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      對長樂市江田水庫工程灌漿處理的實踐與體會

      2015-10-25 09:56:12毛維錚
      黑龍江水利科技 2015年1期
      關(guān)鍵詞:溢流壩段壩基砌體

      毛維錚

      (福州市水利水電規(guī)劃設(shè)計院,福州350001)

      1 工程基本情況

      江田水庫位于福建省福州市長樂市江田鎮(zhèn)南洋山麓,距長樂市區(qū)約30 km。流域內(nèi)灌木叢生,植被覆蓋率高,水土保持條件較好。流域地處亞熱帶濕潤季風(fēng)氣侯區(qū),雨量充沛,條件優(yōu)越。水庫以灌溉、飲水為主,受益區(qū)包括江田鎮(zhèn)及3個村,灌溉面積133.33 hm2。

      所在河流為南洋溪,水庫壩址以上集雨面積5 km2,是一座以灌溉為主,結(jié)合防洪、發(fā)電、供水等綜合利用的小(1)型水庫。

      水庫于1971年動工興建,壩型為砌石單曲拱壩,由于種種原因分2 期實施,Ⅰ期工程于1973年基本完成,1975年12月竣工,水庫總庫容92 萬m3,溢流段總長41.7 m,右岸基礎(chǔ)座落在強風(fēng)化巖基上,但出露高程很低,設(shè)計重力墩連接。

      隨著江田地區(qū)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展,該地區(qū)需水量日增,庫容已不能滿足用水需求,建設(shè)單位著手進行Ⅱ期工程續(xù)建。

      經(jīng)多方案比較,Ⅱ期工程壩體加高5 m較合適,壩頂高程99.46 m,最大壩高18.46 m,總庫容為170 萬m3,比現(xiàn)狀增加78 萬m3。

      因左岸基礎(chǔ)出露高程以及基巖等高線與壩軸線交角太小,采用部分重力墩;右岸在原重力墩基礎(chǔ)上繼續(xù)加高,可滿足要求。大壩平面布置圖詳見圖1。

      圖1 江田水庫大壩平面布置圖

      2 壩體及壩基防滲存在的主要問題

      2.1 工程地質(zhì)情況

      工程地質(zhì)情況包括地形地貌和地質(zhì)構(gòu)造2部分。

      2.1.1 地形地貌

      壩址位于江田鎮(zhèn),為低山丘陵地貌,壩址處河床較窄,河谷呈不對稱“V”字型,兩岸山體雄厚,植被茂盛,但山坡較陡,坡度左岸約35 ~50°,右岸約25 ~40°,兩岸可見基巖出露。

      2.1.2 地質(zhì)構(gòu)造

      場地內(nèi)地層簡單,區(qū)內(nèi)出露的主要地層為燕山期(J3)花崗巖。第四系地層主要為坡殘積和沖洪積堆積,坡殘積層主要分布于山坡上,厚度0.5 ~2 m,沖洪積層主要分布于河床及沖溝口,為砂礫卵石,厚度1 ~4 m。第四系地層不整合覆蓋于花崗巖之上。

      2.3 壩體情況

      工程續(xù)建時先對壩體加固灌漿。在新舊接觸面進行錨筋鉆孔(深約1m)時,發(fā)現(xiàn)壩體空腹現(xiàn)象較嚴(yán)重,漿砌膠結(jié)材料大多采用黏土混合草木灰砌石,且在溢流壩外可見漏漿痕跡,據(jù)此可以判斷原工程存在較嚴(yán)重的質(zhì)量問題[1]。

      經(jīng)參與建設(shè)的村民了解,由于當(dāng)時管理體制,有的建設(shè)者為節(jié)省勞力,將草木灰代替水泥從山下挑到山上水庫工地,工程存在隱患。壩體加高后將危及大壩安全,須先灌漿加固才能加高。

      但砌體透水性強,不易灌漿,濃漿不能透過,壓力不能太大,否則會發(fā)生抬動[2]。最佳的漿比為2:1。砌體中混凝土極為疏松,部分混凝土圓柱狀芯樣中存在嚴(yán)重的骨料分離現(xiàn)象,芯樣表面粗糙,普遍存在氣孔,砌筑不夠飽滿,局部只有砂漿,無骨料。條石間混凝土多為碎塊狀。

      此外,在局部地方發(fā)現(xiàn)粗骨料堆填,在鉆孔過程中發(fā)生坍塌、卡孔現(xiàn)象;甚至個別孔中發(fā)現(xiàn)孔洞及回填土。

      2.2 壩基情況

      1)在樁號0 +010-0 +021 及0 +053 以右至山體,發(fā)現(xiàn)全風(fēng)化巖(花崗巖全部風(fēng)化后經(jīng)地質(zhì)擠壓成為石英砂的密集物),此種為花崗巖全風(fēng)化物,呈棕白色石英砂狀,基本不含黏粒,密實,鉆具不能壓入,但攪動后會散掉,水沖不下去[3]。透水性、抗?jié)B性不定。

      因未挖槽處理,砌體與風(fēng)化接觸面薄弱。在灌漿過程發(fā)現(xiàn)在1.5 m滲徑、0.2 MPa壓力下很易向上游擊穿。多次發(fā)現(xiàn),即使?jié)鉂{也無法止漏。后在低壓力(0.08 MPa)、較濃的漿比(0.6∶1)才堵住。

      2)其他出露的巖基較好,基本上是微風(fēng)化花崗巖,呈肉紅色夾白色點狀斑晶,碎塊狀,質(zhì)硬脆。

      3 設(shè)計加固方案的確定

      3.1 灌前壓水試驗

      從灌前壓水試驗來看,孔距為4 m(溢流壩段),5 m(非溢流壩段)時,吸水率普遍屬極強透水;經(jīng)加密(實為Ⅱ序孔),吸水率明顯降低。

      溢流壩段從Ⅰ序平均q =76.7 Lu降到Ⅱ序平均q =28 Lu,經(jīng)過檢查孔又降為平均q =9.7 Lu。水泥單耗也從Ⅰ序83.1 kg/m降到Ⅱ序47.3 kg/m。經(jīng)過檢查孔又降為33.5 kg/m。

      非溢流壩段從Ⅰ序平均q =70.4 Lu降到Ⅱ序平均q = 33.6 Lu,經(jīng)過檢查孔又降為平均 q=14.3 Lu。

      水泥單耗Ⅰ序與Ⅱ序相差不大,但在檢查孔又降為23.2 kg/m。

      3.2 設(shè)計加固方案確定

      1)壩體采用水泥補強灌漿。①鉆孔孔徑,取樣孔采用Φ75,其余采用Φ56;②應(yīng)鉆進基巖0.5 m,但若遇到砌體是在全風(fēng)化基礎(chǔ)上時,應(yīng)鉆進2.0 m;③灌漿進程若遇孔洞等,應(yīng)采取適當(dāng)措施及時處理。

      2)左岸山體采用風(fēng)鉆布孔,孔深4 ~6 m,孔距2 m,排距1.5 m,用水泥灌漿,漿比≥4∶1。

      3)右岸山體與黏土心墻之間開挖寬1.5 m ×深1 m以上的結(jié)合槽。,開挖至要求后回填C20 混凝土(埋石率25%)。

      4 灌漿情況和灌漿效果

      4.1 灌漿情況

      1)由于砌體與巖基石質(zhì)一樣,或有特大的巖石在巖基,難以界定砌體與巖基的接觸面,個別孔未打到巖基。

      同時因設(shè)計揭示的情況與實際巖石有出入,造成鉆孔灌漿未能分清段長,會影響灌漿效果。

      2)左岸壩體較好,基本達到要求,可不作處理。右岸按5m 的孔距,梅花型布置,無法達到設(shè)計要求,經(jīng)過打Ⅱ序孔(加密)之后,質(zhì)量有所改善。這時所布孔位呈方塊狀,因此把檢查孔布在方塊之中,仍未達到要求。便在方塊之中再補一排,這樣右岸相當(dāng)于布置三排,實踐證明這樣的布置較好。

      3)溢流壩段,經(jīng)過處理有所改善。在高程87m以上,平均q <10Lu,質(zhì)量好于下段,建議在壩后平臺進行鉆孔,進行水泥灌漿。以典型剖面上可以看出,在溢流壩的高程87 m以下,再加鉆一排,孔深7 m左右,頂角10°傾向上游。

      4)壩后表面仍有個別漏水,估計鉆孔未觸及到有關(guān)裂隙,須進行處理,可采用鑿孔,埋管進行灌漿。

      4.2 灌漿效果

      1)因存在全風(fēng)化基礎(chǔ),特別在拱壩的溢流壩段,建議在計算拱壩的承載力過程中,考慮基礎(chǔ)的抗壓、抗剪、抗?jié)B情況,特別是抗?jié)B情況。

      2)在Ⅱ期施工過程中,只對壩體進行補強灌漿,未對基礎(chǔ)進行固結(jié)和帷幕灌漿。壩體基本達到設(shè)計要求。右岸山體與砌體之間發(fā)現(xiàn)強風(fēng)化花崗石,須 處理以防止繞壩滲漏等問題。

      表1 灌漿成果統(tǒng)計表

      5 結(jié) 語

      1)本壩體在補強灌漿前,砌石間砂漿(或混凝土)質(zhì)量低劣,結(jié)構(gòu)疏松,密實性差,且在溢流段支撐部分設(shè)置干砌石,對全拱段整體性有重大不利影響。所幸原壩前防滲混凝土質(zhì)量甚好,抗?jié)B性強,尚未形成壩體重大滲漏。本次擴建前進行一次全面的補強灌漿是十分必要的。

      通過本次灌漿,增強了壩體的密實性。主體部分壓水試驗檢查及加密后,已使q <10 Lu,可作為密實性參考數(shù)據(jù)。

      2)壩基溢流段有寬度10 m,非溢流段有20 m,深度下限不明的全風(fēng)化層,混凝土墊層未形成整體且厚度僅5 ~10 cm,這在壩基與基巖接觸面上形成薄弱環(huán)節(jié)。

      雖然本次鉆進對此類全風(fēng)化巖體的承載力、抗剪性能及抗?jié)B性未能界定,但可判斷其物理力學(xué)性能強于土類。

      3)在高程87 m平臺,對干砌區(qū)施灌時,采用孔口敞開自流式注漿,人工孔口摻砂,砂料隨漿液流入孔內(nèi)的方法。

      此種方法是依靠進孔漿液形成的漿與砂料混合,加砂過程不能太快,最好是隨漿管出口射流帶入砂料,灌注中一般不發(fā)生干料堵孔情況。如被堵塞,以3/4 水管插入孔內(nèi)略加疏通即能恢復(fù)灌注。所注入摻砂漿液已發(fā)現(xiàn)可擴散至相鄰孔。

      4)本次灌漿不斷調(diào)整分段及灌漿參數(shù),取得較明顯的效果,至于未能將吸水率降至5 Lu以下,在于孔距難以滿足必要的要求。經(jīng)過灌漿后,回訪多次,工程運行正常。

      6 體 會

      1)灌漿仍是種較好的處理壩體滲漏的方法。特別是對于早期建設(shè)的小型水庫,由于缺失必要的地質(zhì)資料。

      在灌漿過程中,特別是灌前壓力的確定,有利于檢查壩體的工程質(zhì)量,及早發(fā)現(xiàn)壩體情況。在灌漿后,也能分析灌漿效果。

      2)前期地質(zhì)工作很重要。建議做好地質(zhì)勘察工作,以利于工程設(shè)計、施工,保證工程質(zhì)量。

      [1]劉大力. 靈芝湖水庫壩基處理工程帷幕灌漿施工[J]. 黑龍江水利科技,2008,36(05):178.

      [2]黃育華,盧賓. 余慶橋水庫高壓噴射灌漿防滲處理工程的施工[J]. 西部探礦工程,2005(S1):287-288.

      [3]曹興山,陳志猛,陳厚軍. 帷幕灌漿在壩基防滲處理中的應(yīng)用—以新疆烏什水水庫為例[J]. 中國地質(zhì)災(zāi)害與防治學(xué)報,2007,18(01):104-110.

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