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高压摆喷灌浆在周山水库除险加固工程中的应用 |
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| 发布时间：2015.01.04 新闻来源： 浏览次数： |
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1· 基本情况
周山水库位于安徽省东至县尧渡镇龙岗村境内，坝址座落于长江流域尧渡河的支流上，集水面积5.25km2，总库容108 万m3，是一座以灌溉为主，兼顾防洪与养殖的小（1）型水库。水库枢纽由大坝、溢洪道、放水涵洞等建筑物组成，大坝为均质土坝。
周山水库建于上世纪六十年代末，受当时建设条件限制，大坝存在严重渗漏等隐患。2009 年3 月，池州市水务局对水库安全鉴定进行了复核，认定周山水库为三类坝。2010 年列入国家新一轮病险水库除险加固计划。2011 年5 月，池州市水务局以池水规基〔2011〕43 号文对周山水库初步设计进行批复，工程总投资为358.38 万元。工程于2011 年9 月份开工,2012 年6 月份完工。
2· 大坝防渗处理方案
2.1 工程地质
坝体填筑材料为就近取材，主要来源为两侧山坡的坡积物与河床冲积物，成份主要为第四纪残积土，土性以砾质重-中粉质壤土、砾质重- 中壤土和重粉质壤土为主，局部夹有较多碎石和少量块石；坝端局部夹含细砾，可塑状为主，局部为软塑。坝身土体干密度为1.48~1.67g/cm3，野外钻孔注水试验测定的渗透系数约为k=2.30×10-4cm/s。
坝基由①层砾质粉质壤土；②层强- 弱风化页岩构成。大坝坝基上部为第四系砾质粘性土覆盖层，未见有砂性土层，为单一粘性土结构，土层的强度较高，下伏基岩为页岩。坝基截水槽进入强风化页岩，两侧岸坡开有结合槽至岩层。大坝两侧坝肩均与山坡连接，均为强风化页岩岩体
2.2 防渗方案选定
初步设计报告对大坝坝体防渗进行了砼防渗墙加固方案和高压摆喷防渗墙方案比选。鉴于大坝地质情况，结合经济分析，选定高压摆喷防渗墙方案对该水库大坝进行除险加固。采用桩径60cm，孔距为1m,摆角30°，沿大坝轴线方向单排布置。
3 ·高压摆喷防渗墙试验
3.1 试验目的
通过生产性工艺试验，进行开挖检查，以确定孔距、浆压、气压、水压、浆液比重、回浆浓度、提升速度、旋转速度、摆角等施工工艺和参数。
3.2 高压摆喷墙工艺试验布置
根据现场情况，高压摆喷墙工艺试验拟布置在大坝右侧0+090-0+100 段。防渗墙顶至大坝坝顶，摆喷摆角30°，孔距1.1 m、1.2 m、1.3 m 共4 孔。在大坝坝顶左侧开挖整平的空地搭建水泥仓库平台，旁边设立水泥浆搅拌站、空压机站和高压水泵站。水泥采用P.O42.5 普通硅酸盐水泥。
3.3 试验参数的确定
通过对试验桩体的开挖，坝体填筑土料中夹有小块状碎石，在该地段的实际成桩直径只能达到55~66cm。孔距为1.1m最小成墙厚度为15cm，桩体均质，无断层，墙体效果能满足设计要求。最后确定施工参数：高压摆喷防渗墙孔距为1.1ｍ，浆液容重1.62g/cm3，水压力37MPa，水量70L/min，浆压力0.6MPa，浆量80L/min，气压0.7MPa，气量1.0m3/min，提升速度10cm/min，摆速为提转速度的0.8~1.0 倍，水泥用量约300~400 kg/m。
4· 高压摆喷防渗墙的施工
4.1 施工设备
主要施工设备为：高喷台车、高压清水泵、空压机、灰浆搅拌机、三缸柱塞泥浆泵、地质钻机、灌浆泵、潜水泵等。
4.2 施工工艺流程
4.3 施工控制要点
施工程序：定孔、钻孔、下喷射管、喷射、成墙等。本工程采用气、水、浆液三重管法施工。
该防渗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压摆喷灌浆的施工。
4.3.1 钻孔
（1）孔位偏差要求不大于2cm；单孔孔斜率不大于0.3%。如实测孔斜超过上述标准值即视为不合格孔，须采取措施进行纠正或重新钻孔。为精确定位孔向和有利于纠偏，测孔斜的同时测出孔的方位角。
（2）钻进时详细记录孔位、孔深、地层变化和漏浆、掉钻等情况，便于高压摆喷时对不同的地层采取相应的技术措施。钻孔的有效深度超过设计墙底深度至少0.5m。
（3）施工时每单元Ⅰ序孔设一先导孔，采取芯样、划分地层，确定孔深。
（4）钻进暂停或终孔待喷时，孔口加盖保护，若时间较长采取措施防止塌孔。
4.3.2 制浆
采用自制高速搅拌机制浆，在储浆桶安装低速搅拌轴搅拌，防止水泥浆沉淀。
4.3.3 高压摆喷灌浆
喷射灌浆：喷管为Φ91 钢管，高压水泵为3XB。空压机为6m3/min，高压摆喷台车为CYP-50 型，喷射灌浆的各种参数执行试验参数。
（1）钻孔经验收合格后方可进行灌浆。
（2）灌浆分序进行，相邻孔灌浆间隔时间不宜小于24h。
（3）喷射灌浆连续作业，每当拆卸喷射管后重新进行高压摆喷作业时，进行复喷。为保持上下连续性，复喷搭接长度不小于0.5m。
（4）高压摆喷管提升接近设计高程时，从顶高程以下1m开始，慢速提升喷至设计高程，喷射数秒，再向上慢速提升摆喷0.5m 左右。灌浆结束后，利用孔口回浆或水泥浆液及时回灌，直至浆面不再下沉为止。
（5）施工中如实记录高压摆喷灌浆的各项参数、浆液材料用量、异常现象及处理情况等。
（6）高压摆喷过程中经常检查、调整高压水泵、低压泥浆泵的压力、灌浆流量、空压机风压和风量、钻机旋转和提升速度以及实际的浆液耗用量等。
（7）喷射孔与高压泵的距离不宜大于50m。为减小沿程损失，搬动高压泵保持与钻机的距离。孔口回填补浆及封孔喷灌结束后，可利用部分回浆或搅拌机制的浆液向喷射孔内补充浆液以消除凹穴。
5· 特殊情况处理
5.1 串浆、漏浆处理
周山水库大坝在高压摆喷灌浆的施工中，有十多个孔发生了漏浆现象，视严重程度采取了停止提升或放慢提升速度的办法，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，处理漏浆切实可行。
5.2 事故停喷
在高压摆喷过程中因事故中断供浆、水、气时，再次开喷时则采取复喷的办法，将喷头下沉至停供点以下0.5m 再喷射提升。解决因停喷造成的防渗墙连续性问题。
6 ·竣工质量检测
6.1 渗透系数
现场抽取3 个点做竣工质量检测，对防渗墙墙体进行检测，渗透系数均满足设计要求，检测结果如下表：
6.2 防渗墙无损检测
根据高密度电法检测成果，防渗墙均匀性较好，墙体连续性较好。
7· 加固后效果
周山水库大坝坝体高压摆喷灌浆累计造孔112 个，钻孔进尺1685.1m，高压摆喷灌浆1505.9m，水泥用量605.75 t。水库50 年一遇设计洪水位为63.87m，500 年一遇校核洪水位为64.39m。2012 年汛期，最高时库内水位达63.6m，在坝坡坝脚共3 处老渗漏点均未出现渗漏，坝脚处不再有湿润现象，防渗效果明显。高压摆喷灌浆具有施工方便，工期短，受天气影响不大，在处理水库坝体防渗中有很好的应用。 |
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