帷幕灌漿在砂卵石壩基防滲加固中的應(yīng)用價(jià)值分析

田 原

(遼寧省水利水電科學(xué)研究院，沈陽110003)

帷幕灌漿在砂卵石壩基防滲加固中的應(yīng)用價(jià)值分析

田 原

(遼寧省水利水電科學(xué)研究院，沈陽110003)

目前較為常用的壩基防滲處理方法有高壓噴射、帷幕灌漿以及混凝土防滲墻。高壓噴射灌漿適用性強(qiáng)、施工占地面積小、施工過程靈活性高，但專業(yè)性要求極高，與下部基巖帷幕灌漿工序銜接難度大，加大了對(duì)工程進(jìn)行檢測(cè)難度，減少了有效檢測(cè)手段使檢測(cè)工作不全面。這些都導(dǎo)致工程所需工期長(zhǎng)、造價(jià)成本高，在一些大型的混凝土或砌石體為擋水建筑物的加固、改建工程中并不適用。比起高壓噴射帷幕灌漿兼具適應(yīng)性能強(qiáng)的同時(shí)，施工更為方便、對(duì)于施工中的問題能更快更好的處理，節(jié)省投資提高了工程效率。文章以某水庫為例，分析帷幕灌漿在砂卵石壩基防滲加固中存在的應(yīng)用價(jià)值。

帷幕灌漿;砂卵石壩基;防滲加固;灌漿效果;應(yīng)用價(jià)值

0 引言

20世紀(jì)60年代，開始加強(qiáng)對(duì)中小型水庫和攔河堰壩的建設(shè)，但由于當(dāng)時(shí)科學(xué)技術(shù)不發(fā)達(dá)導(dǎo)致工程所需的大型開挖、運(yùn)輸和抽排水機(jī)械設(shè)備物資十分匱乏。

加上受技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)低、建設(shè)管理知識(shí)不足等因素的影響，在許多原有的壩基河床砂卵石覆蓋層中都存在開挖、清理不徹底的問題，都是導(dǎo)致水庫、堰壩在蓄水之后發(fā)生滲漏情況的根本原因，在情況嚴(yán)重時(shí)還會(huì)危及大壩安全。

1 水庫壩基砂卵石覆蓋層特點(diǎn)

在某水庫除險(xiǎn)加固施工過程中，在改造工程的勘探和施工過程中發(fā)現(xiàn)了砂卵石層，它的特點(diǎn)是級(jí)配不良、大粒徑組較之小粒徑組明顯較多、透水性強(qiáng)。

其中某水庫攔河壩基中的砂卵石層厚度為0.8～6.3 m，透水性從中等到極強(qiáng)程度不等，砂卵石最大粒徑超過110 mm。

由于該壩基含泥量少，在利用帷幕灌漿進(jìn)行打孔工作時(shí)，循環(huán)液損失量嚴(yán)重，絕大部分甚至直接從孔底段的砂卵石層的空隙中直接滲漏［1］。經(jīng)壓水測(cè)試之后，發(fā)現(xiàn)其最大透水率為845.5 Lu。

2 水庫除險(xiǎn)加固工程的施工

在本次利用帷幕灌漿進(jìn)行壩基防滲加固處理時(shí)，采取了以下主要參數(shù)和施工工藝，參照類似的工程經(jīng)驗(yàn)通過了灌漿測(cè)驗(yàn)，順利完成了加固工程并達(dá)到了預(yù)期效果。

2.1 主要施工參數(shù)

主要施工參數(shù)包括:孔深與段長(zhǎng)、孔距、排數(shù)與排距和孔序與排序。

2.1.1 孔深與段長(zhǎng)

初次深入砂卵層的深度在1～2 m處即可，之后都必須控制在2～4 m處。進(jìn)入基巖時(shí)，與基巖接觸段長(zhǎng)為0.6～1.9 m。可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)所存在的砂卵石厚度做適當(dāng)調(diào)整?；鶐r段灌漿工作會(huì)依據(jù)我國(guó)《水工建筑物水泥灌漿施工技術(shù)規(guī)范》相關(guān)要求進(jìn)行合理施工［2］。

（2）外貿(mào)供給側(cè)改革可以促進(jìn)廣州外貿(mào)企業(yè)在全球范圍的資源配置優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)“帕累托”。廣州外貿(mào)供給側(cè)改革強(qiáng)調(diào)通過進(jìn)一步深入理順廣州粵區(qū)域內(nèi)的內(nèi)生價(jià)格機(jī)制，盤活廣州外貿(mào)的一系列沉淀資源，促動(dòng)廣州外貿(mào)資源實(shí)現(xiàn)由低效部門向高效部門轉(zhuǎn)移這一路徑，激活廣州外貿(mào)企業(yè)的活力特別是提高M(jìn)MR（Motivation Morale Rate）。

2.1.2 孔距

就本次帷幕灌漿工程中考慮到當(dāng)?shù)厣奥褜拥牧鲃?dòng)情況并在合乎防滲要求下決定，孔距采用2.5 m。

2.1.3 排數(shù)與排距

結(jié)合當(dāng)?shù)貕位奥咽瘜雍穸?、滲透性進(jìn)行分析之后，通過試驗(yàn)從而確定本次工程中所需灌漿排數(shù)。

當(dāng)覆蓋層厚度過大、透水性過強(qiáng)的地段時(shí)，可增加排數(shù)以達(dá)到預(yù)期效果［3］。本次工程排距安排在1.6 m。

2.1.4 孔序與排序

在雙排帷幕施工時(shí)，先對(duì)下游側(cè)排進(jìn)行施工，完成之后開始上游側(cè)排施工。每排灌漿分3次進(jìn)行鉆灌，分別命名為施工Ⅰ序孔、施工Ⅱ序孔以及施工Ⅲ序孔［4］。等到前序施工完成，才能進(jìn)行后序施工。

2.2 主要施工工藝

主要施工工藝包括:造孔、洗孔、壓水試驗(yàn)、灌漿方式、灌漿材料和漿液的變化變換和封孔。

2.2.1 造孔

由于本次工程是砂卵石壩基，因此在造孔時(shí)將采用金剛石鉆頭進(jìn)行鉆孔工作。在鉆孔時(shí)為避免打孔周圍砂卵石塌落，需利用單管清水鉆進(jìn)減少造孔時(shí)的進(jìn)水量。

2.2.2 洗孔

在砂卵石層段，無論有無回水情況都可沖洗10 min。若遇到回水情況，在回水清澈之后才開始清洗。

2.2.3 壓水試驗(yàn)

對(duì)每孔各灌漿段都要進(jìn)行簡(jiǎn)易壓水測(cè)試，時(shí)長(zhǎng)20 min即可。灌漿壓力為平時(shí)孔內(nèi)壓力的85%。當(dāng)流量≤40 L/(min·m)時(shí)，測(cè)試時(shí)間可適當(dāng)縮短。

2.2.4 灌漿方式

從上到下，形成循環(huán)的灌漿式。

2.2.5 灌漿材料和漿液的變換

當(dāng)單位進(jìn)漿量增大或維持不變、灌漿壓力保持不變時(shí)，在注入開灌水灰比漿液達(dá)到400L之后，漿液每次都要比上一次進(jìn)漿變濃一級(jí)。當(dāng)吸漿量過大時(shí)，可用灌灌停停、濃漿待凝等方式有效避免泥漿擴(kuò)散半徑增大，從而保障灌漿質(zhì)量［5］。

2.2.6 封孔

在完成所有孔內(nèi)灌漿工作、待漿液凝固結(jié)束后，才能將孔內(nèi)積水放出。

濃水泥漿可用于基巖及混凝土，黏土心墻用黏土即可完成封孔工序。

3 水庫除險(xiǎn)加固工程灌漿效果分析

以某水庫除險(xiǎn)加固工程為例，對(duì)灌漿效果進(jìn)行分析。灌漿材料注入量、孔壓水測(cè)試、灌漿前透水率是帷幕灌漿效果的主要分析對(duì)象［6］。

某水庫主壩為黏土心墻砂殼壩。某水庫總庫容為1 584萬 m3，壩高約16.9 m，壩頂總長(zhǎng)270 m，采用套井回填黏土為壩體防滲加固。受透水性極強(qiáng)的砂卵石層影響，在套井施工時(shí)底部曾涌入大量流動(dòng)水導(dǎo)致塌孔，入巖與巖基在套井時(shí)無法形成防滲閉合圈。

綜合考慮，決定在砂卵石頂面上方0.4～0.7 m處進(jìn)行底端套井工作，下方則采用帷幕灌漿進(jìn)行防滲，堵口段帷幕灌漿分兩排(樁號(hào)0+180-0+235)，其余壩段與兩岸山體統(tǒng)為一排(樁號(hào)0+028-0+265)。雙排、單排帷幕灌漿上游排位與套井軸線持平。

本次工程共完成156只孔，上游排119只(樁號(hào)0+028-0+265)，下游排37只(樁號(hào)0+180-0+235)。

總灌漿段次435段，其中砂卵石灌漿324 m，基巖段灌漿762 m。

3.1 單位水泥注入量統(tǒng)計(jì)分析

該工程灌入水泥總量為420 581 kg，平均單耗467.5 kg/m。

隨著孔距得不斷加密及排序、孔序不斷增加，下游排各空單位水泥灌入量較上游排明顯增加，證實(shí)下游排在灌漿完成后防滲效果顯著。

對(duì)各排、各序次孔單位水泥注入量進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，具體數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表見表1，通過分析可知各序次孔單位水泥注入量呈明顯遞減趨勢(shì)，與一般灌漿規(guī)律相符。

表1 各排、各序次孔單位水泥注入量統(tǒng)計(jì)表

3.2 平均透水率統(tǒng)計(jì)分析

通過對(duì)本次帷幕灌漿的435段灌漿前以及23段檢查孔進(jìn)行壓水試驗(yàn)，得出透水率并對(duì)數(shù)據(jù)做統(tǒng)計(jì)，其具體數(shù)據(jù)表見表2。

可以看出隨著孔距得不斷加密以及排序、孔序的增加，下游排各序次孔平均透水率較上游排相應(yīng)增加，通過分析可看出各序次孔平均透水率呈明顯遞減趨勢(shì)，與一般灌漿規(guī)律相符。

表2 各排、各序次孔平均透水率

4 結(jié)語

在對(duì)砂卵石壩基進(jìn)行防滲加固施工時(shí)，通過對(duì)某水庫的除險(xiǎn)加固工程中上游壩基灌漿資料和檢查孔結(jié)果分析，可知帷幕灌漿對(duì)此類壩基防滲加固達(dá)到預(yù)期效果。證實(shí)采用帷幕灌漿手法:

1)對(duì)砂卵石覆蓋程度高的壩基進(jìn)行防滲加固施工是可行的，施工上游灌漿結(jié)果達(dá)到預(yù)期，基本完成設(shè)計(jì)指標(biāo)，符合一般設(shè)計(jì)要求。

2)造價(jià)低、效率高、影響壩體結(jié)構(gòu)程度低，與壩基基巖灌漿易于結(jié)合等優(yōu)勢(shì)都使帷幕灌漿成為砂卵石壩基防滲加固的最佳施工方案，值得大力推廣和采用。

［1］劉建光.帷幕灌漿在砂卵石壩基防滲加固中的應(yīng)用與研究［J］.浙江水利水電?？茖W(xué)校學(xué)報(bào)，2012，24(02):18-22.

［2］任習(xí)祥.帷幕灌漿施工技術(shù)在水庫大壩基礎(chǔ)防滲加固處理中的應(yīng)用［J］.廣東建材，2009(02):52-54.

［3］吳彬，王東，董新光.某工程壩基防滲帷幕灌漿可灌性分析［J］.工程勘察，2007(06):19-23.

［4］王立彬，畢明亮，許小東.深厚砂礫石層防滲帷幕灌漿施工技術(shù)［J］.災(zāi)害與防治工程，2009(01):68-71.

［5］曾凡杜.壩面帷幕灌漿技術(shù)在竹銀水庫主壩壩基處理中的應(yīng)用［J］. 水利水電科技進(jìn)展，2011，31(06):55-58.

［6］李林楓.橫泉水庫壩基風(fēng)化基巖帷幕灌漿施工技術(shù)［J］.西北水電，2011(01):36-39.

Application Value on Curtain Grouting in Seepage Control and Reinforcement of Sand and Gravel Foundation

TIAN Yuan
(Liaoning Province Water Conservancy ＆ Hydropower Scientific Research Institute，Shengyang 110003，China)

The commonly used treatments for dam foundation seepage prevention method are high pressure jet grouting and the concrete cutoff wall at present.High pressure jet grouting has a strong applicability，small construction area，flexible construction process，but also very high professional requirements，and difficult grouting procedure connection with the lower bedrock，increasing the detection difficulty on engineering，reducing the effective and comprehensive testing means.All these lead to a long construction period，high cost.It is not suitable for some large-scale concrete or masonry as water retaining structure reinforcement，rebuilding project.Compared with high pressure jet grouting，curtain grouting is characteristic of adaptation，strong performance，convenient construction at the same time，some problems in the construction can be solved faster and better，saving investment and improving construction efficiency.Taking a reservoir as an example，the application value of curtain grouting in seepage control and reinforcement of sand and gravel dam foundation is analyzed.

curtain grouting;sand and gravel foundation;seepage control and reinforcement;grouting effect;application value

TV543

A

1007-7596(2014)05-0010-03

2013-12-09

田原(1968-)，男，遼寧興城人，工程師。