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实例解析大坝加固施工本事,水库大坝水库坝体灌浆工程施工手艺

点击: 110 次  来源:http://www.010zws.com 时间:2020-05-07

[摘要] 文章首先介绍坝体水文工程地质条件,分析坝体防渗灌浆设计、防渗体灌浆方法及工艺,通过灌浆有效解决了坝体渗漏和大坝稳定问题。

摘 要: 小南海水库系1856年地震山崩堵塞溪流形成的一座中型天然水库,天然坝体结构松散,渗漏加剧,为加强天然坝体的防渗性能,减少水库渗漏,采取帷幕灌浆进行大坝防渗整治。本文详细介绍了大坝防渗整治设计、施工及质量检查方法。由于地震崩塌堆积天然坝体防渗整治,国内无先例,国外罕见,没有经验可供借鉴。因此,小南海水库天然坝体帷幕灌浆设计、施工及质量检查方法具有一定的探索性,其成功经验对类似工程的防渗整治具有一定的参考价值。

摘要:本文作者结合实际工作经验,实例分析了大坝加固施工技术,供同行参考。

[关键词] 水库大坝灌浆浆砌石坝体施工技术

关键词:小南海水库 地震崩塌堆积体 帷幕灌浆 施工 1工程概况 小南海水库位于重庆市黔江区小南海镇境内,是1856年地震山崩堵塞老窖溪形成的一座中型天然水库。水库集雨面积98.8km2,大坝防渗整治前水库正常蓄水位高程670.5m,总库容7087万m3,有效库容2930万m3。由于天然坝体结构松散,渗漏加剧,多年平均渗漏水量约1000万m3,致使坝体产生管涌渗透变形,危及大坝安全。为了确保坝体安全,加强天然坝体的防渗性能,减少水库渗漏,保护地震遗址,在设计多方案论证基础上,经主管部门批准,采取帷幕灌浆进行大坝防渗整治。由于地震崩塌堆积的天然坝体中帷幕灌浆属“国内唯一,世界罕见”,没有经验可借鉴,亦没有对应规程规范可遵循,因此,帷幕灌浆设计、施工及质量检查方法具有一定的探索性。 1.1 天然坝的形成及分布范围 天然坝形成于1856年黔江—咸丰地震,地震崩塌堆积体堵断老窖溪形成小南海天然水库。天然坝体长约1000m,坝高一般60~70m,部分达80~100m,顶宽度为100~230m,坝底宽度为1200~1300m,坝体总体积约为4000~4600万m3。 1.2 工程地质条件 ⑴天然坝体主要由地震崩塌堆积的页岩及粉砂质页岩块碎石夹孤石,以及堆积、风化或沉积碎屑组成。天然坝体物质结构在垂向上存在明显差异,横向上差异不明显。高程633.40~659.00m以上坝体孤石含量为28.09~56.52%,孤块碎石粒径明显比下部大,孤石最大直径达10.0m以上。该部分结构松散,局部有架空结构。钻孔注水试验测得渗透系数为39.38~176.31m/d,属强—极强透水层。 下部坝体高程633.40~659.00m以下至高程608.47~622.41m之间,孤石含量为0.00~17.96%,块碎石含量较上部坝体增加,孤块碎石粒径明显较小,部分被粉细砂或粘土充填,基本无架空现象。钻孔注水试验测得渗透系数为6.53~60.80m/d,属较强—强透水层。 ⑵地震崩塌堆积体之下掩埋了原河流及Ⅰ级阶地堆积物。 ⑶天然坝体下伏基岩为志留系中统罗惹坪群第一段灰色及灰绿色页岩,并夹有介壳灰岩透镜体。钻孔压水试验测得,基岩强弱风化带岩体透水率为2.3~3.3Lu,新鲜岩体透水率为1.7~3.3Lu,均属弱透水岩体。 ⑷坝体渗漏点主要位于大坝右侧天然溢洪道内,分布在不同层面的三个高程带上;天然坝右半部上游坝坡分布有管涌入口,一般呈圆~椭圆状,直径一般0.10~0.30m,大部分位于块碎石与孤石的接触部位。 1.3 施工时段及完成工程量 灌浆工程施工时段及完成工程量见表1。表1 工程各时段及完成工程量

关键词:实例分析;大坝加固;施工技术

1.工程概况

项 目 内 容 技施设计前灌浆试验 生产性试验灌浆 主体工程施工
钻 孔 3068.7 3899.15 44529.59
镶铸孔口管 88 224 2544
灌 浆 3055.5 3737.15 44169.09
压水试验 14 11 41
完成时段 2000.1.3~4.7 2000.7.27~2001.2 2001.3~2002.1

中图分类号:TU984 文献标识码:A 文章编号:

本水库枢纽工程由浆砌石重力坝、输水管道、坝后式电站等组成。 最大坝高44.00 m,坝顶宽5.00 m,坝轴线长182.5m,坝底宽35.00 m,坝顶高程1266.03 m,水库正常蓄水位为1265.03m,总库容为 1032 万 m3,水库是以灌溉防洪为主,兼顾发电、养殖等综合利用效益的中型水利工程。工程于1997 年 10 月建成并投入使用。 建坝时,由于施工工艺粗糙等种种原因,运行后 ,病险相继出现 ,2008年9 月经相关单位安全评估为三类病险坝 ,列入除险加固工程。

2、帷幕灌浆设计 ⑴根据天然坝体工程地质条件和帷幕灌浆试验,结合水利部专家组咨询意见,设计帷幕轴线长748.138m,三排孔,相邻2排排距有1.5m、2.0m两种,孔距有3.0m、3.5m两种,设计帷幕孔724孔,帷幕孔深入坝基岩体1.0m。 ⑵设计灌浆压力:两边排Ⅰ、Ⅱ序孔灌浆压力为0.2~0.8Mpa,两边排Ⅲ序孔灌浆压力为0.2~1.2Mpa,中间排各序孔灌浆压力为0.3~1.4Mpa。 ⑶灌浆材料及浆液配比:灌浆材料为普通硅酸盐水泥和粘土为主,遇大漏浆及大通道时使用砂子和水玻璃。 灌浆浆液采用水泥粘土浆。边排孔采用水泥:粘土为1:0.6,中排孔采用水泥:粘土为1:0.4的水泥粘土浆,水固比采用3、2、1三个比级,即灌浆浆液重量比水泥:粘土:水为1:0.6:1.6,1:0.6:3.2,1:0.6:4.8,1:0.4:1.4,1:0.4:2.8,1:0.4:3.2共六个比级。 ⑷质量标准:因坝体防渗帷幕的主要目的是减少渗漏,确保坝体安全,故根据坝体结构特征不同区段选取不同的防渗标准:帷幕灌浆试验区桩号坝0+409.100~0+394.130m、坝0+644.631~0+626.631m坝段透水率<10Lu;桩号坝0+752.638~0+644.631m、坝0+626.631~0+409.100m和桩号坝0+394.130~0+4.500m坝段透水率<15Lu。 3、帷幕灌浆施工 帷幕灌浆前对坝顶帷幕轴线部位进行开挖平整,浇筑宽6.0m、厚0.3m的压重混凝土(竣工后作为坝顶公路),先钻灌第1、2段,再镶铸长4.0m的孔口管,以保证灌浆效果。 3.1 灌浆方法 采用小口径无芯钻孔、孔口封闭、孔内循环的方法进行灌浆施工。根据天然坝体的工程地质特点,采用稀泥浆护壁钻孔,解决了成孔难的问题,且帷幕孔灌浆段成孔后,不进行清水冲洗和灌前压水试验。 3.2 施工顺序及灌浆段长划分 帷幕灌浆孔施工按分序加密的原则进行,先施工下游排,再施工上游排,最后施工中间排。同排中先Ⅰ序孔,后Ⅱ序孔,再Ⅲ序孔。 第1、2段段长2.0m,第3段段长3.0m,第4段及其以下各段均为5.0m,最大段长不超过8m。 3.3钻孔 钻孔主要采用300型地质钻机,φ60mm金刚石钻头无芯钻进,终孔入基岩时换用φ56mm的金刚石钻头取芯钻进。采用KXP-1型测斜仪进行孔斜检测,所有钻孔均没有孔斜超出设计要求。 3.4 水泥粘土浆变换标准 每段灌浆前用灌浆浆液置换孔内钻孔泥浆,记录仪打出的第一介读数不作为变浆依据。当水固比为3:1的浆液注入量达500L,而灌浆压力和浆液注入率无明显变化时变浓一级。当水固比为2:1的浆液注入量达800L,而灌浆压力和浆液注入率无明显变化时变浓一级。当浆液注入率大于40L/min,灌注量达800L后压力和注入率无明显变化时越一级变浓。钻孔时,孔口一直不返浆的灌浆段,可直接灌注最浓一级浆液。 3.5 抬动观测 每个单元均设有抬动观测孔,在灌浆过程中及时进行抬动观测,并做好记录。发生抬动现象时,通过降低灌浆压力或注浆速率等措施,使抬动值在设计允许范围内。 3.6 灌浆结束标准和封孔 灌注水泥粘土浆时,在设计压力下,当浆液注入率不大于1L/min时,继续灌注30min或浆液注入率不大于2L/min时,继续灌注40min结束;灌注水泥粘土砂浆时,在设计压力下,浆液注入率不大于1L/min时,稳定3—5min即可结束。 终孔灌浆结束后,用最浓一级的水泥粘土浆置换孔内稀浆,用终孔段的灌浆压力机械封孔,上部空余部分人工封孔。 3.7 钻孔和灌浆过程中特殊情况的处理措施 由于天然坝体物质组成和物质结构的特点,在坝体内形成架空和“砂窝”层(“砂窝”指天然坝体内孤块石之间及其架空空洞内堆积的风化页岩碎屑层),这是帷幕灌浆钻孔、灌浆及其质量检查的难点。 钻进中遇到架空且长时间护壁泥浆漏失时,立即停钻并提钻,根据架空段高度投入碎石,然后压塞灌浆。钻进中若遇到不架空但长时间不返泥浆的孔段,立即停钻,采用水泥粘土浆进行灌注。 由于架空段和不返泥浆段的耗浆量大,灌浆一般难以结束,需采取如下措施: ⑴灌浆过程中出现大漏浆时,优先采用无压、低压、浓浆、限流、间歇灌浆方法; ⑵按上述第⑴条原则操作,若浆液注入量累计达2000L后,仍不能回浆或升压力时,采用机械灌注水泥砂浆或水泥粘土砂浆,直至结束。 ⑶水泥砂浆灌注难以结束时,采用掺水玻璃的办法灌注直至不进浆结束。 4、灌浆质量检查 灌浆质量检查,采用钻检查孔分段压水试验的方法。 为保证检查孔注水试验的准确可靠性,设计特别强调钻孔禁止用泥浆护壁。因用清水钻检查孔时总是发生缩径和塌孔事故,使检查孔施工曾出现一度受阻无策,成为本工程重要的关键技术问题。经两次多位专家咨询及先后5种不同工艺试验,最终选用“分级跟管护壁、小孔径清水回转钻进超前导孔、静水头分段压水试验”方法较好地解决了灌浆质量检查问题。 5、帷幕灌浆效果分析 共完成帷幕灌浆孔736孔,帷幕灌浆钻孔总段长51497.46m,灌浆总段长50961.76m,灌入水泥14350.26t,粘土7424.68t,平均单位耗干料427.28kg/m。 5.1 检查孔静水头压水试验成果 每个单元工程均设一个检查孔,共作检查孔18个,静水头压水试验66段次,孔段合格率100%。其中帷幕灌浆试验区布置2个检查孔,透水率值最大为4.7Lu(防渗标准为10Lu)。除试验区以外的其余坝段布置16个检查孔,透水率值最大为14Lu(防渗标准为15Lu),全部满足设计要求。 5.2 灌浆成果分析 帷幕灌浆各排序孔单位水泥粘土注入量对比分析见表2。 从表2看出,注入量随孔序加密呈递减规律。下游排帷幕孔单位干料注入量为528.27kg/m,上游排为476.49kg/m,中间排为283.48kg/m,上游排比下游排减少9.8%,中间排比上游排减少40.5%。下游排Ⅱ序孔单位干料注入量比Ⅰ序孔减少12.3%,Ⅲ序孔比Ⅱ序孔减少22.2%;上游排Ⅱ序孔单位干料注入量比Ⅰ序孔减少5.5%,Ⅲ序孔比Ⅱ序孔减少24.0%;中间排Ⅱ序孔单位干料注入量比Ⅰ序孔减少12.5%,Ⅲ序孔比Ⅱ序孔减少18.7%。 表2 各排序孔单位水泥粘土注入量对比表 单位:kg/m

水利工程建设是我国一项重要的基础设施建设,对我国经济的快速发展和人民生产生活具有十分重要的作用。所以我们应该加强对水利工程建设的重视程度,保证水利工程建设事业的快速发展。在水利工程中,大坝工程是其重要的组成部分,其质量的好坏直接影响水利工程建设的整体质量。

2.坝体水文工程地质条件

孔 序 排 序 Ⅰ序孔单位 注入量 Ⅱ序孔单位 注入量 Ⅲ序孔单位 注入量 各排序单位 注入量
下游排 650.61 570.50 443.73 528.27
上游排 562.15 531.33 403.84 476.49
中间排 346.03 302.88 246.26 283.48
各序孔单位注入量 520.76 468.16 360.32

1 工程概况

根据钻孔揭露,坝体浆砌石块体为粉红色花岗岩,主要矿物有正长石、石英、及少量暗色矿物,其中块石多为弱风化,少数为强风化,结构松散。大多数块石间不见砂浆,连接不密实。砌石之间多呈松散堆积状态,钻进时,多数孔段无回水,压水试验时连水位均无法观察到 ,砌石间空隙多且大,连通性极好。 前期安全评估时,现场测得坝体密度最小为1.76 g/cm3、最大的仅2.12 g/cm3,坝体空隙率极高,坝体漏水严重,水库不能正常蓄水。

3、开挖检查分析 溢洪道施工,在桩号坝0+668.231~0+605.900m范围内开挖深度7.0m ,从开挖揭露的灌浆后坝体地层结构看,大孤石裂隙以及较松散的堆积体中均被水泥粘土浆结石充填密实,浆液结石最大宽度达25cm,浆液在地层中扩散延伸长度达20m余。

本工程为一座以城市生活饮用水为主,兼顾防洪、下游农业灌溉综合开发利用等综合效益的小型水利枢纽工程。水库枢纽工程由大坝、溢洪道和灌溉输水管组成。从地质资料可发现,坝基出露地层为强风化片麻岩,大坝清基不彻底,岩体裂隙较发育,透水性较强,具中等透水性,存在裂隙性渗漏问题。左、右坝肩强风化层岩体结构破碎,具中等透水性,存在浅层裂隙绕坝渗漏问题。大坝心墙填料最优含水率为19.4%,填土含水率不满足规范要求。填土干密度平均值15.6kN/m3,实际压实度为0.94。心墙填筑土料碾压不密实,压实度不能满足规范要求。

3.坝体防渗灌浆设计

溢洪道闸室段开挖右边坡垂直深度5米处的灌浆结石照片

针对水库枢纽工程存在的主要问题及历年发生的险情,本次大坝工程主要任务为:1)大坝坝基、坝体采取充填灌浆处理,大坝心墙接高处理,下游反滤坝局部翻修,同时对大坝上游进行块石护坡;2)溢洪道完建,对堰体段底板及边墙进行砼护砌,对泄槽段与堰体连接段边墙采用浆砌石护砌、进水渠开挖浆砌石护坡。

原设计坝体防渗灌浆孔为三排, 排距 1 m, 上游排在坝下0+000.1m 处 ,下游排在坝下0+002.1 m 处,中间排在0+001.1 m 处,上 、下游排孔距为2.0 m,中间排孔距为1.0 m,分三序进行施工,自孔深1m 开始自上而下每5m一段进行灌浆,灌浆压力根据试验确定。灌浆水泥使用P.O42.5 级普通硅酸盐水泥。防渗标准q<5 Lu。此外,防渗体后至坝址设计了孔、排距分别为3 m 的坝体固结灌浆孔。

5.4 渗流量观测系统观测资料分析 灌浆施工期所建渗流量观测系统位于坝下游河床,渗流量观测从2001年7月22日至今,实测灌后最大渗流量为30.0L/s(相应库水位高程669.48m),是灌浆前库水位高程668.24m的渗流量5.2%,正常蓄水位670.50m的3.54%。表3 灌浆前后相近库水位渗漏量对照表

2 施工导流

其他要求按《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》(DL/T 5148-2001)执行。

灌浆前

根据本工程的实际情况,本工程按如下方式进行施工导流。在本工程施工前,充分利用现有输水管将库水放空。在大坝上游新建块石护坡下部时,利用现有输水管进行导流。在输水管进口段及柱式塔施工期间,利用施工围堰挡水,进口段及柱式塔施工完成后,即可拆除施工围堰,利用工作闸门挡水。根据本工程实际情况,按照运行安全可靠、施工简便快速的原则,就地取材,采用土袋围堰,施工围堰按不过水围堰进行设计。

4.防渗体灌浆施工技术

灌浆后

2.1 围堰布置。围堰按照保证建筑物周围至少留1.0m宽作业面的原则进行布置,围堰采用编织袋装粘性土料堆砌而成,顶宽2.0m,内外边坡坡比1:2.0,据此确定围堰顶面总长50m,最大堰高3.56m;

4.1 防渗体灌浆生产性试验

相近库水位渗漏量比值

2.2 围堰施工。围堰采用进占法施工,即由5t自卸汽车分别从两岸修戗台向中间合拢,围堰采用10t履带式推土机碾压。围堰拆除采用容量为1m3的挖掘机开挖,5t自卸汽车运至弃渣场。施工导流主要工程量为围堰粘土662m3,代料1 260m3。

防渗体灌浆生产性试验技术要求。

库水位

3 大坝加固施工

根据设计要求, 生产性试验安排在大坝左岸 0+139~0+144 m 段进行。 防渗体灌浆试验采用自上而下分段孔内循环灌浆方法,段长原则上 5 m 一段,,但当钻孔回水消失,不受段长限制;灌浆压力:上、下游排m,压力 0.2MPa ;m,压力0.4 MPa;m,压力 0.6 MPa;26m 以下0.8 MPa;中间排m,压力 0.3 MPa;m,压力0.6 MPa,m,压 力 0.9 MPa,26 m 以 下 1.2MPa;分Ⅲ序逐序施工。 在各段规定压力条件下,当注入率小于1 L/min 时,继续灌注 60 min,灌浆结束;封孔采用导管将孔内余浆置换成为水灰比0.5∶1 的浓浆 ,而后进行纯压式灌浆封孔。灌浆结束 7 天后,在试验区适当位置检查孔,进行钻孔取芯和压水试验检查,评价灌浆效果。

渗漏量Q1

本工程的大坝加固施工主要内容包括大坝充填灌浆、上游干砌石护坡、下游排水棱体及坝顶公路。

防渗灌浆生产性试验施工。

观测日期

3.1 坝体充填灌浆施工

按照防渗灌浆生产性试验拟定的施工参数和技术要求,完成试验灌浆孔11个,进尺 162.78 m,简易压水38 段,灌浆段长151.78 m,共注入水泥 189.6 t。检查孔1个,进尺 15.5 m,压水试验3 段,压水试验结束后全孔灌入水泥 400 kg。

库水位

为了提高坝体的抗渗性,针对大坝坝体压实不密实等问题,对大坝坝体处理措施为充填灌浆。灌浆原则:稀浆开路,浓浆灌注,分序施灌,先疏后密,少灌多复,控制浆量。本工程大坝的充填灌浆包括灌浆钻孔、充填灌浆采用双排,孔距2.0m,主排孔位于心墙轴线上,副排孔位于主排孔上游0.8m。其施工程序为:钻孔→检查钻孔→制浆→灌浆→冒浆处理→复灌→封孔→孔位转移→质量检查,主要施工方法如下:

施工时出现的特殊情况。

渗漏量Q2

3.1.1 充填灌浆分Ⅲ序孔进行施工,采用150型钻机钻孔,因坝体较松软,裂缝分布较广。为使孔壁固结和密实上层土体,防止孔壁塌落,使用较大压力灌注深层缝穴,不致冒浆、串浆,采用自下而上分段灌浆,每孔段长5m~7m。充填灌浆孔深以达到基岩面为准;

钻孔孔口回水情况:Ⅰ序排钻孔时全部没有回水,中间还有少量掉钻;上游排Ⅱ序孔及中间排Ⅲ序孔钻孔时上部段回水情况有所好转,有少量回水 ;到中间排Ⅲ序孔钻孔时回水有明显好转,但是在钻进过程中仍有某些部位仍然出现回水减少,甚至消失,说明坝体内空洞通过上、下游排Ⅰ、Ⅱ序孔灌浆后仍存在少数空隙未得到充分灌注。灌浆段坝坡冒浆情况及处理:在灌浆过程中,出现多处漏浆现象。 特别是刚开始对下游排Ⅰ序孔灌浆时,从下游坝坡不同高程 处多达20余处出现冒水和漏浆。灌浆时,冒浆量较小处,随浆液水灰 比变浓 ,漏浆点逐渐消失, 按正常灌浆方式灌注至结束标准;当冒浆量较大,采取用水不漏和棉纱等材料嵌缝、地表封堵方法封堵,再采取低压、浓浆、限流、限量、间歇灌浆等方法处理 ,灌至结束标准。

观测日期

3.1.2 灌浆量施工控制:灌浆采用定量灌注法,而不是灌至不吃浆为止,坚持“少灌多复”每孔每次平均灌注量以孔深计,每米孔深控制在0.2m3~0.3m3。灌浆压力控制在最大允许孔口压力以内;

灌浆段大量吸浆情况及处理方法:由于坝体裂隙、空洞较多,结构较松散,导致灌浆过程中孔段吸浆量非常大,如下游排的Ⅰ序孔 K21″、K23″孔, 其分别灌注水泥 59.5 t和49.3 t,平均单耗达到4.25 t/m 和 3.18 t/m。整个灌浆试验的平均单耗为1.25 t/m。 远大于设计的 100 kg/m。

Q2/ Q1

3.1.3 灌浆施工时的压力控制。根据《土坝坝体灌浆技术规范》及有关的工程的经验,确定注浆管上端孔口压力应小于200kPa。先采用小孔口压力灌浆,不吃浆时逐渐提高孔口灌浆压力,直至达最大孔口灌浆压力;

4.2 防渗体灌浆技术要求的补充

670.50

3.1.4 横向水平位移施工控制,大坝坝体灌浆时,坝顶上、下游两坝肩处横向水平位移一般要求控制在3cm以内。复灌次数:Ⅰ序孔8次~10次;Ⅱ、Ⅲ序孔5次~6次,不少于5次。间隔时间:主要以灌入坝体裂缝中浆体的固结状态来确定,应待前次灌入的泥浆基本固结后,并根据坝体的变形情况,再确定进行复灌,每次间隔时间不少于5天。为保证坝体灌浆质量和坝体安全,检验灌浆效果,在灌浆期间应进行观测;

通过防渗灌浆生产性试验成果分析,结合灌浆过程中各种不同情况的处理结果,经深入总结探讨,对防渗体灌浆技术要求补充如下:

847★

3.1.5 充填灌浆观测施工。根据《土坝坝体灌浆技术规范》要求,为了有效地确保坝体灌浆质量和坝体安全,检验灌浆效果,在灌浆期间应进行观测,观测项目包括表面变形、坝体深部位移、坝顶裂缝、坝体冒浆观测、渗流监测等。在灌浆过程中,应有专职观测人员负责观测工作,全面控制灌浆质量,及时发现和解决施工中出现的问题。水平位移观测:根据选定的观测断面,布设观测位移桩,可用木桩或砼柱。在灌浆期间,每天观测2次~4次。非灌浆期间,每5天观测1次。竖向位移观测:竖向位移应与水平位移桩相结合,并同时进行观测,以便进行资料分析。在灌浆前,至少应观测2次。灌浆期间,每天观测1次~2次,非灌浆期间,每5天观测1次。在灌浆时,坝顶上下游坝肩允许横向水平位移量要求控制在3cm以内,并在停灌后能够基本复原。本方案主要工程量为:充填灌浆造孔3 530m,充填灌浆2 523m。

灌浆材料。防渗体灌浆上、下游排出现大量吸浆时添加细砂,要求洁净,含泥量<3%。 出现漏浆时掺加水玻璃,掺加比例为3%~5%。

669.48

3.2 坝基帷幕灌浆施工

灌浆方法。大坝防渗体灌浆上游排和下游排孔先自上而下用水泥砂浆进行充填灌浆, 出现漏浆时掺水玻璃进行堵漏处理,再按防渗体灌浆要求,自下而上分段孔内循环灌浆方法复灌至结束标准。 防渗体灌浆中间排采用纯水泥浆自上而下分段孔内循环灌浆方法进行灌浆。

30.0

为了了有效地增强大坝的防渗效果,彻底根除大坝安全隐患,针对该水库大坝坝基和坝肩岩层透水性强的问题,根据《碾压式土石坝设计规范》(SL274-2001)的规定,对大坝坝基和坝肩进行帷幕灌浆处理。

施工参数:段长原则上为5 m,但当遇孔内钻孔回水消失,即停即灌,不受段长限制;纯水泥灌浆压力上、下游排m,压力0.2 MPa 、m 采用 0.4 MPa,16 m 以

2004.08.03

3.2.1 帷幕灌浆的深度。帷幕的底线按坝基q=10Lu进行控制;

下采用0.6 MPa;中间排m,压力 0.3 MPa,6 m 以下压力0.6 MPa;充填灌浆当孔口无回水 ,采用掺加细砂 10%~20%进行空隙充填灌浆,一旦出现坝外漏浆,结合掺加水玻璃进行,至孔内填满溢浆为止;浆液的水灰比,充填灌浆浆液一律为0.8∶1,掺砂量按 20%左右进行;砂浆充填灌满至孔口返浆,充填灌浆结束。

3.54

3.2.2 帷幕灌浆长度。大坝左、右坝肩帷幕长度参照规范规定为正常蓄水位与基岩透水率101u的交线,结合本工程实际,帷幕灌浆向左、右坝肩延伸10m;

双液灌浆至漏浆现象停止,停止掺加水玻璃,再按纯水泥浆灌浆要求灌至结束标准。

668.24

3.2.3 帷幕灌浆孔距。根据坝基地质特点,大坝坝基和坝肩进行单排帷幕灌浆处理,帷幕孔距为2.0m;

灌浆时地表冒浆处理:灌浆过程中,发现冒浆、漏浆,应先查明原因,根据漏浆量的大小,选用不同方法处理:如漏浆量较小,按正常灌浆方式灌至结束标准;当漏浆量较大时,暂停灌浆作业,对灌浆影响范围内的廊道、坝坡、结构分缝等进行逐项检查并进行封堵处理后再恢复灌浆;恢复灌浆时,采取灌注水泥砂浆加水玻璃结合低压、限流、间歇、待凝等方法处理。

570

3.2.4 灌注材料。以水泥灌浆为主,为了确保灌浆质量,要求使用42.5级普通硅酸盐水泥,细度要求通过4 900孔/cm2标准筛的筛余量不超过2%;

4.3 防渗体灌浆效果

1998.10.12

3.2.5 灌浆压力。采用自下而上的灌浆顺序,接触面的灌浆压力采用1kg/cm2~2kg/cm2。

防渗体灌浆按照设计布置和相关技术要求,施工完成钻孔364 个,累计灌浆段长 8 161.08 m,灌入水泥 3942.5t,单位注入量 483.1 kg/m,砂480t,水玻璃100t。 防渗体灌浆施工完成后,综合效果表明防渗体灌浆质量良好,达到预定效果。

668.24

3.3 上、下游护坡施工

单位注入量逐排逐序减少明显。 先施工的下游排单位注入量914.7 kg/m,上游排单位注入量643.0 kg/m,后施工的中间排单位注入量193.1 kg/m。 序次上先施工的下游排Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ序单位注入量分别为1189.3,1073.3,691.4 kg/m,上游排Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ序分别为 952.9,648.8,481.1kg/m,中间排Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ序分别为 257.8,231.7,141.8kg/m,逐排逐序减少明显。

13.9

大坝上游护坡的施工主要是对上游原坝面整平,铺设砂石垫层,然后干砌块石护坡。下游坝坡坡面修整,采用人工挖土,人工夯实,然后以人工搬运草皮并栽植。

浆砌石内空隙充填密实。坝体随机钻孔容重检测试验,坝体容重达到 2.33 t/m3。此外,溢流面开挖揭露,水泥结石已基本密实地充填在空隙中,钻孔岩芯多呈柱状,胶结良好。

2002.07.15

4 输水管施工

坝内防渗体检查孔压水试验透水率均<5 Lu,满足设计要求。防渗体灌浆完成 14天后,施工检查孔37个,压水试验190 段,透水率均<5 Lu,全部合格。

2.44

本项目的输水管加固处理措施进口柱式塔拆除重建,砼拆除采用人工配合机械拆除,自卸汽车运输至水库外的荒地处,运距为1.0km。管身段箱涵砼施工采用0.4m3拌和机,胶轮车配合泻槽运至施工部位,插入式振捣器振捣。管身上部回填土方,要求心墙填料粘土压实度不小于96%,含粘率不小于25%,渗透系数不大于1×10-5cm/s,坝壳采用代料土填筑,代料土相对密度≥0.75,渗透系数大于1×10-3cm/s。

5.结束语

667.12

5 溢洪道施工

本水库坝体浆砌石空隙率高,结构松散,透水性强烈,是形成加固前工程的主要病因。 灌浆时浆砌石坝体到处出现漏浆,吸浆量大,较大地提高了除险加固工程费用。针对本水库坝体浆砌石空隙率高,结构松散,透水性强烈的特点,及时调整灌浆方法、灌浆材料、工艺参数、特殊孔段处理措施,从根本上保证了防渗体灌浆施工质量。

296

本工程的溢洪道施工主要包括堰体底板及边墙、进水渠、泄槽段、消力池等施工。溢洪道石方开挖主要是泄槽段及消力池的开挖成型到位,采用挖掘机开挖;石渣回填全部考虑利用原溢洪道弃料,采用羊角碾及蛙式打夯机分层碾压。砼和砌石包括堰体底板及边墙的砼和砌石。砼工程施工采用0.4 m3拌和机,胶轮车配合泻槽运至施工部位,同时还采取插入式振捣器振捣。

1998.11.01

参考文献:

667.57

[1] 邱宜伦,戎善飞,张成方.岱山县栲门大坝加固工程的技术措施[J].浙江水利科技,2009,31.

10.0

[2] 廖树材.水库除险加固技术措施探讨[J].中国水运,2011,31.

2002.08.01

[3] 郭彩红.关河水库除险加固设计[J].山西水利,2008,31.

3.38

666.22

191

1998.11.14

666.51

10.6

2002.09.30

5.55

665.03

134

1998.12.01

665.13

8.7

2002.05.05

6.49

663.90

104

1998.12.14

664.07

4.4

2002.04.26

4.23

备注: 847★为设计根据多年观测资料计算值

综上所述,小南海天然地震堆积坝体帷幕灌浆工程,设计合理,施工质量控制科学,防渗加固效果明显。 6、结语 在小南海天然地震堆积坝体中作帷幕灌浆防渗加固工程,目前属国内唯一的先例。设计施工过程中,对钻孔、灌浆技术参数,灌浆材料、浆液配比、灌浆过程中特殊情况的处理、以及灌后质量检查方法等多项技术与工艺进行了较多的试验探索,并取得成功经验。 该工程的成功实施,为我国今后解决类似工程问题积累了宝贵的设计和施工经验。