楊埕水庫進水涵洞不均勻沉降處理設計與施工

郁國慶

（河北省水利水電勘測設計研究院，天津 300250）

1 工程概況

楊埕水庫是滄州東部應急供水工程的調(diào)蓄工程，包括圍堤工程、進水涵洞和泄水閘等。總庫容6568萬m3，興利庫容5652萬m3，死庫容916萬m3。

進水涵洞為滄州應急供水工程引水管道入楊埕調(diào)蓄工程的引水建筑物，設計流量8m3/s，位于調(diào)蓄工程圍堤樁號5+100處。主要建筑物由調(diào)壓池、穿堤涵洞、下游連接段組成。

穿堤涵洞為鋼筋混凝土箱涵結構，一孔，孔口尺寸3.0m×3.0m，共4節(jié)，1#～3#管節(jié)長均為10m，4#管節(jié)長12.4m。涵洞洞身頂板及側墻厚0.5m，底板厚0.8m。末節(jié)洞身設閘室，閘墩頂高程9.5m，上布設有排架和機架橋，機架橋頂高程13.5m，橋面寬3.0m，通過工作便橋與大堤相連。閘門采用PGZ3m×3m的鑄鐵閘門，啟閉機選用手電兩用螺桿式啟閉機，啟門力為30t。

進水涵洞于2009年12月投入運行，近期發(fā)現(xiàn)第2節(jié)與第3節(jié)洞身分縫處發(fā)生不均勻沉降，兩管節(jié)側墻相對位移達7cm，致使止水局部失效，出現(xiàn)了滲水、溢沙現(xiàn)象，嚴重影響涵洞及圍堤的安全。

進水涵洞箱涵地基以上壩體為人工填土層，主要為粉土層，地基主要為第四系海相沉積（Qm4）形成的粉砂及粉土層，各層土的巖性特征、分布規(guī)律如表1。

表1 綜合地質(zhì)描述

地下水埋深2.00～7.00m（圍堤下2.00m，圍堤上7.00m），屬第四系孔隙潛水，對混凝土結構具微腐蝕性。

地震設防烈度為4°，設計基本地震加速度0.05g；標準凍結深度0.60m。

2 事故原因

進水涵洞于2009年12月投入運行，運行后發(fā)現(xiàn)第2節(jié)與第3節(jié)箱涵分縫處發(fā)生不均勻沉降，兩管節(jié)側墻相對位移達7cm，致使止水局部失效，出現(xiàn)了滲水、溢沙現(xiàn)象，嚴重影響著涵洞及圍堤的安全。

漏水原因主要是地基沉降引起止水局部失效，漏水時帶出大量泥沙，致使洞身周圍存在隱患。

高噴范圍為箱涵兩側，深度控制在箱涵地基以下5m；回填灌漿范圍：箱涵底部灌漿。灌漿深度3m，灌漿材料為水泥漿，灌漿壓力控制在0.05～0.5MPa，具體數(shù)值應通過灌漿試驗確定。

灌漿結束后應嚴格進行封孔，箱涵體段采用微膨脹高標號水泥砂漿回填，確保封孔質(zhì)量［1］。

建議對進水涵洞箱涵兩側古河道范圍地層及運行情況進一步分析論證，必要時采取工程處理措施。

3 工程施工［2］

最初方案是對4節(jié)箱涵全部進行加固處理，由于大壩已經(jīng)形成，現(xiàn)在工作面難以開展施工，經(jīng)過研究認為僅對第2節(jié)和第3節(jié)箱涵地基進行加固處理能夠達到處理效果，經(jīng)業(yè)主同意只對第2節(jié)和第3節(jié)箱涵進行了加固處理［3］。

（1）對箱涵第2節(jié)和第3節(jié)洞身兩側進行高壓旋噴注漿［4］。高壓噴射注漿布設在進水箱涵兩側各一排，孔距1m，距涵洞邊線0.5m，樁底高程-3.4m，樁頂高程7.6m。箱涵兩側高壓旋噴注漿32孔，孔深13.9m，合計444.8m。

（2）對箱涵第2節(jié)和第3節(jié)底部采用回填灌漿。洞底回填灌漿兩排，呈平行布置，排距1.5m，孔距2m，孔底高程-1.4m。底部回填灌漿20孔，孔深3.9m，計78m，回填灌漿面積70m2。

本工程2010年10月10日～2010年10月26日高噴灌漿施工；2010年10月27日～2010年10月31日進水涵洞內(nèi)回填灌漿。

3.1 高壓旋噴注漿施工［5］

旋噴樁的孔間距設計1m；單孔成樁直徑砂層一般不小于1.5m，土層不小于1.3m。

高壓旋噴灌漿漿液采用P.S.A32.5水泥。漿液水灰比0.6∶1～0.9∶1。水泥應新鮮無結塊，過4900孔/cm2篩的篩余量不大于5%。

3.2 回填灌漿施工［6］

3.2.1 回填灌漿設計參數(shù)

（1）全孔一次性灌漿。

（2）箱涵底部灌漿壓力0.3MPa，壓水試驗的壓力為灌漿壓力的80%。

（3）漿液配比：一序孔可灌注水灰比為0.6∶1∶1的水泥漿，二序孔可灌注1∶1和0.6∶1∶1兩個比級的水泥漿。

3.2.2 孔位偏差

回填灌漿20個孔，19個孔位偏差均在2～6cm范圍內(nèi)，1個孔11cm，全部合格。

3.2.3 漿液比重

水灰比0.6∶1，漿液比重在1.71～1.72g/cm3范圍內(nèi)；水灰比1∶1，漿液比重均在1.50～1.52g/cm3范圍內(nèi)，全部合格。

3.2.4 灌漿壓力

回填灌漿20個孔，灌漿壓力均在0.2～0.3MPa區(qū)間，全部合格。

3.2.5 結束標準

回填灌漿20個孔，結束標準都均在規(guī)定壓力0.3MPa，灌漿孔停止吸漿，延續(xù)灌注5min，全部合格。

3.2.6 封孔

回填灌漿20個孔，封孔均采取采用機械壓漿封孔法：將膠管（或鐵管）下入到鉆孔底部，用灌將壓入水灰比0.6∶1的濃水泥漿，直到孔口冒出濃漿為止，或用砂漿泵壓入水泥砂漿，將鉆孔全部填實，全部合格。

［1］GB50286—98，堤防工程設計規(guī)范［S］.

［2］GB50007—2002，建筑地基基礎設計規(guī)范［S］.

［3］JGT79—2002，J220—2002，建筑地基處理技術規(guī)范［S］.

［4］宋志彬，張金昌，馮起增，等.防滲加固高壓旋噴注漿技術的研究與應用［J］.探礦工程(巖土鉆掘工程)，2003（1）：38-42.

［5］DL/T 5200—2004，水利水電工程高壓噴射灌漿技術規(guī)范［S］.

［6］張景秀.灌漿法的正用與新規(guī)范構想［M］.北京：中國水利水電出版社，2006.