/min,实际工作压力大于36MPa;②水泥浆比重大于1.45;③气压力1MPa,气流量90m3/h;④提升速度10~20cm/min,转动速度10~20cm/min;⑤钻孔斜率小于50,孔位偏差小于2cm;⑥墙体渗透系数小于10-5cm/s,R284~10MPa,E小于103MPa,J大于80,最小墙厚大于0.4m。
4主要施工设备
钻孔釆用600型以上地质钻机,工程300钻机泥浆固壁回转钻进,结合不同地层的实际情况,采用不同的钻具进行操作,砂卵石层的钻机利用牙轮钻头和金刚石钻头复合钻具,钻进速度快,成孔率高。
高压喷射灌浆的施工设备,做了两个方面的技术改进。
(1)釆用自动行走,并且可以磨盘转动喷射管的高压喷射灌浆台车,同时试制出二管法导流器。
(2)釆用大流量高压射浆设备,以满足地层喷射的需求。主要设备包括YGP-5型高压喷射灌浆台车、QB-50型高压泥浆泵和3LCI-15/6型空压机。
5高喷灌浆施工
高喷灌浆施工工序,每一序孔之间的间距长度分别为8m、8m、4m、4m、2m、2m,为了避免了施工的干扰,围井以左施工段拥有各次序孔的数目,依次为:11个、10个、21个、40个、39个;围井以右分三序施工的高压喷射灌浆孔21个,共计完成高压喷射灌浆182个。喷射灌浆施工按顺序分为十步进行。
(1)开孔,施工人员首先确定需要施工的孔号,机台人员做好钻机就位、整平等准备工作。
(2)施工前需要确定心墙的厚度,并确定旋喷墙顶的高程。
(3)下套管,技术人员根据新土心墙的厚度和旋喷墙顶的高程来计算套管长度,这样就能确保心墙的损坏。
(4)在砂卵石层的钻进,下完套管厚后,换牙轮钻头、金刚石复合钻头,钻入砂卵石层,当到达基岩界面后,就可以确定基岩面的深度了。
(5)基岩钻进,换金刚石钻头钻取基岩,并检查岩芯确认基岩。
(6)测斜,终孔后进行测斜。
(7)做好喷射灌浆的准备,根据孔的深度量取喷射管长度,确定已下入孔底,高压喷射浆的设计参数必须符合规范要求。
(8)在高压喷射灌浆的整个施工过程中,监理人员须旁站监督,做好施工记录,尽快做出处理意见。
(9)拔套管,高压喷射灌浆结束后,拔出套管。
(10)封孔,现场调配好封孔浆液,进行机械封孔。
整个施工过程均由监理工程师认可。
6质量检查
采用检査孔注水试验及室内试验的方法,釆用布设检查孔的形式对可能存在质量问题的位置进行检查,共布置5个检查孔,其桩号分别为0+122.75、0+092.25、0+067.75、0+102.25、0+073.75,对应的编号分别为检1、检2、检3、检4、检5,在主河槽的位置进行基本布置。
注水试验要求每3m一段,由于对钻孔在砂卵石层墙体内无法进行封闭,实际计算段长是在第一段10m(墙段5m不单独做试验,加上砂卵石层第一段5m共的基础上以5m为级数逐渐递加的,因此计算所得K值能反映钻取墙体长度范围内的综合渗透性。注水试验实际完成15段,K值绝大部分为1x10-6cm/s,最大为8.33x10-6cm/s,最小为7.57x10-7cm/s,均满足设计要求。利用检查孔取芯样品进行了抗压、抗渗两项指标的试验。平均抗压强度分别为17.58MPa、18.53MPa。测算K值分别为1.55x10-8cm/s、2.13x10-8cm/s,满足了设计要求。
7效果与评价
通过多年的观测,并对滲流量、水位的观测结果进行分析,该工程的施工效果非常显著。此外,从水库的水位变化情况可以看出,工程施工堵漏效果也良好。据相关资料记载,以往,在同等来水量的情况下,水库即使不放水,水库的水位每天也要下降约1.1cm,在水库向自来水公司供水0.25m3/s的情况下,水库的水位每天还能保持上升约1.1m,经相关部门计算,每天可节约3.5万m3的水量,取得良好的经济效益。
8结语
水利水电工程大坝的灌浆施工技术对工程施工质量有着直接影响,对工程的整体质量和使用寿命具有决定性作用。在水利水电大坝施工中,应用灌浆技术,具有明确的要求。施工单位和项目负责人要依据具体工程背景, 对灌浆方法进行合理选择,并对施工过程进行严格控制, 达到良好的施工效果,保障整体工程质量,提高水利水电工程的服务性能,使水利水电工程时刻处于安全稳定的运行状态,充分发挥其社会效益。
参考文献
[1]旦增.高原地区水利水电工程施工中高压喷射灌浆技术的应用[J].华东科技(综合),2019(4):0207-0207.
[2]时运本.帷幕灌浆施工技术在水利水电工程施工中的应用[J].科学与财富,2019(17).