永水庫高噴灌漿防滲墻設計

1工程地質概況永洪水庫位于興縣東南部永隆鎮，屬于新晃河水系。水庫以上控制面積15.2km。該水庫建于1958年,是以山地徑流為主要水源的山區水庫。永堌水庫總庫容430萬m3,工程等級為Ⅳ等。主要建筑物有大壩、溢洪道、放水涵等。永堌水庫主要任務是防洪、灌溉,同時兼有養殖等綜合效益。水庫設計灌溉面積800hm2,受益人口1.2萬人;防洪保護面積15.0km2,保護人口1.5萬人,保護耕地800hm2,防洪任務非常重要。地質情況:場地內埋深31.5m以淺地基土自上而下分為三個工程地質層,(1)素填土:棕黃、灰黃色為主,中粉質壤土和重粉質壤土為主,可塑,無搖振反應,無光滑,干強度低,韌性低。層底埋深16.0～17.5m,層底標高40.48～41.95m,層厚16.0～17.5m。(2)中粉質壤土:棕黃色為主,局部為重粉質壤土,可塑,底部夾有灰巖碎石,大者直徑50cm、一般10cm,無搖振反應,稍有光滑,干強度中等,韌性中等。層底埋深22.5～25.1m,層底標高32.84～35.45m,層厚5.8～8.1m。(2)-1中粉質壤土:棕黃色為主,可塑,夾有碎石,大者直徑10cm、一般1cm。層底埋深24.0～24.2m,層底標高33.78～34.06m,層厚0.2～1.1m。(3)灰巖:灰色,上部裂隙較發育,下部巖芯較完整。該層未揭穿,最大揭露厚度7.3m。2高噴鉆孔施工本工程高壓擺噴灌漿防滲墻布置在水庫大壩迎水坡樁號為0+000～0+320,防滲墻頂高程53.2m,單排布置,15度折接,孔距1.2m,采用三管法施灌制作,高噴灌漿下界線為進入完整基巖面以下0.5m。高噴鉆孔孔徑不小于φ110mm,成孔傾斜度小于1%,鉆孔孔位與設計孔位偏差不得大于50mm,成墻的有效搭接厚度不小于15cm,抗壓強度R28=3～10MPa,滲透系數不大于1×10-6。水泥采用普通硅酸鹽水泥,強度等級不低于32.5,細度要求通過0.08方孔篩的篩余量小于10%。3初驗段及結果本工程高壓擺噴灌漿采用三管法施工,選用XY-1型地質鉆機,YGP-5型高噴臺車等設備,為確保本次高壓擺噴灌漿達到預計的防滲、加固的效果,按設計要求在正式施工前進行圍井試驗,以確定有效的鉆進方法、高噴灌漿施工工藝參數及孔距。選擇地質條件有代表性的區段,先形成一高噴圍井。然后在圍井中心處,布置一檢查孔進行注水試驗。初擬試驗段布置于大壩樁號0+000～0+010處,距大壩軸線15.485m(根據地質資料該處地質情況較為復雜、碎石層較厚),采用下圖的布置方式(按不同的孔距1.2m、1.6m共布置擺噴孔6個,底部深入基巖1.0m,頂部噴灌至現狀地面1m以下形成一段連續的圍井墻體)。檢查孔鉆孔自上而下進行,鉆孔直徑φ130mm,鉆深至相對隔水層,在孔內下φ75mmPVC管,PVC管底側壁布透水孔,然后進行注水試驗(擺噴灌漿結束后15d),測定計算墻體滲透系數,并與原狀滲透系數相比,檢查是否符合設計要求。本次試驗從2008年11月15日開始至2008年12月2日結束。根據注水時段分別測得滲透系數為1.35×10-7cm/s,1.53×10-7cm/s,1.73×10-7cm/s,從注水試驗結果來看,均能滿足設計要求。鑒于檢查孔鉆孔取芯及注水試驗結果,本工程高壓擺噴灌漿防滲墻正式施工中采用以下參數:4防滲墻施工中的質量控制4.1細度及篩余量該工程高壓擺噴防滲墻注漿材料為普通硅酸鹽水泥,強度等級不低于32.5,細度要求通過0.08mm方孔篩的篩余量小于10%。水泥漿所用水應滿足《混凝土拌合用水標準》JGJ63-89的規定。4.2孔位、鉆孔控制此高壓擺噴灌漿采用單排布置,孔距為1.2m,孔徑不小于φ110mm,鉆孔深入完整基巖以下0.5m,成孔傾斜度小于1%,鉆孔孔位與設計孔位偏差不大于50mm。鉆孔的關鍵是孔傾斜度控制,選用水平尺和JJX-3B型測斜儀按照“鉆前控制和鉆進控制”的有效措施。鉆前控制:鉆機基座水平、立軸垂直、鉆具長度大于6m。鉆進控制:(1)開鉆時輕壓慢鉆(2)鉆進中經常檢查立軸的垂直度,并且在孔深20m以上每5m用測斜儀測一次孔斜;余下孔段則可在終孔時,采用自孔底往上每5m測孔斜一次,直至孔口,最終得出孔斜率。4.3水泥漿含量及配合比在高噴灌漿施工過程中,嚴格按照規范操作和試驗確定的高噴灌漿參數進行施工是確保防滲墻成墻質量的關鍵。(1)高壓擺噴灌漿,擺動角度30°,擺動速度14次/min。(2)提升速度:提升速度過快則成墻易產生空洞,影響搭接效果;提升速度太慢則造成水泥漿浪費。本工程粘土層提速為8cm/min,基巖層提速為5cm/min。(3)水泥漿必須嚴格按配合比與配制程序配置,配置好的漿液應具有良好的流動性和穩定性。本工程水泥漿比重為1.6g/cm3,水灰比為0.8∶1。(4)高壓擺噴灌漿:水壓力為37～40MPa,流量為75L/min;空氣壓力為0.7MPa,風量為1.0m3/min;水泥漿壓力為0.2～0.5MPa,流量為80L/min;4.4噴射過程注漿中斷高噴灌漿宜全孔自下而上連續作業,因此在施工過程中,應保證供氣、供水、供漿管路系統暢通、密封。噴射過程中應隨時檢查設備運行狀況,做好各環節配合,避免中斷。在高噴過程中出現壓力突降或聚增、孔口回漿異常等因素,會造成注漿中斷。當恢復噴漿時,必須復噴不得小于0.5m,以保證板墻的連續性和可靠性。另外,本工程孔深較大,需卸管,卸管后需將噴射管下放復噴,搭接長度大于0.2m。4.5靜壓恢復噴射結束后,必須連續將回收利用的回漿或新拌制的水泥漿回灌至孔內,直至孔內液面不下降為止。5墻體性能檢測高壓擺噴防滲墻施工結束后,于2009年8月委托安徽省水利工程質量檢測中心站對該工程進行質量檢測。防滲墻無損檢測:采用探地雷達對主壩樁號0+010-0+255共245m范圍進行檢測,結果為水泥土防滲墻均勻且連續。防滲墻探坑檢測:共開挖2個探坑,探坑長×寬×深為3×2×2m,外觀質量顯示,墻體連續,材料較均勻,搭接良好。現場鉆孔取芯及注水試驗:共鉆3孔,孔深10m,每孔為一組,每組6件試塊,測得抗壓強度在4.13～7.13MPa之間,滿足設計要求3.0～10.0MPa。現場注水試驗測得墻體滲透系數在8.46×10-8～1.09×10-7cm/s之間;墻體試樣室內試驗測得滲透系數在4.47×10-7～6.28×10-7cm/s之間,均滿足設計K≤1.0×10-6cm/s。