濟(jì)源市曲陽(yáng)水庫(kù)除險(xiǎn)加固壩基防滲處理

孫志運(yùn)

河南省中陸工程技術(shù)有限公司 450003

1 工程概況

曲陽(yáng)水庫(kù)位于濟(jì)源市南蟒河上游五子河和虎嶺河之間，距離市區(qū)9km，南北兩側(cè)分別為五子河和虎嶺河，壩址以上五子河干流長(zhǎng)24.6km，控制流域面積68km2，虎嶺河干流長(zhǎng)19.2km，控制流域面積40km2。水庫(kù)總庫(kù)容230萬(wàn)m3，興利庫(kù)容215.7萬(wàn)m3，死庫(kù)容14.3萬(wàn)m3，設(shè)計(jì)防洪標(biāo)準(zhǔn)20年一遇，校核洪水標(biāo)準(zhǔn)200年一遇，設(shè)計(jì)灌溉面積2萬(wàn)畝。水庫(kù)承擔(dān)著保護(hù)下游10個(gè)行政村、2萬(wàn)畝耕地、數(shù)家大型企業(yè)安全的重任，是一座以防洪、灌溉為主，兼顧調(diào)蓄水、旅游、水產(chǎn)養(yǎng)殖等綜合利用的小水庫(kù)。

水庫(kù)主要由主副壩和輸水洞組成。主壩為均質(zhì)土壩，壩長(zhǎng)573m，壩頂高程181.70m，最大壩高9.9m，壩頂寬15m；副壩分南北副壩：北副壩長(zhǎng)690m，高4m～5m，頂寬6m。南副壩長(zhǎng)470m，高2m～6m，頂寬7m。

輸水洞采用塔式進(jìn)水口，洞身采用φ80cm的鋼筋混凝土管，洞身長(zhǎng)52.2m，下游接虎嶺河，進(jìn)口底高程173.5m，出口底高程173.0m，最大下泄流量1.87m3/s。

2 滲漏處理方案

壩基截水槽未完全截?cái)?，壩基防滲處理不徹底，曾發(fā)生過(guò)集中滲漏，滲漏嚴(yán)重。對(duì)主壩主河槽段壩基進(jìn)行高壓灌漿處理，灌漿范圍為大壩樁號(hào)0+182.6～0+455.6，單排孔，灌漿平臺(tái)設(shè)置在大壩迎水坡179.75m高程平臺(tái)上，孔距1.5m，灌漿上部伸入壩體填筑土1.0m，下部伸入低液限粘土1.0m。對(duì)北副壩壩基及壩體進(jìn)行高噴灌漿處理，樁號(hào)0+000～0+600范圍內(nèi)沿北副壩軸線布置，孔間距1.5m，灌漿上部至壩頂，下部深入低液限粘土1.0m。

3 方案設(shè)計(jì)

針對(duì)以上情況結(jié)合壩體現(xiàn)狀，通過(guò)對(duì)大壩滲漏情況進(jìn)行分析，設(shè)計(jì)采用高噴注漿防滲板墻的防滲處理方案。主壩處理范圍自樁號(hào)0+182.6～0+455.6，沿上游平臺(tái)中心線設(shè)一排灌漿孔，孔間距1.5m，灌漿段深入壩體填筑土1.0m，下部深入低液限粘土1.0m。其余部分采用粘土球回填，布設(shè)灌漿孔共183個(gè)，孔徑110mm，開(kāi)孔總進(jìn)尺2900m，灌漿總進(jìn)尺1153m，灌漿平臺(tái)設(shè)置在大壩迎水坡179.75m高程平臺(tái)上；北副壩壩基及壩體進(jìn)行高噴灌漿處理，樁號(hào)0+000～0+600范圍內(nèi)沿壩軸線設(shè)一排灌漿孔，孔間距1.5m，灌漿上部至壩頂，下部深入低液限粘土1.0m。灌漿孔共布設(shè)401孔，孔徑110mm，灌漿總進(jìn)尺2605 m，沿北副壩軸線布置。

高噴防滲墻設(shè)計(jì)為柱——板連接結(jié)構(gòu)，即旋噴樁與大角度擺噴板交替設(shè)置，彼此連接，利用旋噴噴射范圍大，擺噴有效半徑大的特點(diǎn)，使相鄰孔凝體可靠連接，更好地形成完整防滲墻。施工時(shí)采用2序孔施工，即先按3.0m孔距做一序孔，采用擺噴灌漿方式，形成“柱”墻，再做中間的二序孔，將孔距加密到1.5m，采用30°角擺噴灌漿方式，形成“板”墻，與一序孔形成的“柱”墻連接為一體，形成一個(gè)完整的防滲帷幕結(jié)構(gòu)。灌漿完成后，灌漿孔上部用粘土球回填搗實(shí)。

高壓噴射灌漿施工，屬聯(lián)合作業(yè)性質(zhì)，水、氣、漿等各項(xiàng)參數(shù)，需通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)后選定，現(xiàn)將有關(guān)工藝參數(shù)初擬如下：

高噴材料：425硅酸鹽水泥，水灰比為0.8：1；

鉆孔孔徑：≥110mm；

高壓水：水壓力34MPa～38MPa，水流量70L/min～80L/min；

壓縮空氣：氣壓力0.5MPa～0.7MPa，氣量：1m3/min～2m3/min；

水泥漿：漿壓力0.3MPa～0.5MPa，漿流量70L/min～80L/min,漿容量1.6g/cm3；

提升速度：土層10cm/min，砂卵石層6cm/min；

旋轉(zhuǎn)速度：10r/min或15r/min；

噴嘴擺速：10次/min～15次/min；

擺動(dòng)角度：30°；

噴射方向（擺噴凝結(jié)體軸線與防滲墻軸線夾角）：15°。

在一個(gè)地段（長(zhǎng)度不小于26m）內(nèi)的高噴灌漿全部完成以后14天，將布置不多于10%的檢查孔，對(duì)工程質(zhì)量進(jìn)行實(shí)地檢查。在檢查孔中要取巖芯，做壓水實(shí)驗(yàn)，最后進(jìn)行灌漿和封孔。

檢查孔的位置，由施工單位提出資料后，由監(jiān)理、設(shè)計(jì)、施工等單位共同確定，一般應(yīng)布置在滲漏嚴(yán)重、施工問(wèn)題較難的部位。工程質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)用鉆孔壓水試驗(yàn)透水率w值進(jìn)行評(píng)定。當(dāng)90%的孔段滿足設(shè)計(jì)要求，其余孔段最大值不超過(guò)要求準(zhǔn)的2倍時(shí)，可定為滿足設(shè)計(jì)要求。

4 施工

高噴灌漿施工分為四個(gè)程序：造孔、試噴和下噴桿、噴射灌漿和噴射結(jié)束靜壓灌漿。鉆機(jī)造孔質(zhì)量控制指標(biāo)：（1）定孔：壩軸線允許誤差1cm，孔位誤差不超過(guò)2cm；（2）鉆孔：鉆機(jī)對(duì)準(zhǔn)孔位誤差不超過(guò)2cm；（3）孔口徑：開(kāi)孔口徑大于130mm；（4）鉆進(jìn)：機(jī)體要平穩(wěn)、牢固，每鉆進(jìn)5m要測(cè)量機(jī)體、立軸垂直度一次；（5）泥漿護(hù)壁：粘土泥漿容重為1.1g/cm3～1.25g/cm3；（6）先導(dǎo)孔：分層界面取芯，孔深進(jìn)入基巖1.3m取芯；（7）取孔深度：按設(shè)計(jì)要求孔深進(jìn)入不漏漿的基巖全（強(qiáng)）風(fēng)化層2m；（8）終孔：終孔后用新漿液將孔內(nèi)巖粉置換干凈，保證高噴順利下管等。

高噴灌漿質(zhì)量控制指標(biāo)：（1）分序施工：一序孔與二序孔灌漿施工間隔時(shí)間不小于24h；（2）下噴射管：下至設(shè)計(jì)深度，下落深度不夠時(shí)請(qǐng)示監(jiān)理部門批準(zhǔn)；（3）擺噴方向：擺噴以施工軸線呈5°夾角為起點(diǎn)，外擺30°，允許誤差±2°，半圓噴以施工軸線為起點(diǎn)，外擺90°，允許誤差±5°；（4）提升速度：提速允許誤差不超過(guò)±5mm/min；（5）擺動(dòng)速度：擺速允許誤差不超過(guò)±1 次 /min；（6）水壓力：控制在36MPa～38MPa之間，水嘴直徑1.8mm～1.9mm；（7）氣壓力：控制在0.6MPa～0.8MPa之間，氣嘴直徑9mm；（8）制漿：采用425#抗硫酸鹽水泥，純水泥漿，送漿比重控制在1.6g/cm3～1.65g/cm3之間；利用回漿，送漿比重控制在1.7g/cm3～1.75g/cm3之間，每隔30min測(cè)量送漿比重、回漿比重一次，要詳細(xì)記錄；（9）水泥：對(duì)所進(jìn)水泥按批號(hào)分開(kāi)堆放，按先后順序分批使用；（10）水泥檢驗(yàn)：對(duì)所進(jìn)水泥每400t取樣化驗(yàn)一次，檢測(cè)水泥安全性和強(qiáng)度指標(biāo)，不合格的水泥嚴(yán)禁使用；（11）水泥用量：統(tǒng)計(jì)每個(gè)孔的水泥用量，每20個(gè)水泥袋捆成一捆；（12）灌漿記錄：噴射過(guò)程中對(duì)冒漿情況、漏漿位置、深度、時(shí)間要詳細(xì)記錄；（13）終孔填充：終噴后用比重1.7g/cm3～1.75g/cm3漿液將孔內(nèi)充填滿，直到孔口漿面不在下沉為止；（14）終噴驗(yàn)收：終噴經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)檢人員和監(jiān)理人員簽字驗(yàn)收；（15）高噴記錄：記錄表要填寫清楚、整潔，經(jīng)監(jiān)理、技術(shù)員簽字后，當(dāng)天記錄表當(dāng)天交技術(shù)組；（16）回灌：噴射結(jié)束將孔內(nèi)充填滿后及時(shí)利用冒漿回填到地面，嚴(yán)禁使用帶有黃泥和淤泥的冒漿進(jìn)行回灌，做好原始標(biāo)記；（17）因各種原因使噴灌中斷超過(guò)30min，恢復(fù)噴射時(shí)，要下落0.5m再開(kāi)噴；超過(guò)2h，恢復(fù)噴射時(shí)，要下落0.7m再開(kāi)噴。

高噴灌漿施工的主要設(shè)備有地質(zhì)鉆機(jī)、鉆孔測(cè)斜儀、高噴臺(tái)車、高壓水泵、空壓機(jī)、攪灌機(jī)、灌漿泵、螺旋上料機(jī)、電焊機(jī)等。施工用主要材料是425#抗硫酸鹽（免檢）水泥，施工用水采用鉆井抽水，施工時(shí)一套設(shè)備每小時(shí)用水15m3，施工用電一套設(shè)備需200kW。

5 結(jié)語(yǔ)

曲陽(yáng)水庫(kù)大壩壩基滲漏經(jīng)過(guò)高噴灌漿處理后，既堵住了滲漏，同時(shí)加固了壩體，達(dá)到了預(yù)期的治理效果。