芻議木蘭香磨山水庫高壓噴射防滲墻施工方法及效果

李偉良，李曉陽

(1.黑龍江省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，哈爾濱150080;2.吉林化工園區(qū)公用工程管理中心，吉林吉林132021)

0 前言

木蘭香磨山水庫高壓噴射灌漿防滲墻工程位于松花江一級(jí)支流木蘭達(dá)河上，地處木蘭縣東興鎮(zhèn)東南6 km，距縣城70 km。本工程于1968年開始整修續(xù)建，于1988年10月驗(yàn)收。由于多年運(yùn)行、資金等原因，缺乏有效的維修。加之1998年大水，致使土壩塊石護(hù)坡嚴(yán)重破壞，壩肩滲水，危及大壩安全，輸水洞分岔管以下滲水嚴(yán)重，為此須進(jìn)行除險(xiǎn)加固。

1 地質(zhì)概況

香磨山水庫壩址區(qū)位于低山丘陵間的河谷地帶，區(qū)內(nèi)地貌單元可劃分為:低山丘陵、臺(tái)地。

低山丘陵分布于壩體兩壩肩外側(cè)，山體高程約200 m，最高處位于溢洪道右側(cè)山體，高程231.97 m。山體坡度多為20°～60°，山頂多為渾圓狀，生長次生林和人工林。

臺(tái)地分布于低山坡腳處，坡度10°～15°，大部分已開墾為耕地，其余為林地。巖性為第四系上更新統(tǒng)坡、洪積低液限黏土和碎石混合土等。

壩址區(qū)附近主要發(fā)育第四系沖洪積物及變質(zhì)石英砂巖。其中沖洪積物巖性主要為低液限黏土和級(jí)配不良細(xì)礫［1］。

壩址區(qū)地質(zhì)條件較簡(jiǎn)單，地下水按含水層特征主要分為第四系松散層孔隙潛水及基巖裂隙水兩種類型。其中第四系松散層孔隙潛水埋藏較淺，地下水埋深在2.00～4.50 m?；鶐r裂隙水為埋深7.00～15.50 m。

2 工程現(xiàn)狀

木蘭縣香磨山水庫除險(xiǎn)加固工程，施工位置位于水庫大壩老河道合垅口段。施工內(nèi)容:大壩基礎(chǔ)高壓定噴混凝土防滲墻施工，鉆孔累計(jì)深度11 042 m，定噴孔累計(jì)深度2 751 m。

壩頂高程187.27～187.63 m。壩體填筑物除表層混凝土外主要由碎石混合土及低液限黏土構(gòu)成。

碎石混合土見于壩體上部，厚度約2.40 m，層底高程184.89～184.97 m。低液限黏土厚度7.80～19.30 m，層底高程165.70～177.09 m。根據(jù)勘察結(jié)果，壩體不同部位局部均含有礫石、碎石等，壩體由低液限黏土組成，其物理力學(xué)指標(biāo)不均勻。個(gè)別處土中混雜有機(jī)質(zhì)土，造成了組成巖性不均一。土中含水率33.6% ～18.3%，干密度1.71～1.28 g/cm3，孔隙比1.039～0.588，垂直滲透系數(shù) ＜1.00×10－7cm/s～3.2×10－4cm/s，說明筑壩時(shí)碾壓程度不均勻［3］。

3 施工方法及工藝流程

香磨山水庫大壩壩基防滲處理工程，采用高壓定噴灌漿施工技術(shù)方案。高壓定噴灌漿選用三管法，單排布孔，折線連接。在正式施工前或施工前期進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)灌漿試驗(yàn)［4］。

按設(shè)計(jì)要求選擇地質(zhì)條件具有代表性的區(qū)段，按室內(nèi)試驗(yàn)選定的配合比進(jìn)行高壓噴射灌漿的工藝試驗(yàn)，以擬定高噴施工參數(shù)、施工程序，根據(jù)所提供的地質(zhì)資料，擬定的高壓定噴灌漿現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的主要施工參數(shù)如表1所示。

表1 高壓定噴灌漿現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的主要施工參數(shù)

高噴施工工藝流程分為鉆孔和噴射灌漿兩部分，首先利用鉆機(jī)鉆孔，然后下入噴射管，自下而上噴射灌漿。施工分二序進(jìn)行。高噴施工工藝流程如圖1所示。

5）具有良好的過載保護(hù)功能。當(dāng)扭矩過載時(shí)，兩半聯(lián)軸器（主、從動(dòng)軸）產(chǎn)生滑脫，實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)，提高了整個(gè)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的可靠性，也可作為離合器使用。

圖1 施工工藝流程圖

3.1 施工技術(shù)要求

施工技術(shù)要求主要表現(xiàn)在測(cè)量定孔、鉆孔、地面試噴、下噴射管、制漿、噴射提升、回灌封孔、沖洗管路8個(gè)方面。

3.1.1 測(cè)量定孔

按設(shè)計(jì)要求放線由專職測(cè)量人員定孔位，孔位誤差≤2 cm，用木樁固定，標(biāo)上孔號(hào)［5］。

3.1.2 鉆孔

1)校對(duì)孔位，將鉆機(jī)移至鉆孔位置，對(duì)準(zhǔn)孔位，然后用水平尺調(diào)整機(jī)身水平，立軸垂直，墊平，墊牢機(jī)座，鉆孔對(duì)中誤差≤3 cm。開鉆前由技術(shù)組下達(dá)鉆孔通知單，經(jīng)技術(shù)員檢查核準(zhǔn)后簽字開鉆［6］。

2)鉆進(jìn)時(shí)采用泥漿護(hù)壁，孔徑應(yīng)＞130 mm，鉆進(jìn)過程中隨時(shí)注意鉆機(jī)的工作情況，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題并糾正。每鉆進(jìn)5～10 m應(yīng)測(cè)量機(jī)身水平1次。鉆進(jìn)中對(duì)地層情況要詳細(xì)記錄，記錄要求準(zhǔn)確清晰。鉆孔有效深度應(yīng)超過設(shè)計(jì)墻底深度0.3～0.5 m。

3)鉆孔結(jié)束后，由值班技術(shù)員和質(zhì)檢員進(jìn)行測(cè)斜?？咨睿?0 m時(shí)孔底偏斜率≤1.5%，不合格孔重新掃孔糾正孔斜，對(duì)合格孔驗(yàn)收簽字后，鉆機(jī)方可移至下一孔位［7］。

3.1.3 地面試噴

鉆孔驗(yàn)收后，將高噴臺(tái)車移至孔位進(jìn)行地面試噴，檢查管路通暢、設(shè)備儀表運(yùn)行正常后準(zhǔn)備下噴射管［8］。

3.1.4 下噴射管

噴射管要求下到鉆孔底部，誤差≤30 cm，下管結(jié)束后根據(jù)孔軸線進(jìn)行噴射方向的定位，調(diào)整好擺角，待定向核對(duì)無誤并經(jīng)監(jiān)理驗(yàn)收后，啟動(dòng)全部設(shè)備，調(diào)至正常開始噴射作業(yè)。若下不到位，必須進(jìn)行重新掃孔。

3.1.5 制漿

按設(shè)計(jì)要求制備漿液，漿液應(yīng)篩過后使用，并定時(shí)、準(zhǔn)確測(cè)量漿液密度。水泥漿的攪拌時(shí)間使用高速攪拌機(jī)應(yīng)≥30 s;使用普通攪拌機(jī)應(yīng)≥90 s。漿液溫度應(yīng)控制在5～40℃。水泥漿自制備至用完的時(shí)間應(yīng)≥4 h。

3.1.6 噴射提升

噴射管下至設(shè)計(jì)深度后，開始送入符合要求的水、氣、漿，待孔內(nèi)漿液冒出孔口后，即按設(shè)計(jì)的提升速度，自下而上開始噴射作業(yè)，直至設(shè)計(jì)的終噴高度，停噴并提出噴射管。

3.1.7 回灌封孔

噴射結(jié)束后，利用冒漿進(jìn)行回灌，直至孔內(nèi)液面不下降為止。

3.1.8 沖洗管路

灌漿結(jié)束后，應(yīng)及時(shí)將噴射管路沖洗出來。

4 圍井試驗(yàn)檢測(cè)及結(jié)果

圍井試驗(yàn)在圍井墻終噴21 d后開展，具體工作由黑龍江省水利工程質(zhì)量檢測(cè)中心站承擔(dān)。分別在樁號(hào)0+490.9～0+493.8和樁號(hào)0+233.1－0+235.9布置圍井1#和圍井2#。各圍井檢測(cè)數(shù)據(jù)及計(jì)算成果見表2、表3和表4。

表2 圍井1#檢測(cè)數(shù)據(jù)

表3 圍井2#檢測(cè)數(shù)據(jù)

表4 圍井1#和圍井2#計(jì)算成果

5 結(jié)論

木蘭香磨山水庫壩基修建時(shí)未經(jīng)處理，以致運(yùn)行多年，水庫滲漏嚴(yán)重，由以壩基級(jí)配不良中礫為甚，其滲透系數(shù)未經(jīng)高壓噴射灌漿前為K=4.75×10－2，即41.04 m/d，高壓噴射灌漿后經(jīng)圍井檢測(cè)滲透系數(shù)≤K=5.72 ×10－7c m/s，即 4.95 ×10－4m/d?？梢姼邏簢娚浞罎B墻在級(jí)配良好中礫為壩基土的病險(xiǎn)水庫除險(xiǎn)加固過程中起到良好的效果。

［1］岳效寧.高壓噴射防滲墻施工技術(shù)在河道治理中的應(yīng)用［J］.山西建筑，2010，36(33):142 －143.

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［3］屈艷紅，劉蘭勤，張文峰.高壓噴射防滲墻在工程中的應(yīng)用［J］.河南水利，2004(01):24.

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［6］葉澤，胡敏華.錢塘江標(biāo)準(zhǔn)海塘西江塘段高壓噴射防滲墻施工技術(shù)［J］.浙江水利科技，2002(04):78－79.

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