云南省楚雄州大姚县白鹤水库大坝高压旋喷灌浆设计

1、云南省楚雄州大姚县白鹤水库大坝高压旋喷灌浆设计18水利建设与管理?2004年第4期云南省楚雄州大姚县白鹤水库大坝高压旋喷灌浆设计周红梅周荣(云南省楚雄彝族自治州水利电力勘测设计研究院楚雄市675000)【摘要】白鹤水库大坝采用高压旋喷灌浆进行防渗处理,最大造孔深度达57m,施工难度较大,技术要求高,为保证工程除险加固后到达预期设计目的,设计单位人员会同施工单位制定了严密的高压旋喷试验大纲,并在施工过程中对施工参数进行了必要调整,最后设计人员根据试验成果对原设计做了修改,使工程施工到达了预期目的.【关键词】大坝防渗处理高压旋喷灌浆试验1工程概况白鹤水库位于云南省大姚县西南的七街乡锁北设计坝高25

2、m,坝顶长295m,总库容1130万m,兴利库容975万m.水库大坝经屡次除险加固,坝体填筑料粒径粗,压实不均,有架空现象,结构松散,透果.据钻孑L资料揭露,坝下冲积层没有被切断,粘土砾石层上,下游贯穿,填筑前未进行坝基清基或防渗处理,压水试验说明,坝基存在渗漏,两岸坝肩存在绕坝渗漏,坝基冲积层,基底岩层存在水平,垂直两个方向不均匀性渗漏.初步设计对高压旋喷灌浆,混凝土防渗墙和帷57m,施工难度大,技术要求高,坝体土料粒径不均,粗颗粒含量较大,石块多,混凝土防渗墙墙体均匀性浆,投资最省,但坝基砾石层透水性大,基岩裂隙发育,帷幕灌浆相对可靠程度低,坝基淤泥质粘土槽孑L形成困难,帷幕灌浆可灌性差.

3、基于以上原因,设计喷墙底部伸入基岩1m.2高压旋喷生产性灌浆试验白鹤水库大坝高压旋喷灌浆造孑L深度达57m,招标阶段充分听取了设计的意见,选定了高压喷射施工经验较为丰富的队伍.通过灌浆试验获得高压喷射灌浆的有效扩散半径,选择经济,合理的孑L距布置形式;选取切实可行的施工工艺方法和技术参数,以及配套的施工设备.灌浆试验区在大坝中部.筑坝土料为褐红色,红色砾质粘土,粘土料的母岩为粉砂质泥岩,由泥岩风化而成.大坝施工时,坝下河床冲积层,粘土砾石层和淤泥质粘土没有去除,更没有进行必要的抗滑稳定和防渗处理.坝轴线处覆盖层厚203lm,上部淤泥质粘土呈软塑性状态,少数为流塑状态,抗剪强度低,下部粘土砾石层

4、,以粗砂和砾石为主,密实性极差,覆盖层十分复杂,粘土砾石层变化较大,局部渗透性强,且上,下游贯穿,因此成为坝基渗漏的主要因素之一.同时,淤泥质粘土,粘土砾石层抗剪强度及承载力低,易产生不均匀沉陷.2003年7月27日开始进行三管法高压旋喷试验,9月20日结束试验,共完成试验孑L11个即1号两管法做2个高喷试验孑L,即2021号,2003年9月3日开始施工,9月7日结束两管法试验.因大坝帷幕灌浆试验段在大坝河床最深处,考虑到工程试验进度,经管理局,监理,设计,施工各方会议确定,高压旋喷试验段与帷幕灌浆试验段错开,高压旋喷试验段长9.6m.试验孑L单排布置,共1320周红梅等/云南省楚雄州大姚县白

5、鹤水库大坝高压旋喷灌浆设计表1高喷试验施工数据孔孔深施工时间水泥用量单耗量水压水量气压气量浆压浆量浆密度转速提速(cm/min)号(m)(月.Et)(t)(kg/m)(MPa)(L/rain)(MPa)(m/min)(MPa)(L/min)(g/em)(r/min)坝体淤泥粘土砾石基岩J注93号,l8号为三管法单桩试验,202l号为双管法试验,其余为三管法孔距试验.施工参数相同,检查连接情况,确定适宜孔距.表2高压旋喷灌浆试验检查孔详细情况孔号JlJ2J3J4J5J61号孔2号与4号中6号与718号中18号与位置中心3号中间间号中间I司l9号中间孔深(m)孔斜0o8Oo90olOOo90909

6、孔距(m)孔号J7J8J9Jl0JllJl218号孔上18号孔下2O号孔2l号5号孔4号与5位置游50em游50cm中心中心中心号中间孔深333555.857.056.356.3(m)孔距0.80.80.80.8(m)一致,02.Om为水泥柱(回填水泥浆形成),反映含量均匀;30m以下成桩较差,水泥含量不均匀,但芯样密实.J2:010.Om为水泥土柱,水泥含(回灌水泥浆形成);1.510.Om水泥土柱,含水泥量大,均匀;10.030.Om水泥土柱,含水泥量减少.J6:02.Om为水泥柱(回灌水泥浆形成)坚硬密实;2.010.Om水泥土柱,水泥含量大,均匀;10.030.Om水泥土柱,水泥含量较

7、少,但分布均匀,密实;30.Om以下水泥含量逐渐减少,但芯样密实.J9,JlO:为两管法施工,020m为水泥土柱,水泥与坝体粘土的混合物,水泥分布均匀,密实,呈褐灰色,粘土粒含量少,20m以下水泥含量逐渐减少,但芯样密实,透水性差.d.芯样分析.儿,J3,J5,J9,JlO,J11均为桩中心检查,结论根本相同,从总体看,表现为随孔深增大水泥含量渐少的规律,30m以上成桩较好,30m以下水泥含量较少且不均匀,芯样多为扰动粘土砾石胶结体,具有一定的防渗性能;续,15.Om以下水泥含量很少且不均匀,说明1.Om孔距偏大,不能满足桩体搭接成墙要求;J4,J12为0.8m孔距,芯样同桩中心检查结果基要求

8、;J6为0.6m孔距,芯样同J4,J12根本一致,说明搭接效果也较好,但孔距偏小,孔数增周红梅等/云南省楚雄州大姚县白鹤水库大坝高压旋喷灌浆设计2l大,投入太大.经过芯样分析,采用0.8m孑L距较经济合理.共做注水试验孑L4个,注水时间为2003年9月12日10月1日.注水试验5m为一段,由于在孑L内无法进行封闭,每次计算段的注入量即为该次注入量与上次注入量之差,透水率为每段计算值(见表3).J9,JlO注水位置均为桩中心,双管法施工.j11为5号孑L中心,J12为4号与5号中间.均为三管法施工.表3灌浆试验前后渗透系数,透水率比拟工程孔深灌前三管灌后两管灌后×××

9、;10一'cm/s×10×106Cm/s4.4×lO一'cIIl/1520m3,93×10××10一'cm/s×10×10×10一'cm/s经比拟:30m以上具有明显防渗效果;30m以下,数据也能满足水工建筑物渗透率不大于5Lu的要求;双管法效果优于三管法,但水泥耗量大,且三管法工艺已能满足防渗要求,采用三管法工艺比较经济合理(喷灌前数据为与试验区相近的设计地勘ZK5孔资料提供).8月5日,18号孔单桩开挖检查,开挖深2.5m,桩径最大1.2m,最小1.0m,平均1.1m;

10、l0月9日,开挖深3.5m,直观检查,桩体搭接良好,已形成有效防渗墙体,能够到达防渗目的.该工程因高压喷射灌浆深度较大,孔斜率难于控制,墙体厚度相对较小,搭接困难,灌浆试验过程中采用了两管法和三管法进行比拟,(见表4).法与两管法墙体渗透系数差异不大,均可到达减少表4两管法和三管法比拟表渗透系数水泥单耗施工方法取芯描述k(em/s)(kg/m)030m水泥土柱,水×10一心泥含量逐渐减少,但芯样最小3,7×10一'=密实,透水性差柱与同桩中心根本一致,法最大3,1×10一间下水泥逐渐减少,有的接最小3.0X10一'近原地层020m为水泥与土的两混合物,水泥含量均匀,×10一管密实×10一'实,透水性差相比,水泥单耗量小,比两管法节省近200kg/m.195kW?h;两管法每小时耗电约240kW?h,且设备损耗大,工效慢.b.根据芯样分析,桩柱30m以下含水泥量较少,主要原因是随孑L深增大,下部地层结构为粘泥砾石,且砾石含量较多,难于置换出来,但经高压射流扰动,也能使之较原地层密实,从而到达减少渗透的目的.3大坝高压旋喷灌浆设计根据高喷试验成果对原初步设计的主要技术参数修改如下:a.旋喷孑L距由1.0rn改为0.8m.b.施工主要参数.孑L