王彩麗
(呂梁市水利勘測設(shè)計研究院 山西呂梁 033000)
太平水庫位于山西省臨縣湫水河中游,主要由攔河大壩、泄洪洞、泄洪輸水洞等組成;水庫大壩為均質(zhì)土壩,水庫正常蓄水位123.5 m,最大壩高28.5 m,總庫容536萬m3,是一座以防洪為主,兼顧農(nóng)業(yè)灌溉的?。?)型水庫。
壩體與左、右壩肩接觸部位存在滲漏問題:左壩肩壩體填土產(chǎn)生了不均勻沉陷,壩頭出現(xiàn)橫向裂縫;右岸河床靠近原古河槽位置有一條垂直大壩方向的巖石沖溝,溝底左側(cè)有一裂隙,滲水量較大,原截水槽局部未挖到基巖。表現(xiàn)為:大壩左岸下游壩坡高程115.19 m處滲水及相應(yīng)壩坡陰濕問題,大壩右岸下游壩坡高程110 m處塌坑滲水及相應(yīng)壩坡腳浸濕問題。
大壩左右壩端壩體及壩基砂卵石層采用塑性混凝土防滲墻、壩基采用帷幕灌漿進行防滲處理。
混凝土防滲墻軸線與大壩軸線重合,防滲墻厚80 cm,最大墻高33.3 m,總長144 m(其中左壩端60 m,右壩端84 m);根據(jù)實際情況,左右壩端防滲墻頂高程不同,左壩端高程128 m,右壩端為臺階狀,高程為103.2 m至124 m;防滲墻底深入基巖不少于1 m,防滲墻澆筑完成后,用黏土回填槽孔至壩頂,防滲墻鉆孔為槽形孔,槽孔長度6 m,要求塑性混凝土彈性模量不大于500 MPa,抗壓強度為 1.0~2.5 MPa,滲透系數(shù)不大于 1×10-6cm/s。
圖1 左壩端防滲設(shè)計
圖2 右壩端防滲設(shè)計
圖3 混凝土防滲墻槽孔布置詳圖
圖4 基礎(chǔ)帷幕灌漿孔布置詳圖
帷幕灌漿軸線與防滲墻軸線重合,長度與防滲墻長度相同,深度為7~19 m,與相對不透水層相接;設(shè)雙排灌漿孔,排距2.4 m,孔距2.5 m,采用梅花形布置;灌漿設(shè)計標準為透水率5 Lu。
防滲墻與帷幕灌漿整體布置見圖1、圖2,防滲墻槽孔布置與帷幕灌漿孔布置見圖3、圖4。
對灌漿工程中各類鉆孔分類統(tǒng)一編號,先進行下游排孔的灌漿,后進行上游排孔的灌漿,每排孔分三序施工;部分Ⅰ序孔作先導孔,孔距為Ⅰ序孔孔距的4倍,根據(jù)先導孔的施工效果,確定相關(guān)設(shè)計參數(shù)的合理性。
(1)鉆孔及沖洗。鉆孔采用150型地質(zhì)鉆機,土層及砂礫石層采用合金鉆頭,巖層采用金剛石鉆頭。鉆孔位置與設(shè)計位置的偏差不大于10 cm,保證孔向準確,孔壁平直完整;灌漿孔全程測孔斜,孔斜用測斜儀進行檢測,垂直的或頂角小于5°的帷幕灌漿孔,其孔底偏差值不得大于表1的規(guī)定:
表1 鉆孔孔底最大允許偏差值
頂角大于5°的斜孔,孔底最大允許偏差值可根據(jù)實際情況按表1中規(guī)定適當放寬,方位角偏差值不宜大于5°;鉆孔偏差不符合以上規(guī)定時,應(yīng)結(jié)合該部位灌漿資料和質(zhì)量檢查情況進行全面分析,如確認對帷幕灌漿質(zhì)量有影響時,應(yīng)采取補救措施。鉆進結(jié)束等待灌漿或灌漿結(jié)束等待鉆進時,孔口均應(yīng)堵蓋,妥加保護。
灌漿孔在灌漿前采用壓力水進行裂隙沖洗,沖洗壓力為灌漿壓力的80%,該值若大于1 MPa時,采用1 MPa,直至回水清凈時止。
(2)壓水試驗。先導孔及各次序帷幕灌漿孔的各灌漿段在灌漿前應(yīng)自上而下分段進行簡易壓水,簡易壓水可在裂隙沖洗后或結(jié)合裂隙沖洗進行;壓水試驗采用五點法或單點法。
(3)制漿。灌漿采用普通硅酸鹽水泥,水泥標號425,灌漿用水應(yīng)符合拌制水工混凝土用水的要求;集中制漿站制備水灰比為0.5:1的純水泥漿液,根據(jù)需要,可摻入一定的摻合料或外加劑;漿液在使用前過篩,輸送漿液流速在1.4~2.0 m/s之間。
(4)灌漿。采用循環(huán)式自上而下分段灌漿法,分段長度6 m,灌漿注意事項參見相關(guān)規(guī)范;應(yīng)保證灌漿管路暢通,并能夠承受一定的灌漿壓力,灌漿壓力應(yīng)逐級升壓,但不超過3.0 MPa;管道上安設(shè)壓力表,以對灌漿壓力實行監(jiān)測;灌漿漿液濃度由稀到濃,逐級變換;漿液水灰比及變換原則應(yīng)符合相關(guān)規(guī)定標準。
(5)灌漿封孔。封孔采用“分段壓力灌漿封孔法”,具體方法參見相關(guān)設(shè)計規(guī)范。
質(zhì)量檢查以檢查孔壓水試驗為主,試驗在相應(yīng)部位灌漿結(jié)束14 d后進行,一個壩段或一個單元工程內(nèi),至少應(yīng)布置一個檢查孔,采用自上而下分段卡塞進行單點法壓水試驗;檢查孔各段合格率應(yīng)符合規(guī)范要求。
原設(shè)計壩頂寬度6 m,不能滿足施工機械設(shè)備布置,為此將壩體防滲壩段壩頂高程降低1.5 m,施工平臺寬度可達12 m左右,滿足施工機械設(shè)備布置要求;或采用壩頂兩側(cè)搭設(shè)支架的方法加寬壩頂,形成施工平臺。
在平行于防滲墻軸線下游鋪設(shè)輕軌兩道,用于安設(shè)沖擊鉆機,另一側(cè)用來安放抓斗挖槽機、泥漿池及沉淀池,采用泥漿正循環(huán)法排渣。
防滲墻導向槽用混凝土澆筑,加少量鋼筋,槽寬80 cm,凈距允許偏差±0.5 cm且與防滲墻同一軸線,頂面高程高于壩面10 cm,以防地表水流入;導向槽必須直立、穩(wěn)固、位置準確。
(1)槽段劃分和定位。防滲墻軸線與大壩軸線重合,分為一期槽孔和二期槽孔,先施工一期槽孔,后施工二期槽孔,每個槽孔長6 m,分為兩個接頭孔,一個主槽孔和兩個副槽孔。
(2)固壁泥漿制作。拌制泥漿的黏土以黏粒含量大于50%,塑性指數(shù)大于20,含砂量小于5%,二氧化硅與三氧化二鋁含量的比值為3~4的黏土為宜,所用水以新鮮潔凈的淡水為宜;泥漿的性能指標和配合比、拌制泥漿的方法和時間及泥漿處理劑的品種和摻加率均應(yīng)通過試驗確定;并按規(guī)定配合比配制泥漿,加量誤差值不得大于5%。
(3)槽孔開挖。成槽采用3臺沖擊鉆機配合1臺抓斗挖槽機,沖擊鉆機主要用來造接頭孔和破碎槽底的巖層,抓斗挖槽機抓挖主副槽孔和清除較大粒徑沉渣;二期孔的混凝土接頭孔,應(yīng)在一期混凝土澆筑完24 h后開鉆;槽孔嵌入基巖的深度必須滿足設(shè)計要求,即不小于1 m。槽孔孔壁應(yīng)平整垂直,不應(yīng)有梅花孔、小墻等。
(4)終孔及清孔。清孔換漿選用泵吸法,清孔換漿結(jié)束后1h,應(yīng)達到規(guī)定的清孔標準,清孔換漿合格后,方可進行下道工序。
(5)塑性混凝土澆筑?;炷僚渲撇捎闷胀ü杷猁}水泥,水泥標號425,骨料選用礫石和中、粗砂,骨料粒徑不大于40 mm;混凝土入孔坍落度18~22 cm,擴散度34~40 cm,坍落度保持15 cm以上的時間不小于1 h;初凝時間不小于6 h,終凝時間不大于24 h;混凝土密度不小于2 100 kg/m3?;炷涟韬图斑\輸能力,不小于最大計劃澆筑強度的1.5倍,并保證澆筑連續(xù)進行,若因故中斷,時間不宜超過40 min;應(yīng)保證運至孔口的混凝土具有良好的和易性。
開澆前,導管內(nèi)置入隔離塞球;開澆時,先澆入水泥砂漿,再澆入混凝土,擠出塞球并埋住導管底端;槽孔混凝土連續(xù)澆筑,使混凝土面上升均勻,槽孔口設(shè)置蓋板,避免混凝土散落槽孔內(nèi),不符合質(zhì)量要求的混凝土嚴禁澆入槽孔內(nèi),防止入管的混凝土將空氣壓入導管。
防滲墻質(zhì)量檢驗采用注水試驗方式,左右岸各進行三孔試驗,經(jīng)檢驗,滲透系數(shù)均在設(shè)計要求范圍之內(nèi)。
混凝土防滲墻軸線與壩軸線重合,帷幕灌漿采用雙排孔,布置在混凝土防滲墻兩側(cè),帷幕灌漿孔孔軸線與混凝土防滲墻軸線間距1.2 m。帷幕灌漿上限高于防滲墻墻底0.5 m(即防滲墻嵌入帷幕灌漿內(nèi)0.5 m)。
太平水庫防滲工程于2007年完工,至今已運行近四年時間,防滲效果良好,水庫效益顯著提高。