高壓旋噴灌漿技術(shù)在水庫(kù)除險(xiǎn)加固中的應(yīng)用

杜俊

摘要：本文確定了高壓旋噴灌漿技術(shù)在水庫(kù)除險(xiǎn)加固中的應(yīng)用參數(shù)，選用三重管噴射工藝和相關(guān)機(jī)械設(shè)備，進(jìn) 行高壓旋噴灌漿技術(shù)應(yīng)用流程設(shè)計(jì);并提出異常狀況的處理方案，建立高壓旋噴灌漿技術(shù)應(yīng)用保障措施;實(shí)現(xiàn)高 壓旋噴灌漿技術(shù)在水庫(kù)除險(xiǎn)加固中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：高壓旋噴灌漿技術(shù);水庫(kù);除險(xiǎn)加固;應(yīng)用方法

引言

在傳統(tǒng)土石壩施工過(guò)程中，針對(duì)水庫(kù)壩體和壩基滲漏的除險(xiǎn)加固 措施通常使用黏土心墻、斜和混凝土防滲墻等技術(shù)，這類技術(shù)專業(yè)含量較低，相對(duì)較為容易掌握，其建設(shè)成果對(duì)各種地層適應(yīng)性強(qiáng)，質(zhì)量可靠。但是這種技術(shù)需要耗費(fèi)大量的人力物力資源，不僅造成資源能源的浪費(fèi)，而且耗費(fèi)了大量的成本投入，不利于項(xiàng)目長(zhǎng)期經(jīng)濟(jì)利益的獲取。因此，為了進(jìn)一步改善水庫(kù)除險(xiǎn)加固技術(shù)措施，針對(duì)水庫(kù)周邊黏土、砂石等資源緊缺、水庫(kù)壩高較高且滲漏較大的情況，采取高壓旋噴灌漿技術(shù)進(jìn)行大壩防滲處理，對(duì)高壓旋噴灌漿技術(shù)在水庫(kù)除 險(xiǎn)加固中的應(yīng)用方法進(jìn)行探討和歸納。

1 高壓旋噴技術(shù)的應(yīng)用

1.1技術(shù)參數(shù)的設(shè)置

根據(jù)勘察資料，充分考慮壩體結(jié)構(gòu)布置特征和大壩填筑土性狀，初步預(yù)估大壩防滲處理中高壓旋噴關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)。然后結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)的不同特點(diǎn)和具體的地質(zhì)條件狀況，采取施工現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)修改完善預(yù)估參數(shù)，依據(jù)水庫(kù)大壩特點(diǎn)劃分為不同壩段并開(kāi)展實(shí)驗(yàn)測(cè)試。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中注重對(duì)吃漿量、泥漿容量、壩體位移裂縫及灌漿壓力等參數(shù)的觀測(cè)，將設(shè)置的相關(guān)參數(shù) 依據(jù)該壩段的地質(zhì)條件進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，從而確定水庫(kù)工程中高壓旋噴灌漿技術(shù)參數(shù)。根據(jù)上述方法和流程，確設(shè)置該項(xiàng)技術(shù)。通過(guò)上述過(guò)程，實(shí)現(xiàn)水庫(kù)壩基和壩體防滲處理中高 壓旋噴技術(shù)的應(yīng)用。

1.2 高壓旋噴灌漿技術(shù)應(yīng)用流程

應(yīng)用設(shè)置的相關(guān)參數(shù)，選用三重管噴射工藝和相關(guān)機(jī)械設(shè)備，進(jìn)行高壓旋噴灌漿技術(shù)應(yīng)用流程設(shè)計(jì)高壓旋噴灌漿技術(shù)在水庫(kù)除險(xiǎn)加固中的應(yīng)用方法采用三重管噴射工藝，選用高壓發(fā)生裝置、鉆機(jī)、特種鉆桿和高壓管路等機(jī)械設(shè)備[3]。整個(gè)施工過(guò)程分為兩道工序，兩道工序的實(shí)施之間應(yīng)當(dāng)適當(dāng)間隔一段時(shí)間，如果間隔時(shí)間過(guò)短可能造成墻體質(zhì)量受損甚至形成空洞，而間隔時(shí)間過(guò)長(zhǎng)則可能耽誤工程進(jìn)度，造成工程效率的下降。經(jīng)過(guò)測(cè)試發(fā)現(xiàn)最恰當(dāng)間隔時(shí)間為7d。設(shè)計(jì)高壓旋噴灌漿技術(shù)在水庫(kù)除險(xiǎn)加固中應(yīng)用流程如圖1所示。整個(gè)施工過(guò)程大體分為四部分：測(cè)量放線定樁位、鉆孔及測(cè)斜、下噴射管和噴射提升。通過(guò)上述過(guò)程，完成高壓旋噴灌漿技術(shù)在水庫(kù)除險(xiǎn)加固中應(yīng)用流程。

1.3高壓旋噴灌漿技術(shù)的應(yīng)用

芙蓉水庫(kù)位于江西省會(huì)昌縣筠門嶺鎮(zhèn)榮田村，介于 E115°43'，N25°13'范圍，距會(huì)昌縣城 49km 屬贛 江水系湘江一級(jí)支流芙蓉河，水庫(kù)總庫(kù)容 403 萬(wàn) m3，正常蓄水位 263. 65m，壩址控制集水面積 21. 7km2，樞紐建筑物包括渠系建筑物、灌溉引水發(fā)電涵管、大 壩、溢洪道以及發(fā)電廠房等，是一座集水產(chǎn)養(yǎng)殖、防 洪發(fā)電和農(nóng)田灌溉等功能于一體的水利工程。江西省會(huì)昌縣筠門嶺鎮(zhèn)芙蓉水庫(kù)防滲處理中高 壓旋噴技術(shù)的應(yīng)用參數(shù)設(shè)置如下：旋轉(zhuǎn)速度設(shè)定為 1. 0v，提升速度為 6cm /min，降壓、氣壓以及高噴水壓 分別為 0. 8、0. 6、35MPa，氣量和水量分別為 1. 0、80L /min，漿液水灰比為 1：1，漿量為 0L /min。氣噴 嘴和高壓水噴直徑分別為 9. 0、1. 9mm。在高壓旋噴 灌漿技術(shù)施工過(guò)程中選用三重管噴射工藝和相關(guān)機(jī) 械設(shè)備，結(jié)合工程具體情況完善相關(guān)技術(shù)參數(shù)，通過(guò) 分析可能遇到的各類問(wèn)題采取合理的措施，加強(qiáng)工 程建設(shè)過(guò)程中的質(zhì)量監(jiān)管和測(cè)量。針對(duì)會(huì)昌縣筠門 嶺鎮(zhèn)芙蓉水庫(kù)大壩的滲漏問(wèn)題，可采用該方法得以 解決。

2 水庫(kù)防滲加固過(guò)程中單管高壓旋噴灌漿技術(shù)的應(yīng)用

現(xiàn)就水庫(kù)大壩施工要求，對(duì)單管高壓旋 噴灌漿技術(shù)在大壩的除險(xiǎn)加固中的應(yīng)用予以 總結(jié)。本工程單管高壓旋噴灌漿是在壩頂沿 壩軸線布置一排單管高壓旋噴樁孔防滲墻，樁孔在河床段深入基巖 1m 左右。鉆機(jī)采用地 質(zhì) 150 型，灌漿機(jī)械采用性能可靠、有電子監(jiān) 測(cè)功能的單管旋噴灌漿設(shè)備，水泥采用 R325 普通硅酸鹽水泥，水灰比為 1.25～1.5（密度≥ 1.35g/cm3）。

2.1 施工現(xiàn)場(chǎng)布置

在進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)布置時(shí)，秉著“因地制宜”的基 本原則，要求同步兼顧安全性、經(jīng)濟(jì)性和便利 性。在布置臨時(shí)設(shè)施時(shí)，要嚴(yán)格控制在合同招 標(biāo)文件規(guī)定的范圍內(nèi)，其中包括施工道路布 置、用電布置等。其中，施工道路布置時(shí)，現(xiàn)場(chǎng) 的上壩公路寬度僅有 100m，且凹凸不平，不利 于現(xiàn)場(chǎng)施工運(yùn)輸，因此在大壩加固施工前，應(yīng) 對(duì)該公路路基進(jìn)行整修，使大壩壩頂與進(jìn)庫(kù)公 路連為一體，以滿足施工道路要求;施工用電 布置方面，考慮到單管高壓旋噴灌漿施工用電 量大，而壩區(qū)的供電能力無(wú)法滿足施工用電要 求，因此增加了 5 臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)，并配備了空 氣開(kāi)關(guān)和漏電保護(hù)裝置;水泥、工具、材料等的 倉(cāng)庫(kù)，布置于水庫(kù)左右岸山坡地上。另外，在施 工期間應(yīng)根據(jù)施工進(jìn)展需求，于施工區(qū)域內(nèi)靈 活布置砼拌制點(diǎn)和水泥拌制點(diǎn)。在現(xiàn)場(chǎng)布置的 基礎(chǔ)上，分別進(jìn)行以下兩個(gè)階段的施工。

2.2第二階段施工過(guò)程

2.2.1 施工過(guò)程

第一階段的旋噴試驗(yàn)、放線布孔和鉆孔工序完成后，開(kāi)始進(jìn)行旋噴灌漿。單管高 壓旋噴灌漿，要求控制噴射流的功率和泵壓力，其噴射流做功情況。根據(jù)以上噴射流的做功態(tài)勢(shì)，旋噴時(shí) 嚴(yán)格控制噴射流的壓力，將旋噴灌漿的速 度和功率控制在合理范圍內(nèi)。筆者分別取 不同值的噴射流壓力，并對(duì)應(yīng)控制器噴射 流速度，其中10MPa 的噴射流壓力，對(duì)應(yīng)噴 射流速度為 136m/s;20MPa 的噴射流壓力，對(duì)應(yīng)噴射流速度為 192m/s;30MPa 的噴射 流壓力，對(duì)應(yīng)噴射流速度為 243m/s。按照該 標(biāo)準(zhǔn)控制旋噴灌漿施工速度，通過(guò)單管高 壓旋噴灌漿臺(tái)車，將配合比 0.8∶1 的水泥 漿液，在成孔位置的地面試噴，檢查旋噴施 工技術(shù)參數(shù)符合標(biāo)準(zhǔn)后，一次性完成全部 鉆孔的單管高壓旋噴灌漿。

2.2.2 施工中出現(xiàn)的問(wèn)題及解決辦法 在第二階段施工過(guò)程中，存在樁徑傾 斜、斷樁和縮徑以及灌漿時(shí)返漿不正常等 問(wèn)題，這些問(wèn)題的主要原因和處理方法分 別如下：（1）斷樁和縮徑，主要原因是提升過(guò)快 以及水泥漿配合比不達(dá)標(biāo)等，處理的方法 是根據(jù)土層的情況，合理調(diào)整提升速度，譬 如在軟土層可適當(dāng)加快，而在硬土層應(yīng)適 當(dāng)減慢，其中對(duì)于不合理的水泥漿配合比 要及時(shí)調(diào)整。（2）灌漿時(shí)返漿不正常情況，可通過(guò)高 壓泵壓力的適當(dāng)下調(diào)，孔口加入適量速凝 劑，并采用間隔提升的方法，在返漿正常 后，再進(jìn)行正常提升。（3）在旋噴灌漿過(guò)程中，突然出現(xiàn)灌漿 壓力驟然下降的情況，伴隨異常冒漿，在保 持旋噴灌漿不中斷的前提下，安排專人檢 查異常情況，發(fā)現(xiàn)起因是地層有較大空隙，處理方法多是在出現(xiàn)異常情況的空隙地 段，加大旋噴灌漿量，在空隙填滿水泥砂漿 后，略提噴管完成最后噴射。

3結(jié) 論

隨著極端天氣的頻繁發(fā)生和氣候溫度的不斷升 高，局部區(qū)域發(fā)生強(qiáng)降雨和暴雨的概率不斷增大，水 庫(kù)大壩的滲流穩(wěn)定性問(wèn)題越來(lái)越引起人們的重視。江西省開(kāi)展實(shí)施了一系列的水庫(kù)大壩出險(xiǎn)加固項(xiàng) 目，經(jīng)過(guò)多年的努力逐漸形成了水庫(kù)安全保障制度 和水利設(shè)施管理體系，基本消除了水庫(kù)大壩的安全 隱患。工程實(shí)踐表明，高壓旋噴灌漿技術(shù)相比傳統(tǒng) 方法，可顯著提升防滲處理效率 2. 5% 左右，節(jié)約工 程投資 27. 0%?？梢?jiàn)該項(xiàng)技術(shù)具備極高的有效性和 適用性。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉木蘭 . 高壓旋噴灌漿技術(shù)在水庫(kù)除險(xiǎn)加固中的應(yīng)用 [J]. 水科學(xué)與寒區(qū)工程，2018，1（11）：79 - 82.

[2]袁寶遠(yuǎn)，朱永和，白云 . 格威系列地質(zhì)雷達(dá)及其在水庫(kù)壩 基滲漏探測(cè)中的應(yīng)用 [J]. 科學(xué)技術(shù)與工程，2017，17（11）：164 - 168.