高噴灌漿在水庫除險(xiǎn)加固工程中的應(yīng)用

郭珺

（陽武河水利管理處，山西 原平 034100）

高噴灌漿在水庫除險(xiǎn)加固工程中的應(yīng)用

郭珺

（陽武河水利管理處，山西 原平 034100）

高噴灌漿防滲加固技術(shù)廣泛應(yīng)用于我國各水庫除險(xiǎn)加固工程中，這種技術(shù)對設(shè)備的要求比較簡單，具有施工難度較低，工程效率高，成本低等特點(diǎn)。本文結(jié)合高噴灌漿技術(shù)在神山水庫除險(xiǎn)加固工程的實(shí)際應(yīng)用，根據(jù)神山水庫大壩的現(xiàn)狀，對其施工設(shè)備、施工方法、施工工藝和質(zhì)量控制進(jìn)行分析研究，以證明高噴灌漿技術(shù)在水庫除險(xiǎn)加固中的應(yīng)用合理有效。

高噴灌漿；除險(xiǎn)加固；神山水庫

1 工程概況

神山水庫位于山西省原平市大牛店鎮(zhèn)神山村西澗場溝，座落于海河流域子牙河水系滹沱河一級支流陽武河支流上，水庫壩長683m，其中主壩長399m，副壩長284m，土壩為碾壓均質(zhì)壩，最大壩高34.3m，水庫上游流域面積5km2，總庫容1070萬m3，系旁引水庫，是一座以灌溉為主，兼顧供水、養(yǎng)殖的中型水庫。大壩建在雙層地基上，組成壩基土有亞砂土（輕粉質(zhì)壤土），厚度不大，只有2.0m左右，為弱透水層。下部為碎石土層，為強(qiáng)透水層。目前神山水庫主壩壩基透水層允許水力坡降小于水庫在正常運(yùn)行后產(chǎn)生的實(shí)際水力坡降，故會產(chǎn)生滲透穩(wěn)定問題，壩基滲漏抬高了地下水位，已影響到神山村居民生活，造成菜窖積水等問題，應(yīng)考慮工程措施。為了解決壩后滲漏問題，避免產(chǎn)生嚴(yán)重浸沉，急需對壩基采取防滲處理措施，經(jīng)多方案比選決定采用高壓擺噴灌漿技術(shù)。

神山水庫除險(xiǎn)加固工程所需建筑材料有砂料、石料、水泥、鋼材、土料等，石料有西山石料場，運(yùn)距約30km；砂料選用神山、代林和豆羅砂場等，運(yùn)距約15km和65km；所需土料可就近選擇土場，運(yùn)距約2.0km，質(zhì)地和儲量均可滿足工程要求。

2 施工方法

2.1 施工設(shè)備選擇

鉆孔設(shè)備選用地質(zhì)專用XY-2型鉆機(jī)，選用水沖巖芯鉆具，鉆孔孔徑為150mm，三管泥漿噴射循環(huán)護(hù)壁，配備高壓水系統(tǒng)、高壓水泵系統(tǒng)、空壓機(jī)、攪拌機(jī)、高噴臺車、精密地質(zhì)測斜儀等設(shè)備和裝置。

2.2 高噴灌漿布孔

本次設(shè)計(jì)經(jīng)過對神山水庫的基礎(chǔ)研究，多方案的論證比選，采取三管噴射裝置進(jìn)行高壓擺噴灌漿，造孔沿水庫軸線布置，孔距1.5m，按先密后疏，最后插補(bǔ)的孔序法進(jìn)行布置灌漿孔，噴射軸線與大壩側(cè)面平行，距軸線1.5m，目的是保護(hù)壩體結(jié)構(gòu)，并讓灌漿孔形成連續(xù)的防滲墻體，墻厚70cm～150cm，防滲系數(shù)達(dá)10-4.5-10-5.5cm/s，灌漿材料用52.5R普通硅酸鹽水泥。

2.3 高噴灌漿施工程序

高噴灌漿施工工藝流程為：測量放線→確定孔位→鉆機(jī)成孔→攪拌制漿→供氣供漿→噴射灌漿→帽漿→擺動提升→成樁成墻→充填回灌→清洗結(jié)束。

按照上述流程，進(jìn)行高噴灌漿擺射技術(shù)施工，下噴射管前，要先在地面進(jìn)行試噴，并調(diào)整好噴射角度，下管時(shí)，要對噴嘴做好保護(hù)措施，以防地層泥沙堵塞噴孔。要對噴射設(shè)備的高壓壓力、噴嘴等各個(gè)部位進(jìn)行詳細(xì)檢查，對管路，高壓泵等系統(tǒng)進(jìn)行檢驗(yàn)，這是高噴灌漿的必要步驟之一。在噴射完成后，停止噴射的步驟為：先停水，再停止灌漿，再停風(fēng)。灌漿完成后，對孔洞用水泥漿進(jìn)行靜壓回填，直至漿面不積水，不下沉為止。在進(jìn)行高噴灌漿時(shí)，宜對全孔洞進(jìn)行連續(xù)灌漿，一次作業(yè)完成。

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3 高噴灌漿的成果及技術(shù)參數(shù)

神山水庫壩基在經(jīng)高噴灌漿之后，成果檢驗(yàn)及技術(shù)參數(shù)如表1所示。

表1 高噴灌漿成果檢驗(yàn)表

根據(jù)神山水庫的地質(zhì)條件情況，取孔深為5m～5.5m，其中土層厚2.0m，再往下為強(qiáng)透水層，經(jīng)過多次試驗(yàn)，最終選擇三列管噴灌漿技術(shù)，參數(shù)如下：水流量為73～84L·min-1、壓力40～45Mpa；氣流量0.9～1.7m3·min-1、壓力0.6～0.8Mpa漿流量71～8271～82、壓力0.2～0.8MPa；回漿密度不小于1.5g·cm-3；提升速度9cm·min-1；擺噴折角40°。定孔高噴結(jié)束14d后進(jìn)行開挖檢查，檢查深度為3.5m，并進(jìn)行局部細(xì)節(jié)處理。

對成型的各板墻進(jìn)行參數(shù)檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)板墻成型穩(wěn)定，構(gòu)成完好，連接牢固。為了突出高噴灌漿的防滲效果，考慮到施工成本等問題，對不同的孔距采用不同長度的防滲墻塔接，對壩基軟弱點(diǎn)進(jìn)行重點(diǎn)加固，特別加大成墻厚度，確保神山水庫壩基在經(jīng)過高噴灌漿技術(shù)處理后，防滲效果能達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。

4 工程質(zhì)量分析與評價(jià)

工程施工完畢后，板墻凝結(jié)成型，在工程自檢之后再通過山西省水利科學(xué)研究院工程質(zhì)量檢測中心對其進(jìn)行壩基防滲檢測，采用圍井注水對板墻進(jìn)行防滲系數(shù)檢測，通過抽水實(shí)驗(yàn)對板墻滲透系數(shù)進(jìn)行檢測。

圍井中心部位進(jìn)行注水測試，所打注水孔深距圍井底部小于1.3m，之后在圍井頂部下注水套管，套管高程與圍井頂部持平，套管下到合理位置后，要先用高壓水對注水孔進(jìn)行清洗，將雜質(zhì)洗干凈，再對其充水，直至圍井內(nèi)部充滿水，再進(jìn)行下一步的注水試驗(yàn)。

向套管內(nèi)持續(xù)注水，過程中要確保套管內(nèi)水位與板墻頂部持平，注水過程中，要每5min記錄一次數(shù)據(jù)，通過計(jì)量器來計(jì)量注水水量。注水試驗(yàn)后，通過測量的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，所得數(shù)據(jù)最大值與最小值相減，與最后一次測量值比較，所得百分比不超過最后一次測量值的10%，則證明最后一次測量值便是此次注水試驗(yàn)的最終穩(wěn)定結(jié)果。

檢測的各項(xiàng)數(shù)據(jù)如表2所示。

表2 防滲板墻圍井檢測參數(shù)表

通過以上檢測數(shù)據(jù)可知，滲透系數(shù)為1.11×10-7～4.83×10-7cm/s，抽水實(shí)驗(yàn)7.21×10-6～9.29×10-7cm/s，檢測結(jié)果中各滲透系數(shù)均小于設(shè)計(jì)指標(biāo)1.31.3×10-5cm/s，由此證明高噴灌漿技術(shù)滿足神山水庫的防滲要求。

5 結(jié)語

高噴灌漿技術(shù)在水庫除險(xiǎn)加固應(yīng)用中，是一項(xiàng)綜合條件較為合理的防滲技術(shù)。水庫壩基存在滲漏問題一直是我國許多病險(xiǎn)水壩存在的大問題，高噴灌漿技術(shù)是一種解決其滲漏問題的有效技術(shù)，且能運(yùn)用于新建的大壩工程中，對各類型大壩的防滲透效果都比較樂觀。但高噴灌漿防滲墻對施工的要求比較高，對工具的要求比較專業(yè)，對定孔的要求要根據(jù)不同地質(zhì)條件來確定，施工參數(shù)的設(shè)計(jì)，是實(shí)施高噴灌漿工程的關(guān)鍵。

高噴灌漿技術(shù)施工速度快，墻體凝固效果好，水泥漿更不會破壞生態(tài)與地下水環(huán)境，因此在水庫除險(xiǎn)加固中可以廣泛應(yīng)用。在高噴灌漿施工時(shí)，必須要根據(jù)水庫當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)條件來設(shè)計(jì)高噴灌漿的施工參數(shù)，針對不同的參數(shù)采用不同的施工設(shè)備、施工工藝等，這樣才能確保施工質(zhì)量，使防滲墻體連續(xù)性、可靠性都有所保障。當(dāng)前高噴灌漿技術(shù)仍在不斷地探討研究中，還可以通過更多實(shí)踐成果去驗(yàn)證和改進(jìn)，使之在水庫除險(xiǎn)加固工程中應(yīng)用起來更得心應(yīng)手。

TV62

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1004-7042（2017）08-0032-02

郭珺（1973-），女，2007年畢業(yè)于長沙理工大學(xué)土木工程專業(yè)，工程師。

2017-06-20；

2017-07-28