田山灌区沉沙池大堤截渗工程-水泥土截渗墙应用方案研究

田山灌区沉沙池大堤截渗工程-水泥土截渗墙应用方案研究

Summary：水泥土搅拌桩截渗技术是利用多头小直径深层搅拌机具把水泥浆喷入土体并搅拌形成水泥土，以水泥为固化剂，固化剂和土体之间发生物理化学反应，使土体固结成具有良好整体性、稳定性、不透水性，并具有一定强度的水泥土截渗墙，以达到截渗的目的。《田山灌区向胶东应急供水工程沉沙池大堤截渗工程实施方案》中水泥土截渗墙采用3根掘削搅拌轴施工，同时通过3孔送浆三维作业、跟踪监控，在原有位置将基土和水泥混合搅拌成均匀的地下连续墙。由于各个工程都有其相对的独特性，可以根据场地及施工要求具体进行设计。本文从这一角度出发，探讨水泥土截渗墙应用方案研究。Keys：灌区，截渗工程，水泥土，应用方案研究田山灌区自1999年开始列入国家大型灌区节水改造与续建配套项目,对一、二级泵站、三级泵站的大部分工程设施和机电设备进行了更新改造,对近60千米的总千渠和分干渠进行了防渗改造,建设了部分管理设施。但是近年来灌区农业灌溉供水量较少,灌区工程利用率很低,如何充分发挥灌区工程优势,促进灌区社会、经济与生态环境的协调发展,仍是灌区急需解决的重大问题。综合经济比较分析和有限元分析结果,选择适用田山灌区沉沙池大堤地质条件的最优防渗方案,探讨减少田山灌区渗漏量的经济合理的防渗方案及有效避免灌区外土地次生盐碱化的工程措施。并就具体的截渗方法进行分析、研究,不仅在技术上合理,而且经济上可行,可为类似工程提供有价值的借鉴范例。工程简介为缓解胶东地区缺水问题，2016年7月12日省水利厅、省南水北调局组织召开田山灌区向胶东应急供水工作推进会议，会议确定从济南市平阴田山一级泵站调引黄河水，通过南水北调东干线工程，向青岛、烟台、潍坊、威海等城市供水。济南市市政府领导高度重视，济南市水利局结合现有工程状况，立足济南用水和胶东应急调水需求，并着眼全省水源调配的长远考虑，召集省、市相关专家和学者进行了多次调研，拟定了田山灌区向胶东调水的中远期规划方案建议，并以济水[2016]28号文进行了印发。田山灌区向胶东应急供水工程济南段工程涉及田山灌区一级泵站、沉沙池、一级总干渠及田山灌区与济平干渠连通工程、济平干渠等工程。其中沉沙池为主要“卡脖子”工程。沉沙池现状运行水位37.9m，相应济平干渠(南水北调东干线)方向供水能力为7m3/s，大部分月份仅能满足济南、泰安的需水要求。沉沙池运行水位38.66m时，满足田山灌区与济平干渠连通工程设计输水流量12m3/s，但围堤外坡脚处出现流土等渗透破坏现场。“田山灌区向胶东应急供水工程沉沙池大堤截渗工程”是通过对沉沙池大堤截渗及防汛路等工程的建设，提升胶东应急供水工程济南段输水工程的标准，在满足济南、泰安两市生活、工业、生态、灌溉需水等要求的前提下，提升对胶东区域的城市供水能力和供水保证率，同时也为田山沉沙池水源地的建设做好工程支撑。沉沙池大堤截渗工程布置于田山灌区沉沙池东堤坝0+000～4+082和西堤坝0+000～3+946，全堤截渗总长为8028m。主要设计参数：固化剂：P.O

42.5级

水泥掺入比：≥12%

墙体厚度：≥20cm

28d单轴抗压强度：＞0.8MPa

渗透系数：k＜1×10-6cm/s

允许渗透比降：J＞502方案比选对沉沙池东、西堤8028m进行全断面截渗处理，经分析讨论，提出三个截渗方案，现比较如下：方案a

高压喷射灌浆截渗墙(高压摆喷截渗墙)方案b

水泥土深层搅拌截渗墙方案c垂直铺膜截渗加固1

沉沙池条渠截渗处理方案比选截渗处理方案优点缺点a、高压喷射灌浆截渗墙(高压摆喷截渗墙)(1)可灌性好。高压喷射灌浆是强制破坏原土层机构，不存在一般注浆的可灌性问题。(2)连接可靠性高。高压喷射灌浆板墙自身只要灌浆孔距设计合理，连接即可得到保证，且高喷墙体与原土体亦能结合良好。(3)适用于地层广、深度较大。(4)机动灵活、对施工现场要求不高。(1)工程造价较高。(2)喷射灌浆防渗体的性能受多种因素影响，工程施工需根据实际情况选择适宜的施工参数。(3)施工操作对技术人员的职业素质要求较高。b、水泥土深层搅拌截渗墙(1)成墙效果好，墙体厚度均匀连续。(2)适应范围广，有黏土、砂土、粉质粘土、含少量直径小于50mm砾石层、淤泥，甚至有土体架空或洞穴的土层均能施工。(3)施工功效高。(4)成墙单价低。(5)节省材料。(6)灵活采用加固材料。(1)水泥浆管管路容易堵塞，完成一个桩位后需清洗干净。(2)水泥浆液需随配随用，搅拌桩机喷浆时必须连续。(3)施工操作对技术人员的职业素质要求相对高。c垂直铺膜截渗加固(1)防渗材料性能好。(2)开槽机造槽经济适用，机械结构简单、操作方便、机理明确。(3)施工速度快，工程造价低。(1)就目前的应用情况看，垂直截渗技术仍有缺陷，主要是搭接技术不完善，影响效果。(2)垂直截渗需在内河道开挖作业，影响田山灌区正常运行。(3)据地勘资料，沉沙条渠各主要土层无明显相对不透水层，开挖截渗要求的开挖断面深度不易确定，且临时工程投资较大。经初步估算，工程完成后，沉沙池的水位可由现在的37.9m提升到38.66m，相应田山灌区向胶东应急供水工程济南段工程可供水量由现状的7m3/s提升到设计流量12m3/s，可向胶东区域供水量9.5万m3/d~103万m3/d(1.1~12m3/s)，特别是在济平干渠停运休整的6~9月4个月，可向胶东区域供水41万m3/d(4.7m3/s)。按现状济南市水库供水0.6元/m3的价格估算，该工程向胶东供水1600万m3/a，创造效益960万元/a；对沉沙池本身而言可减少年渗漏量约40万m3，节约渗漏效益24万元/a。结论：通过对沉沙池大堤截渗及防汛路等工程的建设，提升胶东应急供水工程济南段输水工程的标准，在满足济南、泰安两市生活、工业、生态、灌溉需水等要求的前提下，提升对胶东区域的城市供水能力和供水保证率，同时也为田山沉沙池水源地的建设做好工程支撑。工程经过改造之后,供水能力、供水保证率大大提高,灌区水利用率也得到提高,灌溉成本降低,为灌区的工农业可持续发展提供了用水保障，也可以带动当地的经济发展。Reference[1]三峡工程茅坪溪防护土石坝渗流分析[J].荣冠.

人民长江.2014(10)[2]白浪河水库大坝防渗方案选择[J].田间,季安,张兴珏,苏丽娟,牟燕妮.

水利规划与设计.2017(03)[3]振孔高喷灌浆在三峡工程中的应用