彰武水库高压喷射灌浆施工方法与质量控制
2011-03-04孙丽芳
□金 虹 □孙丽芳
(安阳市彰武南海水库工程管理局)
一、工程概况
彰武水库位于河南省安阳市西南25km的海河流域卫河支流洹河上,控制流域面积120km2,总库容0.78亿m3。水库坝体为均质粘土坝,坝长1350m,其中主坝720m,副坝630m,最大坝高主坝26.7m,副坝7.6m。坝址区位于彰南多字型构造的北部,出露地层主要是石千峰组红色砂页岩。从补勘大坝地质情况看,右坝肩砂页岩弱风化,泥钙质胶结,左坝肩上部为轻、中粉质壤土,可塑塑状,局部含钙结核,厚7.8~15.8m;壤土之下为砾岩,厚4~6m泥质胶结,粒径一般2~3cm;下伏砂页岩,上部0.5m强风化以下为弱风化。由于坝体初建时填筑质量差,129m高程以下为水中倒土,存在松软层,坝前水中倒土铺盖,缺乏反滤层,致使大坝运行中多次出现塌坑,坝后导渗沟渗流量有突然增大的异常现象,存在渗流破坏的隐患。2006年11月,水利部大坝安全管理中心对彰武水库进行现场核查,鉴定结论彰武水库为病险水库,属三类坝。
此次彰武水库除险加固工程工程,对主坝桩号0+660~0+722段、副坝桩号0-180~0+000段采用嵌入式高压喷射灌浆。高喷防渗墙墙体轴线与大坝123m平台中心线重合,东西坝头两端折向坝顶,按单孔、单排、套接布置,墙体嵌入相对不透水层0.5m,采用P.O.42.5级水泥灌浆,设计成桩直径1.6m,最小墙厚0.6m,孔间距1.0m。工程施工共完成灌浆孔294个,平均孔深16.0m,最浅孔1.5m,最深孔24.1m,总进尺4707.58m,总灌浆4658.25m。
二、施工程序与施工方法
(一)施工程序
高压旋喷灌浆钻喷施工分二序进行,先施工一序孔,后施工二序孔。钻孔经验收合格后,方可进行高喷灌浆。
图1 施工程序图
高喷灌浆施工程序:安装钻机、喷机、空压机、高压泵→喷机就位→地面试喷定向→下喷管→提升喷射→水泥浆回收→废浆处理→空口补浆→移机→墙体质量检查。
(二)高喷施工方法
1.把钻机移至钻孔位置,对准孔位用水平尺掌握机台水平,立轴垂直、垫牢机架、钻机的垂直度满足精度要求,经技术人员验测合格后开钻。钻孔采用回转钻进泥浆护壁成孔,开孔孔径130mm,终孔孔径110mm,孔位偏差≤50mm,钻孔偏斜率≤1%。钻孔深度按设计要求深入不透水基岩层0.5m,钻孔结束后,技术人员进行质量检查,合格后移位进行下一孔的钻进。
2.依据现场试验参数按水灰比0.8:1,比重1.60~1.65g/cm3进行浆液搅制,制浆过程中应随时测量浆液比重,每孔高喷灌浆结束后统计该孔的材料用量。浆液采用高速搅拌机搅制,拌制浆液连续均匀,高速搅拌时间≯30s,一次搅拌使用时间亦控制在4h以内。
3.当喷射管下至设计深度,开始送入符合要求的浆、气,待注入浆液冒出孔口时,按坝基7cm/min,基岩5cm/min,回转6r/min的提升方式及速度自下而上提升,直至提升到设计的终喷高程。
4.喷射结束后,利用回浆或水泥浆及时在喷射孔内进行静压充填灌浆,直至孔口浆面不再下降为止,保证高喷防渗墙固结后墙顶标高。
三、质量控制
(一)地面试喷、定向。高喷台车就位并对准空口后,为了直观检查高压系统的完好性以及是否能够满足使用要求,首先应进行地面试喷。同时,通过调整液压转盘的角度,使高压喷射流对准设计轴线方向。方向应经过质检员的校核。
(二)开喷。喷管钻(下)至指定深度后,拌制水泥浆液,即可供浆、供风开喷。待各压力参数和流量参数均达到要求,且孔口已返出浆液时,即可按既定的提升速度进行旋喷喷射灌浆。
(三)高喷灌浆保持全孔连续一次作业。作业中因拆卸喷射管而停顿后,重复高喷灌浆长度≯0.2m。
(四)装、卸喷射管时,采取措施密封、加快装卸动作以防止喷嘴堵塞。
(五)在高喷灌浆过程中,出现压力骤降或骤增、孔口回浆浓度和回浆量异常,甚至不返浆等情况时,查明原因后及时处理。
(六)当孔内出现严重漏浆,拟采取以下措施进行处理:停止提升喷射管:降低喷水压力、流量进行原地灌浆;喷射水流中掺加速凝剂;加大浆液密度或灌注水泥砂浆、水泥粘土浆;向孔内冲填砂土等堵漏材料。
(七)高喷灌浆结束后,充分利用孔口回浆或水泥浆液对已完成孔进行及时回灌,直至浆液面不下降为止。
(八)墙体质量检查,质量检查在成墙28天后进行,采用开挖或钻孔取芯和压水试验等检查方法。
四、结束语
高压喷射灌浆可由钻机钻孔至需处理的薄弱部位,通过高压射流的冲击搅拌,水泥浆在喷射范围内与地层土石颗粒掺混搅合后形成防渗墙。高喷灌浆技术对坝体的原结构影响较小,施工较简单,安全可靠,工程造价相对较低,对病险坝防渗加固具有较明显的优越性,其经济、社会效益十分明显。