北引渠首江道泄洪闸围堰截渗施工技术方案

2012-08-15刘鸿雁

黑龙江水利科技 2012年3期

刘鸿雁

(黑龙江省引嫩工程管理处，黑龙江大庆 163000)

1 工程概况

北部引嫩渠首位于讷河市拉哈镇西北约7 km处，距尼尔基水库25 km。1976年投入运行，工程为无坝引水。北引渠首改建为有坝渠首，位于现进水口下游400 m处。枢纽工程中泄洪闸为Ⅰ级建筑物，泄洪闸正常运用水位为176.20 m，设计洪水位179.04 m，校核洪水位179.73 m，设计洪水流量4 629 m3/s，校核洪水流量 5 156 m3/s。

泄洪闸位于嫩江主河床轴线桩号2+473.3～2+697处，为平板开敞式闸，共12孔，每孔净宽16 m，总净宽192 m，堰型采用宽顶堰，闸底板与河床高程一致，高程为169.00 m，泄洪闸主要由进口段，闸室段，消力池段，海曼段组成。大江截流后，江水由导流明渠输送到下游，泄洪闸的建设在围堰围成的基坑内进行。为确保施工围堰的防渗效果，经专家评议，拟对新建泄洪闸围堰防渗采用振动射冲和旋喷桩即高喷灌浆组合防渗技术方案，施工最大深度约24 m，两种技术所占比例约为 1∶2。

2 围堰截渗施工技术方案

经前期试验及专家论证，本围堰截渗施工采用振动射冲防渗墙与高喷灌浆技术相结合方案。此综合方案基于原因为:拟建泄洪闸处有级配良好细砾和抛石等人为影响，单纯采用振动射冲防渗很难单独完成，而卵砾较为集中的地段振动射冲工效较低，适用性差，采用综合方案可发挥两技术各自的优势，保证了截渗的效果。

2.1 振动射冲施工技术

振动射冲连续墙施工技术是一种新型地下连续墙施工新技术。主要适用于江河，水库，湖泊的堤坝垂直防渗加固工程。基本原理是:在动力系统的驱动下，成槽装置进行竖向的快速往复运动，带动切刀对原始地层进行挤压，破碎，并将部分(或全部)地层颗粒置换出地面，形成槽孔，浇筑自凝灰浆形成连续防渗墙。本技术鉴定意见认为“防渗效果好，工程造价低，技术经济优势明显，在水利工程防渗处理工程中具有较高的推广应用价值”。

2.1.1 技术工艺流程

工艺流程为:测量放线→开挖导沟→泥浆，浇筑系统，设备准备→冲切开槽→槽段浇筑。

各步骤施工技术要求:

1)测量放线:根据设计要求，实地测定防渗墙的轴线位置，放线测量误差没有超过5cm。

2)导沟开挖:沿防渗墙轴线开挖导沟，深80 cm，宽60 cm，方便了钻具行走及排浆处理。

3)泥浆系统:利用了成槽机具自行造浆，利用导沟，泥浆池，泥浆机组组成泥浆循环系统。泥浆除渣采用了泥浆沟，泥浆池沉淀方式，效果良好。

4)开槽施工:槽孔之间的搭接长度为0.2 m，便于逐孔连续施工。

5)槽孔浇筑:墙体材料为固化灰浆，在造槽同时，将水泥加入浆液中，循环浆液即为固化浆液，成槽结束时也即完成

了槽孔浇筑。

2.1.2 墙体设计指标

设计指标为:①墙体厚度为50 cm;②R28＞2.0MPa;③渗透系数≤i×10-7cm/s;④允许坡降＞40。

2.1.3 材料配比

为适应堰体变形，采用了低标号的塑性墙体，墙体材料利用水泥为主材，新拌制的浆液水灰比为1∶1，比重为1.5～1.7，回浆池中的泥浆比重为1.35～1.38.

2.2 高喷灌浆施工技术

本围堰截渗施工技术采用了钻喷一体两管法旋喷灌浆和钻喷分体两管法旋喷灌浆

2.2.1 钻喷一体两管法旋喷灌浆设计标准与技术指标

钻喷一体高喷孔孔距为0.80 m，旋喷桩套接，防渗墙底部插入黏土层1.0 m，注浆压力＞38 MPa，气压0.7 MPa，流量＞75 L/min，不分序连续施工，提升速度控制在 8～10 cm/min，达到了最佳效果。

2.2.2 钻喷一体技术工艺流程

平整场地→放线定位→钻孔→高压浆喷射→旋转提升→至高喷顶→注浆回灌→封孔。

各步骤施工技术要求:

1)测量定孔:按设计要求放线定孔位，误差没有超出2 cm。

2)钻孔:钻机钻进中对地层情况做了详细记录，直至钻至设计高程下0.50 m。当出现泥浆漏失严重，孔口不返浆时，重新调整了泥浆比重，直到孔口返浆为止。钻进暂停或终孔待喷时，孔口均加盖保护，保证了工程质量。

3)制浆:当钻杆钻至预订深度后，按设计要求制备浆液，并测量浆液密度，浆液做到了过筛后使用。

4)喷射作业:送入符合要求的气、浆、喷射几分钟，待孔内水泥浆液冒出孔口后，即按设计的提升速度，自下而上开始喷射作业，直至设计的终喷高度，停喷，并提出喷射管。

5)清洗:当喷射到设计高度后，及时提出喷射管，逐一冲洗干净，做到了无残渣，避免了后续施工出现的堵塞喷嘴事故。

6)回灌封孔:喷射结束后，为补充浆液析水带来的损耗，做到了及时向孔内补浆，在浆柱的静压作用下，水泥浆继续缓慢地向周围渗透，保证了凝结体的密实。

2.2.3 高喷材料及配比

采用了普通硅酸盐水泥，细度达到了4 900孔/cm2标准筛的筛余量＜5%。水泥浆水灰比约为1.0～1.1，比重控制在1.48～1.50。

2.2.4 钻喷分体两管法旋喷灌浆

由于钻喷分体需分序施工，Ⅱ序孔易受Ⅰ序孔喷射的影响，必须采取合理的施工措施，主要方法是增加喷射压力，加大喷射流量，降低提升速度。钻喷分序高喷孔孔距0.80 m，旋喷桩套接，防渗墙底部插入黏土层1.0 m，注浆压力＞38 MPa，气压 0.7 MPa，流量＞75 L/min，分序施工，提升速度控制在8～10 cm/min以内，具体做法如下:Ⅰ序孔10 m深度以下提升速度8 cm/min，10 m以上提升速度10 cm/min;Ⅱ序孔提升速度8 cm/min，局部复杂地段提升速度根据实际情况由技术人员调整降低。为防止Ⅰ序孔局部喷射范围过大影响Ⅱ序孔的喷射，在Ⅰ序孔施工时喷射浆液掺加10%的膨润土。Ⅰ、Ⅱ孔之间的喷射间隔≤2 d。

3 两种施工技术完成情况

自堰顶高程179.80 m以下8.5 m范围内可较容易的建造振冲防渗墙。本垂直防渗工程轴线长度约为1 270 m，防渗面积约为30 000 m2。平均施工深度约22 m，其中成槽深度约8.5 m，旋喷长度约15 m，旋喷桩与上部防渗墙连接成整体。振冲工程量为10 800 m2，旋喷防渗工程量为15 600 m2，两种施工技术完成工程量比例约为1∶2。