高喷灌浆在水库除险加固中的应用

高喷灌浆在水库除险加固中的应用

高喷灌浆在水库除险加固中的应用一、概述二道河子水库位于X省Y市Z区西路嘎河中游，水库大坝为均质土坝，坝址左岸黄土包及溢洪道一带呈双层结构，上部为砂壤土和壤土，下部为砂卵砾石层;坝基掩盖层为砂卵石，并与黄土包下砂卵砾石层相互贯穿，透水性强，渗透系数为82～127m/d，砂壤土和壤土的渗透系数为0.24m/d。这样的土层结构使大坝左岸黄土包和左坝端渗流不稳定，当库水位较高，蓄水时间较长时，左岸黄土包下游出现大面积漫浸，左坝端下游排水体下有集中渗流出现，伴有流水声，严重威逼着水库大坝的安全。经过反复论证分析，打算采用高喷灌浆技术对该水库进行除险加固。二、高喷灌浆防渗板墙施工设备及施工工艺1.施工设备主要施工设备为：造孔系统、高压水系统、压缩空气系统、制浆供浆系统、提升喷射系统和检测系统。2.施工工艺高压喷射灌浆施工工艺流程见图1。4n依据设计防渗板墙施工轴线和孔距确定孔位，并作好地面桩标记。钻头φ150mm，泥浆护壁，泥浆材料为钙质膨润土、黏土、黄土、细砂等。搅拌浆液采用联合搅浆机制浆，泥浆泵供浆，要求浆液拌合匀称，比重稳定。浆液材料为纯水泥浆，水泥为平凡硅酸盐水泥。喷射灌浆，将高喷管下入到孔内，按造孔记录及设计板墙底线掌握下入深度，然后启动高压水泵、空气压缩机，搅浆机供浆，同时全面检查各管路是否封闭，水、浆、气压力及流量是否符合设计参数要求，喷射管的喷射方向是否对正。启动设备3min后，待水泥浆从孔口返浆，再按设计提升速度开头提升。喷射灌浆结束后，进行静压回填灌浆，至液面不析水、不下沉为止。三、用围井试验确定施工参数1996年在坝后的地质条件与坝址相近的地段做了一个五边形试验围井，围井边长1.2m，孔深11.1～15.06m，其中土层厚3.7m，砂砾石层厚6.8m，基岩平均埋深10.5m。试验中对不同地层的提升速度、摇摆角度及水、气、浆等各项技术参数进行测试，凝固14d后，进行注水试验，然后全部挖开检查，发觉板墙喷射匀称，连接牢固。其中土层高喷墙体厚度5～7cm，喷嘴双面有效长度6.55～7.4m;砂砾石层摆角形成墙体厚度30cm以上，双面有效喷嘴喷射长度为2.7～3.0m，全部满意设计要求。经研究论证后确定：高喷板墙孔距为1.1m，灌浆轴线与喷射轴线夹角为30°，墙体采用折线连接，砂砾石层和土层全部采用摆喷，摆角为25°。钻孔孔斜率必需小于1%，墙体厚度大于20cm，墙体强度大于70MPa，墙体渗透系数小于A×10-6cm/s。4n四、高喷防渗板墙的施工二道河子水库除险加固的主体工程为高压喷射灌浆防渗板墙。1996年完成了37m试验段的施工，1997年又完成了另外37m及50m试验段。1998～2000年，防渗板墙的施工全面绽开，3年间进行了564m设计轴线高喷防渗板墙的施工，共计完成钻孔626孔，钻孔总进尺为24777.14m，灌浆总延米为19532.58m，共使用水泥13441.5t。该防渗板墙设计采用折线连接，分两序孔进行施工，第一序孔造孔及喷射灌浆完毕，等待14d后，再进行第二序孔的造孔及高喷灌浆的施工。详细墙体连接见图2、图3。五、特别状况处理1.漏浆处理在二道河子水库大坝高喷灌浆防渗板墙的施工中，有许多孔发生了漏浆现象，说明大坝基础存在严重的集中渗流区及流沙区，对水库大坝的稳定十分不利。因此发生漏浆时，视严重程度采取了停止提升或放慢提升速度的方法，让漏浆地层充分灌满水泥浆，从而达到灌浆的目的。在二序孔的钻孔中，取出了固结良好的类似混凝土的水泥芯，因而用此方法处理漏浆切实可行。2.孤石处理4n二道河子水库大坝基础以砂砾石为主，存在有个别大的孤石。高喷过程中，依据钻孔记录，在喷至孤石深度时，采取上、下50cm加大摆角、放慢提升速度的方法，充分将孤石用水泥浆包住，从而达到板墙充分连接的目的。3.事故停喷如在高喷过程中发生停电等停喷事故，再次开喷时则采取复喷的方法，解决因停喷造成的板墙连续性问题。4