水库坝体帷幕灌浆施工技术的探讨
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水库坝体帷幕灌浆施工技术的探讨
0 引言
随着我国经济的不断增长,人们对能源的要求越来越高,各地的水库建设项目也因此越来越多。水库不仅承担着蓄水灌溉的任务,也还有生产绿色能源的作用,是现代社会重要的建筑工程。但是由于施工质量不高,许多水库的功能不能很好地发挥,大大减弱了经济效益的创造。如何解决这个问题成为施工人员需要思考的问题。下面以某水库的施工过程进行讨论分析。
1 工程及地质简介
某水库是多年调节供水水库,正常蓄水位51.6m,水库设计总库容1190.99万m3,正常库容1023.4万m3,按《水利水电工程等级划分及洪水标准》规定属中型水库。该水库主要任务是拦蓄天然径流,充分利用本地水资源,增加本地水源的调蓄能力,按规划将水库蓄水送至街道用水需要;同时,通过新建该水库,利用水库蓄洪、滞洪和泄洪,对水库下游的防洪安全具有重大意义。
坝全长为336.8m,坝顶高程为56.1m,最大坝高为56.00m,防浪墙顶高程为57.3m,坝底最大宽度292.3m,坝顶宽度6.0,坝型为堆石粘土心墙坝。副坝为均质土石坝,坝顶总长度为135.87m,坝顶宽6m,坝顶高程57.3m,最大坝高6.5m。上游坝坡1:3,下游坝坡1:2.5,下游坡设置贴坡排水。
2 帷幕灌浆施工
2.1 帷幕灌漿孔位布置
本次施工的主要任务是对副坝坝顶桩号为K0+084~K0+356范围内的基岩进行帷幕灌桨,同时也为该水库主坝基础帷幕灌浆提供可靠的借鉴。副坝帷幕灌浆孔布置为单排,孔距2.0m,采取三序孔施工。共布帷幕灌浆孔136个。帷幕灌浆底线为相对不透水顶线(q<5Lu)下3m。帷幕灌浆布置示意图见图1。
2.2 帷幕灌浆施工工艺流程
帷幕灌浆施工按分序加密的原则进行,相邻两次序孔同时施工保证钻灌高程差不小于15m。在各单元主帷幕孔中选1~2个I序孔做先导孔,先行施工。先导孔要比帷幕灌浆孔深约10m,并需达到设计要求,若达不到则需加深至设计的透水率深度。要求根据孔深的实际情况,帷幕灌浆采用自上而下分段孔内循环灌浆法。
施工工艺流程为:测量→布孔→设备安装→钻孔→冲洗→压水试验→灌浆→封孔。
2.3 帷幕灌浆工序控制
2.3.1 钻孔
(1)钻孔孔径。采用φ91mm的钻头进行钻进,孔口段埋设Φ73mm孔口管(无缝钢管,埋入基岩深度为2.0m,露出孔口0.1m)。灌浆先导孔、观测孔、检查孔按钻取芯要求采集岩芯进行地质编录。
(2)钻孔方法。钻孔采用SCZ-ⅢA型地质钻机,钻机安装平整稳固,按孔径要求采用硬质合金钻头钻进。
(3)钻孔偏差。灌浆的质量与钻孔的质量密切相关,对于钻孔要求是确保孔深、孔向、孔位符合设计要求,孔壁平顺,这样才能使灌浆栓塞能够卡紧卡牢,灌浆时不致产生返浆。帷幕灌浆孔位偏差不大于10cm。钻孔过程中要进行孔斜测量,其孔底偏差不得大于下表的规定,垂直的或顶角小于5°帷幕灌浆孔,孔深大于60m时,孔底偏差应严格控制在1.3m范围之内。当发现钻孔偏差值超过设计规定时,应及时纠正并采取补救措施。允许偏差见表1。
2.3.2 裂隙冲洗与压水试验
(1)裂隙冲洗。各灌浆孔段灌浆前进行裂隙冲洗,采用导管通入大流量水流,从孔底向孔外冲洗的方法进行冲洗,冲洗压力采用80%的灌浆压力,且不大于1MPa。裂隙冲洗应冲洗至回水澄清后10min结束,且总冲洗时间不少于20min。当临近有正在灌浆的孔或临近孔灌浆结束不足24h时,不得进行裂隙冲洗。
(2)压水试验。先导孔五点法压水试验。帷幕灌浆孔先导孔采用自上而下分段进行“五点法”进行压水试验。5个压力阶段必须保持连续进行。压力分别为该段灌浆压力80%的0.3、0.6、1.0、0.6、0.3倍。以压水试验3级压力中的最大压力值及相应的压入流量计算岩体透水率q值。
2.3.3 灌浆与封孔
(1)灌浆方法。帷幕灌浆采用“孔口封闭、自上而下、不待凝孔内循环灌浆法”施工,孔口段必须采用双循环球形阻塞灌浆法施工。灌浆结束后,埋设孔口管,深入基岩不得小于2m,孔口管埋设后待凝72h,并经检查合格后,方可进行下一工序的施工。
(2)灌浆分段。第一段长为2m,其它段长为5~6m。遇特殊情况可适当缩短或延长,但加长段段长不得超过10m。
(3)灌浆压力。灌浆压力按设计要求,并根据生产性灌浆试验由设计进行调整。灌浆开始后,在尽可能短的时间内达到设计压力,使整个灌浆过程尽可能地在规定压力下进行。
(4)浆液配比及变浆原则。细水泥浆液水灰比为1:1、0.8:1、0.5:1等3个比级,开灌水灰比1:1。灌浆中浆液变浆应遵循以下原则:
灌浆压力保持不变,注入率持续减少时,或当注入率保持不变而压力持续升高时不得改变水灰比。
3 帷幕灌浆成果分析及质量评价
帷幕灌浆先导孔采用自上而下分段卡塞进行“五点法”压水试验;其他孔段结合裂隙冲洗进行简易压水试验。副坝帷幕灌浆灌前压水Ⅰ序孔最大值为∞,最小值为0,平均值为5.64Lu;Ⅱ序孔最大值为212.5 Lu,最小值为0,平均值为3.15Lu;Ⅲ序孔最大值为16.3 Lu,最小值为0,平均值为1.32Lu。综合分析Ⅰ序、Ⅱ序、Ⅲ序帷幕灌前平均透水率可以看出:Ⅲ序孔较Ⅱ序孔、Ⅱ序孔较Ⅰ序孔都有明显的降低,累计平均透水率分别降低了1.83Lu和2.49Lu,降幅频率分别为58.1%和44.1%。综上数据,对比灌浆前后压水吕荣值,透水率降幅频率显著,且帷幕灌浆检查孔透水率均不大于1.0Lu,由此可以看出灌浆效果明显。通过副坝帷幕灌浆成果统计分析,帷幕灌浆各次序孔耗灰量及单耗灰变化比较明显,Ⅰ序孔灌浆单耗灰为257.13kg/m;Ⅱ序孔灌浆单耗灰为158.46kg/m;Ⅲ序孔灌浆单耗灰为74.17kg/m。
4 结语
综上所述,该水库副坝帷幕灌浆目前已经完成,之后通过对帷幕灌浆生产性试验灌浆过程详细记录和对试行成果的分析评价,进一步改进灌浆设计方案和施工工艺,单位注入量呈现递减趋势,说明帷幕灌浆的布置参数、施工工艺和方法都符合灌浆规律,为该水库接下来的主坝坝基帷幕灌浆提供了可靠的借鉴资料。
参考文献 [1] 刘振亚.智能电网知识读本[M].北京:中国电力出版社,2010.
[2] 苏建徽,等.硅太阳电池工程用数学模型[J].太阳能学报,2001,22(4).