高壓擺噴灌漿在三河水庫(kù)左岸治漏工程中的技術(shù)應(yīng)用

【摘要】濟(jì)源市三河水庫(kù)位于濟(jì)源市思禮鎮(zhèn)境內(nèi)，蟒河支流塌七河下游，總庫(kù)容225萬(wàn)m3，校核水位181.56m，興利庫(kù)容89.77萬(wàn)m3，興利水位179.36m。

大壩為粘土心墻砂礫壩，壩頂長(zhǎng)度196m、寬度8m，壩高12.5m，壩頂高程181.56m。壩前壩坡1：2.7，壩后壩坡1：3.1，最大放水量1.5m3/s。

【關(guān)鍵詞】高壓擺噴灌漿；三河水庫(kù)左岸治漏；工程技術(shù)

根據(jù)《防洪標(biāo)準(zhǔn)》GB50201-94，三河水庫(kù)工程等別為IV等，工程規(guī)模屬?。á瘢┬汀Ｆ湎掠螢闈?jì)源市城區(qū)，水庫(kù)擔(dān)負(fù)著重要的防洪作用，水庫(kù)設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)50年一遇，校核洪水標(biāo)準(zhǔn)500年一遇。

1、水庫(kù)現(xiàn)狀及存在問(wèn)題

該水庫(kù)于1956年興建，完工后由于壩體粘土心墻施工質(zhì)量差，壩體存在滲漏現(xiàn)象。2011年對(duì)水庫(kù)進(jìn)行除險(xiǎn)加固，主要對(duì)壩體及壩基進(jìn)行了防滲處理，水庫(kù)蓄水水位179.36m左右，總蓄水量約95萬(wàn)m3，近壩庫(kù)區(qū)河底高程約175.00m。

2015年，思禮鎮(zhèn)在距大壩約180m以上的上游庫(kù)區(qū)底進(jìn)行開(kāi)挖擴(kuò)容，最大開(kāi)挖深度約3.0m，開(kāi)挖最低處高程約為170.00m，低于近壩庫(kù)區(qū)河底高程，致水庫(kù)漏水，28天后庫(kù)區(qū)蓄水全部漏出，至今庫(kù)區(qū)內(nèi)無(wú)蓄水，變成了一個(gè)嚴(yán)重的污染場(chǎng)地，雜草叢生，蚊蟲(chóng)泛濫，治漏工程亟待實(shí)施。

2、勘察及建議

經(jīng)對(duì)水庫(kù)的地質(zhì)勘察，結(jié)論如下：庫(kù)區(qū)滲漏因庫(kù)區(qū)擴(kuò)容開(kāi)挖所致。

庫(kù)區(qū)開(kāi)挖擴(kuò)容將庫(kù)區(qū)的天然防滲鋪蓋層含礫低液限粘土挖穿破壞，造成庫(kù)區(qū)內(nèi)強(qiáng)透水層直接出露，庫(kù)水滲入強(qiáng)透水層，補(bǔ)給到庫(kù)區(qū)地下水之中，隨地下水通過(guò)地下徑流方式向下游排泄。

地質(zhì)報(bào)告建議：針對(duì)庫(kù)區(qū)地層分布及滲漏特點(diǎn)，建議對(duì)庫(kù)區(qū)河床內(nèi)形成垂直滲漏主要通道的強(qiáng)透水層出露地區(qū)進(jìn)行土工膜或粘土鋪蓋防滲處理。

3、擬定治漏方案

3.1 治漏工程主要內(nèi)容。設(shè)計(jì)人員結(jié)合地質(zhì)勘察報(bào)告，經(jīng)過(guò)進(jìn)一步計(jì)算分析與論證，擬定本次工程治漏主要內(nèi)容如下：對(duì)新庫(kù)區(qū)左岸岸坡進(jìn)行土工膜鋪設(shè)，并鋪蓋粘土層；右岸加高現(xiàn)有地面高程至180.47m，并對(duì)臨水側(cè)岸坡回填10cm粗砂，鋪設(shè)土工膜，填筑50cm粘土層。

3.2 擬定治漏方案。水庫(kù)總體防滲，結(jié)合地質(zhì)勘察報(bào)告，可采用3種防滲方案。

3.2.1 粘土覆蓋防滲。將庫(kù)區(qū)內(nèi)整個(gè)外漏區(qū)域進(jìn)行粘土層覆蓋，形成隔水封閉，保證防滲要求。此方法，施工組織、工藝簡(jiǎn)單；但施工過(guò)程中受降雨影響較大，覆蓋區(qū)域大，工程投資較大。

3.2.2 復(fù)合土工膜斜坡防滲。復(fù)合土工膜的鋪設(shè)，施工工藝簡(jiǎn)單，質(zhì)量容易控制，投資較少；但施工工序復(fù)雜，工期較長(zhǎng)，不利于施工組織，工藝要求高。

3.2.3 高壓擺噴垂直防滲墻。該方案施工工藝單一，施工過(guò)程受外界環(huán)境影響較小，施工組織簡(jiǎn)單，工期短，防滲效果好，滲漏系數(shù)可達(dá)10-6cm/s-10-7cm/s；但該方案為地下隱蔽工程，工藝較復(fù)雜，質(zhì)量不容易控制。

4、左岸高壓擺噴灌漿設(shè)計(jì)

4.1 根據(jù)地質(zhì)情況和相關(guān)技術(shù)規(guī)范，左岸透水層位置位于地下20m左右處，岸坡防滲采用高壓擺噴灌漿法，擬初定高噴墻擺噴孔距為1.6m，成墻厚度為20cm，擺噴灌漿采用折接形式，擺角為36°。

透水層位置最深處高程160.10m，水庫(kù)設(shè)計(jì)水位179.36m，故防滲墻承受的水利坡降i=96.3，設(shè)計(jì)防滲墻最大破環(huán)坡降為i=120。

4.2 防滲墻插入土層深度。為了防止防滲墻與土層結(jié)合不嚴(yán)，造成接觸繞滲，接觸面允許坡降i=5-6，板墻厚度d及作用水頭h，可得防滲墻插入土層深度e=（h-id）/2i。

本次設(shè)計(jì)左側(cè)岸坡采用高壓擺噴灌漿形成的防滲墻共計(jì)1206m，最大鉆孔高程為158.60m，深度為22.4m。最小鉆孔高程為173.50m，深度為7.5m。0+000—0+226段灌漿形成的防滲墻插入土層1-1.5m，0+226—0+1206段插入土層深度為1m。

4.3 擺噴防滲墻技術(shù)參數(shù)

4.3.1 方法：高壓噴射灌漿采用三重管法。

4.3.2 材料選擇。高壓噴射漿液采用P.O42.5級(jí)水泥拌制，細(xì)度要求通過(guò)80um方孔篩的篩，余量不大于5%；拌和用水采用機(jī)井水；若要減緩水泥漿液沉淀速度，可在硅酸鹽水泥中添加3%水泥重量的膨潤(rùn)土和3%膨潤(rùn)土重量的碳酸鈉，膨潤(rùn)土的細(xì)度應(yīng)為200目。

4.3.3 高壓噴射灌漿試驗(yàn)

（1）采用三重管法噴射灌漿的水灰比為1：1—0.8：1。漿液存放時(shí)間：當(dāng)環(huán)境氣溫10℃以下時(shí)，不超過(guò)5h；當(dāng)環(huán)境氣溫10℃以上時(shí)，不超過(guò)3h；當(dāng)存放時(shí)間超過(guò)有效時(shí)間時(shí)，應(yīng)按監(jiān)理指示，降低標(biāo)號(hào)使用或按廢漿處理。

（2）在現(xiàn)場(chǎng)高壓噴射灌漿作業(yè)開(kāi)始前，應(yīng)按施工圖要求和監(jiān)理指示，選擇地質(zhì)條件具有代表性的區(qū)段，并按選定的配合比進(jìn)行高壓噴射灌漿的板墻成墻工藝試驗(yàn)，以選定孔距以及噴射流量、壓力、擺速和提升速度等工藝參數(shù)。

成墻試驗(yàn)計(jì)劃選擇Ⅰ序孔2個(gè)、Ⅱ序孔2個(gè)，1#孔與2#孔之間孔距為1.4m，2#孔與3#孔之間孔距為1.6m，3#孔與4#孔之間孔距為1.8m，墻孔深4m。

（3）根據(jù)工程地質(zhì)資料和以往施工經(jīng)驗(yàn)擬定試驗(yàn)參數(shù)。

5、防滲墻質(zhì)量指標(biāo)

5.1 高壓擺噴防滲墻滲透系數(shù)≤1×10-6cm/s，允許滲透比降≥120.設(shè)計(jì)要求墻體強(qiáng)度R28≥3.0MPa，成墻有效平均厚度≥0.20m。

5.2 采用圍井法檢查高噴墻的防滲性能：

5.2.1 圍井試驗(yàn)。圍井形成至少14d以后，在井內(nèi)鉆孔進(jìn)行注水試驗(yàn)，鉆孔位于圍井中心，鉆孔直徑不小于110mm，孔深應(yīng)至圍井底部?？變?nèi)下入過(guò)濾花管。

5.2.2 滲透系數(shù)的計(jì)算。利用圍井進(jìn)行滲透試驗(yàn)時(shí)，可按照《水工建筑物防滲工程高壓噴射灌漿技術(shù)規(guī)范》的規(guī)定計(jì)算高噴板墻的滲透系數(shù)。在均質(zhì)透水地基中進(jìn)行注水試驗(yàn)時(shí)，按照下式計(jì)算板墻的滲透系數(shù)。

式中：K—滲透系數(shù)，m/d；Q—穩(wěn)定注水量，m3/d；t—高噴板墻厚度，m；L—圍井板墻中心線(xiàn)周長(zhǎng)，m；S—圍井內(nèi)外水頭差，m；H—井內(nèi)注水面至井底的高度，m；h0—地下水位至井底的高度，m。由于試驗(yàn)是布置在該工程軸線(xiàn)位置上的，因此通過(guò)對(duì)堤頂部墻體開(kāi)挖檢查和觀查分析得出的參數(shù)可作為選擇高噴施工參數(shù)的依據(jù)。開(kāi)挖檢查結(jié)束后應(yīng)對(duì)墻體邊緣的堤體進(jìn)行恢復(fù)。