尹回水库除险加固工程中高喷灌浆技术的探讨

尹回水库除险加固工程中高喷灌浆技术的探讨

尹回水库除险加固工程中高喷灌浆技术的探讨张平（平遥县惠柳樱水利管理处平遥县031100）摘要：灌浆施工为隐蔽性工程，文中介绍了尹回水库除险加固工程的灌浆施工过程，总结了施工中需要注意的一些关键程序，为工程的施工管理提供了参考。关键词：水库工程；除险加固；灌浆施工；尹回水库中图分类号：TV543文献标识码：B1尹回水库除险加固工程概况尹回水库位于黄河流域汾河水系一级支流平遥惠济河上，控制流域面积274km2，总库容2630万m3，始建于1958年。是一座以防洪、灌溉为主，兼顾养鱼、城市供水、生态用水的中型水库。大坝为均质土坝，坝高20.4m，坝顶长730m。河岸开敞式溢洪道，进口宽22m，长442m，最大的下泄量618m3/s。泄洪洞直径3m，最大泄洪量33m3/s。2002年10月9日水利部大坝安全管理中心鉴定该坝为中型水库三类坝，鉴定意见为：(1)大坝现有防洪能力不满足部颁近期标准；(2)大坝抗滑稳定安全系数（静力与抗震）,不满足规范要求；（3）坝体防滲土工布现已接近失效，大坝渗流稳定不安全；（4）溢洪道衬砌损坏、有裂缝，不能正常泄洪；（5）闸门起闭机老化，大坝安全检测与管理设施不完善等。为此除险加固工程于2004年6月9日开始建设，2006年10月20日基本竣工。2灌浆设计实施方案为了达到坝基不渗漏目的，防渗形式采用高喷水泥板墙，灌浆范围由原桩号0+000到0+600m，经设计变更后增长至0+670。高喷防渗墙轴线沿大坝上游坡脚线(相应坝坡高程770.13m处)布置。高喷板墙采用微摆形式，孔距为1.2m，单排布孔，摆角15°，与轴线的夹角5°，分两序孔施工，每50m设一先导孔。灌浆后的渗透系数小于10-6cm/s。灌浆结束后设10%的检查孔，检查方式为注水围井试验。3高喷灌浆试验过程根据要求，高喷灌浆正式施工前，应先进行高喷灌浆试验。通过试验选取适合本工程地质条件、满足设计要求的各项高喷灌浆参数：摆喷孔孔距、气压、浆液比重、高压水的水压、水嘴孔径、提升速度、转盘摆速、气嘴孔径等。3.1试验孔布置高喷灌浆试验为板墙试验。板墙连接试验孔深6.5m，成墙孔深5.5m,Ⅰ序孔3个，Ⅱ序孔3个，1#与2#孔孔距为1.0m，2#与3#孔孔距为1.2m，3#与4#孔孔距为1.2m，4#与5#孔孔距为1.2m，5#与6#孔孔距为1.5m。图1为高喷灌浆试验板墙平面示意图。5n图1高喷灌浆试验板墙平面示意图3.2试验程序及试验方法①单孔试验程序。流程为放线、就位、钻孔、下喷管、喷射、提升、静压注浆、冲洗、移机等。②试验方法。采用油压150型钻机钻孔，高压喷射设备灌浆，自下而上一次提升成墙。将所有孔位统一编号，分二序进行钻孔和喷射灌浆。3.3施工参数的选择为了达到灌浆后的渗透系数小于10-6cm/s，经过多次试验选择了表1的高喷灌浆施工参数。表1高喷灌浆施工参数项目参数备注高压水压力/MPa30～32水嘴直径1.8～2.0mm流量/（L/min）75压缩气压力/MPa0.6气嘴直径9mm排量/（m3/min）1.5水泥浆压力/MPa0.02～0.3流量/（L/min）80进浆密度/（g/cm3）1.5～1.6冒浆密度/（g/cm3）1.3提速黏土、砂卵石/（cm/min）8其他土层/（cm/min）10转盘摆角/（0）15转盘摆速/（次/min）12转盘起摆角/（0）5孔距/m1.23.4高喷灌浆试验检查情况①开挖检查情况。用人工进行开挖，挖深至3m时直观检查：a.外观墙体整体连接紧密，墙体密实、坚硬。由于已挖出的试验地层为坝体土，在喷射施工时，因孔浅，喷射区浆柱压力较小，出现局部坍塌，造成墙体表面不够平直整齐，但不影响墙体整体的质量和防渗性能。b.喷射长度。施工时，1#、3#、5#孔为一序孔，2#、4#、6#号孔为二序孔。一序孔墙体单端最长处为0.9m，喷射最远距离为单端1.2m。虽然在施工中采用了不同的提升速度，但喷射距离没有明显差别。②高喷灌浆检查注水围井试验。检查注水围井试验的围井四孔间距：1#与2#、3#与4#孔距为1.2m，1#与3#，2#与4#的孔距为0.6m。高喷灌浆检查注水围井试验平面示意图见图2。5n图2高喷灌浆检查注水围井试验平面示意图对围井进行墙体注水试验,检查墙体渗透系数。围井由四个喷射灌浆孔组成，钻孔深度均为37.7m，深入亚黏土层2.5m，注水试验孔深36.3m。注水试验前先注水使围井内砂土饱和，然后进行注水试验，渗透系数K计算采用经验公式：K=Q/（F·i·t）i=h/d式中：K—渗透系数，cm/s；Q—注水量，cm3；F—渗透面积，cm2；i—水力坡降；d—帷幕墙体平均厚度，mh—注水水头，mt—注水历时，s通过围井注水试验，渗透系数K=2.2×10-8cm/s，满足设计不大于10-6cm/s的要求。③取样试验依据高喷试验方案，视具体情况分别在1#与2#、2#与3#、4#与5#、5#与6#处取样，送试验室进行室内渗透试验。表2为围井样品渗透系数。表2围井样品渗透系数样品编号取样深度位置渗透系数YHSK-011.0m1#与2#孔间8.2×10-7YHSK-021.5m2#与3#孔间7.5×10-7YHSK-032.0m4#与5#孔间6.6×10-7YHSK-042.5m5#与6#孔间8.9×10-84灌浆工程的施工工艺及工序安排灌浆工程的工序为：孔位的具体布置、放线定孔位、钻孔、下喷管、高喷作业、冲洗。4.1孔位的具体布置高喷孔灌浆轴线布在库区内，距坝顶轴线48m处，在主坝0+000～0+670m处，灌浆轴线布在坝脚处。4.2放线定孔位本次高喷施工段共长670m5n，布孔560个，由于工程量较大，孔数较多，容易将孔号混淆，为了保证孔号不出错乱，我们每隔10个孔放置一个固定控制桩，以便施工、检测时能准确找出所需孔位。4.3钻孔本次钻孔采用3台XU-150型地质钻机钻孔，采用φ127mm合金钻头钻进，在开钻前，值班技术人员必须向钻机操作人员提供参考地质剖面图，以利及时核对地层变化情况。钻进过程中为确保钻孔孔斜不大于1.0%，制定了以下措施：①开孔时确保主机钻杆铅直，钻机支垫平稳；②开钻时轻压慢钻，确保开孔垂直；③当钻至一定深度后改用大于5m的长钻具钻进；4.4下喷管钻孔到设计深度后，拔出钻杆，放入喷射管至设计深度。下喷管前在地面上进行低压射水试验，检查喷咀是否畅通。4.5高喷作业下喷管结束后，立即开动搅拌机，拌制浆液，通过管道，送入孔内，开始高喷灌浆，待回浆呈水泥色，密度大于1.35g/cm3开始提升，在提升喷射过程中，现场技术员按设计要求随时掌握并记录好喷射的全过程，直到高喷结束。4.6冲洗高喷结束后，对水泥搅拌机，送浆管路以及喷管及时进行清洗，防止水泥凝固，从而影响到正常施工。4.7静压灌浆喷射结束后，利用部分纯水泥浆喂一段时间后，再利用下一个孔的回浆及时向孔内注入浆液，将其回填饱满直至不在下沉为止。5结语灌浆工程是目前防止土坝坝基渗漏比较有效地方法，但由于高喷灌浆属于隐蔽工程，所以控制灌浆质量比较困难。因此，大面积灌浆前，应针对地质情况进渗透参数试验，以便选择合理的灌浆参数，保证满足设计要求。另外，严格执行施工工艺和工序安排。质量管理人员必须对施工中的材料、施工设备、施工工序、施工工艺、现场条件和工作质量进行现场全过程的控制监测，才能保证灌浆工程起到应有的作用。作者简介：张平，女，1968年生，1995年毕业于山西省水利职业技术学院，助理工程师。[收稿日期：2008-12-04修回日期：2009-01-09]5nApplicationofHigh-pressureJetGroutingTechniqueinDanger-removingandConsolidatingWorksofYinhuiReservoirZHANGPingAbstract:Thegroutingworksareconcealmentworks.Thepaperintroducesthegroutingconstructionprocessindanger-removingandconsolidatingworksofYinhuiReservoir,summarizesthekeyprogramthatneedcarefulattentioninconstructionforreferenceofotherprojectsinconstructionmanagement.keywords:reservoirprojectdanger-removingandconsolidatinggroutingconstructionYinhuiReservoir5