济源市曲阳水库除险加固坝基防渗处理

2012-08-15孙志运

河北农机 2012年4期

孙志运

河南省中陆工程技术有限公司 450003

1 工程概况

曲阳水库位于济源市南蟒河上游五子河和虎岭河之间，距离市区9km，南北两侧分别为五子河和虎岭河，坝址以上五子河干流长24.6km，控制流域面积68km2，虎岭河干流长19.2km，控制流域面积40km2。水库总库容230万m3，兴利库容215.7万m3，死库容14.3万m3，设计防洪标准20年一遇，校核洪水标准200年一遇，设计灌溉面积2万亩。水库承担着保护下游10个行政村、2万亩耕地、数家大型企业安全的重任，是一座以防洪、灌溉为主，兼顾调蓄水、旅游、水产养殖等综合利用的小水库。

水库主要由主副坝和输水洞组成。主坝为均质土坝，坝长573m，坝顶高程181.70m，最大坝高9.9m，坝顶宽15m；副坝分南北副坝：北副坝长690m，高4m～5m，顶宽6m。南副坝长470m，高2m～6m，顶宽7m。

输水洞采用塔式进水口，洞身采用φ80cm的钢筋混凝土管，洞身长52.2m，下游接虎岭河，进口底高程173.5m，出口底高程173.0m，最大下泄流量1.87m3/s。

2 渗漏处理方案

坝基截水槽未完全截断，坝基防渗处理不彻底，曾发生过集中渗漏，渗漏严重。对主坝主河槽段坝基进行高压灌浆处理，灌浆范围为大坝桩号0+182.6～0+455.6，单排孔，灌浆平台设置在大坝迎水坡179.75m高程平台上，孔距1.5m，灌浆上部伸入坝体填筑土1.0m，下部伸入低液限粘土1.0m。对北副坝坝基及坝体进行高喷灌浆处理，桩号0+000～0+600范围内沿北副坝轴线布置，孔间距1.5m，灌浆上部至坝顶，下部深入低液限粘土1.0m。

3 方案设计

针对以上情况结合坝体现状，通过对大坝渗漏情况进行分析，设计采用高喷注浆防渗板墙的防渗处理方案。主坝处理范围自桩号0+182.6～0+455.6，沿上游平台中心线设一排灌浆孔，孔间距1.5m，灌浆段深入坝体填筑土1.0m，下部深入低液限粘土1.0m。其余部分采用粘土球回填，布设灌浆孔共183个，孔径110mm，开孔总进尺2900m，灌浆总进尺1153m，灌浆平台设置在大坝迎水坡179.75m高程平台上；北副坝坝基及坝体进行高喷灌浆处理，桩号0+000～0+600范围内沿坝轴线设一排灌浆孔，孔间距1.5m，灌浆上部至坝顶，下部深入低液限粘土1.0m。灌浆孔共布设401孔，孔径110mm，灌浆总进尺2605 m，沿北副坝轴线布置。

高喷防渗墙设计为柱——板连接结构，即旋喷桩与大角度摆喷板交替设置，彼此连接，利用旋喷喷射范围大，摆喷有效半径大的特点，使相邻孔凝体可靠连接，更好地形成完整防渗墙。施工时采用2序孔施工，即先按3.0m孔距做一序孔，采用摆喷灌浆方式，形成“柱”墙，再做中间的二序孔，将孔距加密到1.5m，采用30°角摆喷灌浆方式，形成“板”墙，与一序孔形成的“柱”墙连接为一体，形成一个完整的防渗帷幕结构。灌浆完成后，灌浆孔上部用粘土球回填捣实。

高压喷射灌浆施工，属联合作业性质，水、气、浆等各项参数，需通过现场试验后选定，现将有关工艺参数初拟如下：

高喷材料：425硅酸盐水泥，水灰比为0.8：1；

钻孔孔径：≥110mm；

高压水：水压力34MPa～38MPa，水流量70L/min～80L/min；

压缩空气：气压力0.5MPa～0.7MPa，气量：1m3/min～2m3/min；

水泥浆：浆压力0.3MPa～0.5MPa，浆流量70L/min～80L/min,浆容量1.6g/cm3；

提升速度：土层10cm/min，砂卵石层6cm/min；

旋转速度：10r/min或15r/min；

喷嘴摆速：10次/min～15次/min；

摆动角度：30°；

喷射方向（摆喷凝结体轴线与防渗墙轴线夹角）：15°。

在一个地段（长度不小于26m）内的高喷灌浆全部完成以后14天，将布置不多于10%的检查孔，对工程质量进行实地检查。在检查孔中要取岩芯，做压水实验，最后进行灌浆和封孔。

检查孔的位置，由施工单位提出资料后，由监理、设计、施工等单位共同确定，一般应布置在渗漏严重、施工问题较难的部位。工程质量标准用钻孔压水试验透水率w值进行评定。当90%的孔段满足设计要求，其余孔段最大值不超过要求准的2倍时，可定为满足设计要求。

4 施工

高喷灌浆施工分为四个程序：造孔、试喷和下喷杆、喷射灌浆和喷射结束静压灌浆。钻机造孔质量控制指标：（1）定孔：坝轴线允许误差1cm，孔位误差不超过2cm；（2）钻孔：钻机对准孔位误差不超过2cm；（3）孔口径：开孔口径大于130mm；（4）钻进：机体要平稳、牢固，每钻进5m要测量机体、立轴垂直度一次；（5）泥浆护壁：粘土泥浆容重为1.1g/cm3～1.25g/cm3；（6）先导孔：分层界面取芯，孔深进入基岩1.3m取芯；（7）取孔深度：按设计要求孔深进入不漏浆的基岩全（强）风化层2m；（8）终孔：终孔后用新浆液将孔内岩粉置换干净，保证高喷顺利下管等。

高喷灌浆质量控制指标：（1）分序施工：一序孔与二序孔灌浆施工间隔时间不小于24h；（2）下喷射管：下至设计深度，下落深度不够时请示监理部门批准；（3）摆喷方向：摆喷以施工轴线呈5°夹角为起点，外摆30°，允许误差±2°，半圆喷以施工轴线为起点，外摆90°，允许误差±5°；（4）提升速度：提速允许误差不超过±5mm/min；（5）摆动速度：摆速允许误差不超过±1 次 /min；（6）水压力：控制在36MPa～38MPa之间，水嘴直径1.8mm～1.9mm；（7）气压力：控制在0.6MPa～0.8MPa之间，气嘴直径9mm；（8）制浆：采用425#抗硫酸盐水泥，纯水泥浆，送浆比重控制在1.6g/cm3～1.65g/cm3之间；利用回浆，送浆比重控制在1.7g/cm3～1.75g/cm3之间，每隔30min测量送浆比重、回浆比重一次，要详细记录；（9）水泥：对所进水泥按批号分开堆放，按先后顺序分批使用；（10）水泥检验：对所进水泥每400t取样化验一次，检测水泥安全性和强度指标，不合格的水泥严禁使用；（11）水泥用量：统计每个孔的水泥用量，每20个水泥袋捆成一捆；（12）灌浆记录：喷射过程中对冒浆情况、漏浆位置、深度、时间要详细记录；（13）终孔填充：终喷后用比重1.7g/cm3～1.75g/cm3浆液将孔内充填满，直到孔口浆面不在下沉为止；（14）终喷验收：终喷经现场质检人员和监理人员签字验收；（15）高喷记录：记录表要填写清楚、整洁，经监理、技术员签字后，当天记录表当天交技术组；（16）回灌：喷射结束将孔内充填满后及时利用冒浆回填到地面，严禁使用带有黄泥和淤泥的冒浆进行回灌，做好原始标记；（17）因各种原因使喷灌中断超过30min，恢复喷射时，要下落0.5m再开喷；超过2h，恢复喷射时，要下落0.7m再开喷。

高喷灌浆施工的主要设备有地质钻机、钻孔测斜仪、高喷台车、高压水泵、空压机、搅灌机、灌浆泵、螺旋上料机、电焊机等。施工用主要材料是425#抗硫酸盐（免检）水泥，施工用水采用钻井抽水，施工时一套设备每小时用水15m3，施工用电一套设备需200kW。