浅谈灌浆技术在鹤地水库除险加固工程中的应用

浅谈灌浆技术在鹤地水库除险加固工程中的应用

浅谈灌浆技术在鹤地水库除险加固工程中的应用摘要：广东省湛江市鹤地水库土坝隐患主要是土坝碾压质量差，坝肩填土与原山头接触不够紧密，施工接头多，坝体土块有架空现象，坝面排水不畅，下雨后造成坝面积水，形成塌坑等。针对上述隐患,关键是消除坝体中的裂缝、洞穴，增加坝休的密实度，消除坝体的湿陷性，实现上述目标的措施，有开挖加填黏土和劈裂灌浆等，但开挖回填黏土工程量大,造价高，对坝前的护砌容易造成破坏。灌浆技术作为水工建筑物地基防渗处理的主耍手段，对保证水工建筑物的安全运行起着重耍作用。关键词：灌浆湛江鹤地水库中图分类号：P343.3文献标识码：A文章编号：1、工程概况湛江市鹤地水库坝址位于广东省廉江市河唇镇，距湛江市60公里，库区淹没范围包括广西壮族自治区陆川、博白两县的部分乡镇，是一座以灌溉为主，兼顾防洪、供水、发电、航运、淡水养殖的大（I）水利枢纽骨干工程。水库于1958年动工，拦截九洲江主流，设计主坝最大坝高31.2米，水库正常蓄水位40.5米（珠基高程），集雨面积1495平方公里，总库容11.44亿立方米，相应万年一遇调洪水位43.25米。鹤地水库为湛江市工农业发展和城镇供水发挥了重要的骨干作用。由于鹤地水库原设计标n准偏低（百年洪水设计、千年洪水校核），坝高不够，护坡薄弱，且部分工程质量较差，工程不能安全运行已严重影响工程效益的发挥，威胁着九洲江下游20万亩农田和20万人口的安全。鹤地水库水库列入国务院批准第二批实施除险加固的大（I）型病险水库。鹤地水库主、副坝均为碾压式均质土坝。主、副坝坝体和坝基的岩土,主要由砂页岩风化土及少量花岗片麻岩风化土组成。背水坡坝脚还有少量第四系砂卵石、细砂、泥和有机土，土质较密实。原坝各坝段的坝体土层,均为亚粘土、轻亚粘土、轻亚粘土或粘土，局部含有细砂。基础土层较为结实。鹤地水库坝基坝体经钻孔取土样室内试验的结果表明，坝体渗透系数K二0.028X10-6—3390X10-6厘米/秒,坝基渗透系数K二0.417X10-6〜873X10-6厘米/秒，K值的增减因局部土质含砂量多少变化，某些坝段坝体渗透系数较大，渗透性大。坝隐患主要是土坝碾压质量差，坝肩填土与原山头接触不够紧密，施工接头多，坝体土块有架空现象，坝面排水不畅,下雨后造成坝面积水，形成塌坑等。针对上述隐患，关键是消除坝体中的裂缝、洞穴，增加坝体的密实度，消除坝体的湿陷性，实现上述目标的措施，有开挖加填黏土和灌浆等，但开挖回填黏土T程量大，造价高，对坝前的护砌容易造成破坏，不宜采用。经多方案论证，最好的方法就是灌浆方案，其施工速度快，工程造价最低，在施工过程中，对坝前坡的护砌也不会造成破坏。2、土坝灌浆设计鹤地水库位于亚热带，降雨时间较为集中，降雨强度较大。体土质疏n松对工程是十分不利的。为使鹤地水库除险达标，确保工程安全，拟对浸润线界常的主坝全线进行劈裂灌浆，対日常发现问题较多的一坝、五坝、十一坝、十七坝(旧编号)左坝肩进行充填灌浆。2.1主坝劈裂灌浆。灌浆孔沿坝轴线靠上布置一排孔距5米，灌浆孔深在坝清基线以下2米。泥墙厚度除拟为15cm,灌浆压力、灌浆材料要求按《土坝坝体灌浆技术规范》(SD266-88)O劈裂灌浆就是沿坝轴线布孔，利用坝体小主应力成基本沿坝轴线分布这一规律，用灌浆压力沿坝轴线劈裂坝体，灌入泥浆构造浆休防渗帷幕，同时与浆脉连通的裂缝、洞穴等坝体隐患，均被泥浆充填挤压密实，达到防渗加固的目的，经济合理，方法简便易行。2.2副坝及第二电站右岸充填灌浆。①灌浆孔布置及范围。灌浆孔排距3米，间距3米，梅花型布置。②灌浆深度。本次充填灌浆的目标是岸坡坝肩新填土与积土接触面，灌浆段从坝面往下至坡积土入深1.50米。各坝平均灌浆深度在3.4-4.2米之间。③灌浆压力。以灌浆自重灌入，灌浆管上端孔口压力小于4.3X10-4Pa.o④其它。灌浆材料、浆液浓度、施工工艺执行《土坝坝体灌浆技术规范》(SD266-88)o3、灌浆施工本项工程自2009年1月15口始至9月30口结束，历时250d，灌浆坝段6029.6m,共造孔1870个,钻孔总进尺7266.2m,其中劈裂灌浆钻孔总进尺4253.7m,充填灌浆钻孔总进尺3012.5m；土坝灌水泥粘土(10%)7266.2m,其中劈裂灌浆4253.7m,充填灌浆3012.5m。为了保证灌浆质量,n施工技术要点有如下规定：3.1分序分次施灌。分序分次施灌能使灌入坝体中的泥浆得以尽快析水固结，强度及时提高，同时，能迅速消除由于灌浆引起坝体中局部孔隙水压力升高的威胁，保证大坝施工期的安全，并能促使灌入坝体内的泥浆黏粒向两侧移动，使黏粒在坝体与泥浆交接处进行定向排列，形成一层防渗性能很强的泥浆层，如此反复轮灌，即可形成一道粗细颗粒相间，木纹纸状的浆体防渗泥墙。2.2注浆方法。采用孔底注浆全孔灌注的方法，注浆管下至距孔底20cm左右，泥浆从注浆管下口沥出，使坝体由下部逐渐向上劈开，第一排孔复灌2〜3次或基本不吃浆时，将注浆管提升1〜2m,达到间隔时间后，再复灌，直至注浆管距坝顶2m左右为止。3.3弯曲段劈裂灌浆。该水库主坝共有两个转弯段，在转弯段施工轴线上,将设计灌浆孔连续钻完，然后逐孔轮流灌浆，单孔每次灌浆量要少,发现孔口有裂缝时就停灌，改灌另孔，当每个钻孔都形成小的裂缝，而一且互相交接，灌浆量再逐渐增加，直至灌完形成与转弯段轴线一致的泥浆防渗帷幕为止。3.4质量控制。一是灌浆开始先灌稀浆，泥浆比重控制在1:3,等孔口压力突然下降后，再次将比重提高到1.4-1.6Z间。二是每个灌浆孔都要经过多次复灌，前两次应避免坝顶裂缝，后几次复灌时，坝顶裂缝宽度控制在3cm以内。三是每孔复灌次数6次以上，黏土坝段每孔复灌间隔时间不少于5d。四是孔口压力控制在设计最大允许灌浆压力之内。五是每孔必须达到终孔标准后，方能起管，直至浆面不再下沉为止，最后加填土夯实。n3.5终孔标准。一是坝顶纵向裂缝反复冒浆。三是经过分序、分次反复轮灌后，坝体基本不再吃浆，坝体内所有裂缝、洞穴等坝体隐患，均被泥浆充填挤压密实即可终灌。4、效果分析2.1鹤地水库灌浆工程已完工并经过分部验收，从灌浆施工情况来看,灌浆压力升高，人部分孔产生坝顶裂缝、冒浆，且两孔劈裂缝连接，这足以说明浆体防渗帷幕已形成，在坝体比较疏松的部位也能形成多道密集浆脉，坝休中的裂缝和洞穴泥浆充填密实以及焊坡坝肩新填土与积土接触面充填密实。4.2通过浆坝互压作用和坝体湿化变形，使坝体的小主应力得到补充,调整了坝体内部的应力状态。建立了坝体内新的平衡状态，增加了坝体的稳定性。4.3主坝每层铺土太厚，碾压不实，采用土坝劈裂灌浆技术加固坝体,在技术上是可行的，经济上是合理的，采用的施工工艺和技术要求是安全的，灌浆期间能使坝体内部的孔隙压力、坝体位移量和坝顶裂缝宽度控制在允许范围以内而不危及人坝的安全。4.4为了解决灌浆后的隐患，检查灌浆施丁是否满足设计要求，在施工结束后，开挖两个探井，从探井开挖情况看，坝内均自上而下形成近乎铅直连续的浆体防渗帷幕，且浆体帷幕宽为15cm。从浆脉形状可清楚地看到，在浆脉较宽处，土质松散，坝体质量较好，同时，坝体屮的裂缝洞穴均被充填密实以及岸坡坝肩新填土与积土接触面充填密实。所以，鹤地水n库土坝灌浆的效果是显著的，灌浆设计处理方案是合理的。