帷幕灌浆技术在水库除险加固中的应用

帷幕灌浆技术在水库除险加固中的应用

帷幕灌浆技术在水库除险加固中的应用潘伟云南省水利水电工程有限公司650021摘要：在我国水库除险加固应用中帷幕灌浆技术作为处理坝基以及坝肩渗漏的主要措施，应当注重其施工工程中的施工质量，做到有效防止坝基滲漏、降低渗透水对坝基的压力，从而保证坝基以及坝肩的渗透稳定。关键词：帷幕灌浆技术；水库除险加固1工程概况忙别水库位于双江自治县勐库镇护东村委会辖IX内，距勐库镇6km,距双江县城21km。水库建于澜沧江水系三级支流忙别河下游，地理位置为东经99°51′18″,北纬23°37′34″,水库控制径流面积3.5km2,多年平均降雨量1400mm。忙别水库流域无任何实测的水文气象资料，而设计流域东面有大浪坝普通雨量站（n=25）、东南面有甸头水文站（n=42）、双江县气象站（n=47）、大丫口自记雨量站（n=26）等。资料情况详见忙别水库及邻近流域站网分布图。2工程地质条件及除险加固方案2.1除险加固方案分析（1）水库库区的适应性分析。水库周边山林植被发育状况良好，在地貌条件上属于小型水库建设的优良场地。（2）水库坝址的稳定性分析。坝址区河床宽约20〜25m,两岸地形基木对称，地层岩性单一，基础均匀。为上第三系中新统（N1）的砾岩、砂岩，地表为第四系残坡积含砂粘土，厚度1.5〜2.5米。根据钻孔水文地质试验，渗透系数大部分在中等透水之间，局部为强透水。其下部为上第三系中新统（N1）的砾岩、砂岩，中上部节理裂隙发育，下部节理裂隙相对较少，渗透系数基木在弱透水范围内。n地下水位出露较高，远高于坝顶，地下水补给河水，地下水类型为第四系孔隙水和基岩裂隙水。坝址区两岸地形基本对称，地层岩性单一，基础均匀，构造和物理地质现象不发育，基础岩性为上第三系中新统（N1）的砾岩、砂岩。左右两岸地形基本对称，坡度相对均匀，边坡基本稳定。通过对水库周边区域的地质调查得知，水库区内周边不存在大型构造断裂带，近代周边无断裂及地震活动。根据库区构造稳定性评价标准，水库区域构造的稳定性属于相对稳定，由于该水库修建年限较长又是老坝施工工艺较简单，因此大坝坝坡易发生滑坡、基础及坝体容易发生渗漏，因此对该水库进行加固和防渗处理。（3）溢洪道的边坡稳定性分析。水库左岸为溢洪道，通过对水库周边区域的地质调查得知，溢洪道周边不存在大型构造断裂带，近代周边无断裂及地震活动。因此溢洪道边坡相对稳定。（4）水库库区边坡稳定性分析。通过对水库区域资料的调查及实地调研，发现水库库区内地层岩性较单一，地层岩性由新到老为：A：第四系残坡积（Qedl）碎块石砾砂土，碎块石含量占15%,粒径3〜5cm,强度中等，砾砂约占25〜30%，成分以石英为主，粒径1〜3mm，强度坚硬，岩土潮湿，结构松软，厚度1〜2米，广泛分布于工程区斜坡地表。B：上第三系中新统（N1）的砾岩、砂岩，该层结构松散，强度低，中等透水性。水库库区的边岸基本上全部为残坡积碎石土，库区边岸的坡度为12°广18°。通过对历史资料进行调查，库区边坡未发生大型或中型滑坡现象，边坡较为稳定。3帷幕灌浆技术的应用3.1准备工作（1）钻孔布置。在大坝坝体以下（以大坝坝轴线为帷幕灌浆轴线布置单排孔），岩层的透水率超过10Lu的部分，进行帷幕灌浆处理，沿着中心线部分进n行布置，孔距设置为2m,底线为到10Lu线以下5m位置；防渗设计的标准为采用帷幕灌浆处理后基岩的透水率不超过10Lu。帷幕灌浆孔按照3个次序进行施工，首先施工一序孔，先设先导孔，B的是优化和调整设计参数，先导孔的间距约为15m,孔深度为超出其他灌浆孔5m以上。一序孔施工完成后，开始二序孔施工，之后完成三序孔施工。在正式开展帷幕灌浆施工前，要开展帷幕灌浆试验，通过试验来确定最终施工参数。(2)帷幕灌浆材料选择。按照《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》(DL/T5148-2012)和《土坝灌浆技术规范》(DL/T5238-2010)，采用帷幕灌浆制成水泥浆。通过开展现场灌浆试验和室内试验，将试验结果报送至监理单位，得到批准后在监理人监督下，加入掺合料、外加剂和化学材料。按照设计要求处理浆液后要过筛进行处理，而后才可进行灌浆施工。3.2施工工艺主要流程为钻孔→冲洗→压水试验灌浆和封孔等步骤。在施工过程中，必须要严格按照施工工艺流程进行施工，确保工程施工质量。在开始灌浆施工前，要对钻孔孔隙进行冲洗，冲洗到孔内返回为清水为标准，冲洗完成后应进行简易压水，同吋进行透水率计算。制浆、灌浆施工过程中要严格按照配比过磅秤称料，浆液搅拌吋间要超过3min。制浆过程中，要随吋注意浆液的比重，通常由于吃浆量较大，在开始制浆后每隔3〜5min要进行流量测试。应安排专人负责灌浆压力控制，记录灌浆压力及流量和浆液配比等重要施工参数。进行封孔施工吋，可以采用人工封孔或机械封孔方式,确保灌浆段的浆液要饱满，覆盖层要密实。(1)钻孔。选择型号为zpc-150的冋转式地质钻机，搭配钻杆型号为Φ50mm,钻孔的位置和设计的位置偏差要控制在100mm以内。如果出现孔位变更吋，必须要征得设计单位的同意，同时要将实际孔位相关信息做好记录。钻机钻孔过程中必须要确保孔向准确，安装钻机时必须要平正稳固。在钻好的孔内要埋设孔U管，选择孔U管吋孔径为Φ127mm，孔口管的方向和钻机立轴方向必须要保持与设计的孔向一致。钻机钻孔过程中，应采用较长的粗径钻具，n适当控制钻机的钻进压力，保证钻孔的孔壁完整平直。钻孔过程中要对灌浆孔分段进行孔斜测量，一旦发现偏斜超过设计要求时要立即采取补救或纠正措施。钻机钻孔过程中，必须要对灌浆孔的岩性、岩层及孔内情况详细记录，将具体情况及时上报至监理单位。钻孔过程中，遇到塌孔、洞穴及裂隙发现漏水严重或出现掉块无法轻易钻进且无法采用常规水泥浆进行灌浆吋，必须要严格按照设计要求采用抛填级配料及吋进行灌浆处理，处理完成后才可继续钻孔。待钻孔结束时，要对孔口进行堵盖，做好保护工作，避免杂物进入孔洞中。(2)冲洗。在对钻孔进行冲洗吋，冲洗的水压控制为灌浆压力的80%，当冲洗水压大于1MPa吋，采用水压为1MPa。冲洗的风压采用灌浆压力的50%，当风压大于0.5MPa吋，采用风压为0.5MPa。冲洗至返冋清水后10min结束，控制总冲洗吋间不低于30min。如果回水无法达到预期要求，必须要继续进行冲洗，冲洗后孔内的沉积物厚度不得大于20cm.(3)制浆。忙别水库除险加固中，采用水泥品种为42.5的普通硅酸盐水泥，水泥的细度要通过80μm的方孔进行筛选，其余量不能超过5%。选择的水泥具有出厂合格证，经过抽样检测合格，不得使用受潮结块水泥或不合格水泥,不合格水泥要及吋清理出施工现场，避免混入。制浆过程中的用水直接从水库中抽取。制浆采用磅秤称重，称重的误差要控制在5%以内，对于水泥类材料，必须要采用重量称重法。配置各类浆液时必须要搅拌均匀，搅拌完成后要测定浆液的密度。在除险加固施工过程中，要及吋对进场的水泥浆液进行计量，严格按照设计的配合比进行制浆。一般情况下，利用高速搅拌机进行搅拌，水泥浆液的搅拌吋间要控制在30s以上。在使用浆液前，必须要进行筛选，从制浆到浆液使用完成的时间要控制在4h以内。在拌制过程中，要在细水泥浆液及稳定浆液中加入适量的减水剂，并用高速搅拌机进行搅拌，水泥浆液从制备完成到使用完成的吋间要控制在2h以内。在制浆过程中，要按照设计要求，对制浆材料进行称重，合理控制制浆材料配合比，称重的误差要低于5%。对搀和剂和投料量要严格控制。拌制细水泥浆液吋，加入减水剂同吋应采用高速搅拌机进行拌合，将拌合速度控制在1200r/min以上，搅拌时间从制备到使用完成后的时间要低于2h，浆液过筛后应进入n输浆管内进行灌浆施工。对于制浆过程中形成的废料和废浆要及时进行清理，避免混入灌浆材料中。(2)灌浆施工。选择的搅拌机要同高速制浆机以及配置的灌浆泵排浆量相适疲，确保能够保持连续、均匀的拌制浆液。在忙别水库帷幕灌浆施工过程中,采用了三缸柱塞式灌浆泵，灌浆泵型号为BW-150,灌浆泵必须要具有足够的排浆量和稳定的工作性能，设备的容许工作压力必须要大于最大灌浆压力的1.5倍。灌浆的管路要能够承受最大灌浆压力1.5倍以上的压力，确保浆液的畅通流动。在灌浆孔UI和灌浆泵两端设置压力表，确保灌浆压力维持在压力表最大标值的1/4〜3/4。(3)验收及封孔。在各个孔道的灌浆施工均完成以后，需要除险加固工程相关的管理人员安排合格的专业工程师对防渗帷幕进行验收，待验收完毕以后对孔道进行封闭处理。常用的封孔方法为对孔道进行分层灌浆，在封闭前应结合施工现场的地质情沉，选用纯水泥或者是混凝土，以恒定的压力进行分层灌浆。4结语(1)帷幕灌浆防渗技术使用吋，应根据实际情况选取一个合理的灌浆压力、控制参数，采用合理的灌浆工艺，才能达到处理的0的。(2)该项技术适用性好，既适用于基岩坝基，又适用于砂砾石坝基及砂土坝基的处理应用厂参考文献：［1】包罗福.帷幕灌浆技术在水库除险加固工程中的运用实例［」］.黑龙江水利科技，2014,02：272-273.［2】王守斌，王森.浅析水库除险加固中帷幕灌浆技术应用［』］.中国新技术新产品，2014,01：55.［3】李建坤.帷幕灌浆在水库除险加固中的应用［」］.湖南农机，2014,07：167-168.［4】张裕连.小型水库除险加固中帷幕灌浆技术砬用分析［」］.科技风，2014,11: