永水库高喷灌浆防渗墙设计

永水库高喷灌浆防渗墙设计

1工程地质概况永洪水库位于兴县东南部永隆镇，属于新晃河水系。水库以上控制面积15.2km。该水库建于1958年,是以山地径流为主要水源的山区水库。永堌水库总库容430万m3,工程等级为Ⅳ等。主要建筑物有大坝、溢洪道、放水涵等。永堌水库主要任务是防洪、灌溉,同时兼有养殖等综合效益。水库设计灌溉面积800hm2,受益人口1.2万人;防洪保护面积15.0km2,保护人口1.5万人,保护耕地800hm2,防洪任务非常重要。地质情况:场地内埋深31.5m以浅地基土自上而下分为三个工程地质层,(1)素填土:棕黄、灰黄色为主,中粉质壤土和重粉质壤土为主,可塑,无摇振反应,无光滑,干强度低,韧性低。层底埋深16.0～17.5m,层底标高40.48～41.95m,层厚16.0～17.5m。(2)中粉质壤土:棕黄色为主,局部为重粉质壤土,可塑,底部夹有灰岩碎石,大者直径50cm、一般10cm,无摇振反应,稍有光滑,干强度中等,韧性中等。层底埋深22.5～25.1m,层底标高32.84～35.45m,层厚5.8～8.1m。(2)-1中粉质壤土:棕黄色为主,可塑,夹有碎石,大者直径10cm、一般1cm。层底埋深24.0～24.2m,层底标高33.78～34.06m,层厚0.2～1.1m。(3)灰岩:灰色,上部裂隙较发育,下部岩芯较完整。该层未揭穿,最大揭露厚度7.3m。2高喷钻孔施工本工程高压摆喷灌浆防渗墙布置在水库大坝迎水坡桩号为0+000～0+320,防渗墙顶高程53.2m,单排布置,15度折接,孔距1.2m,采用三管法施灌制作,高喷灌浆下界线为进入完整基岩面以下0.5m。高喷钻孔孔径不小于φ110mm,成孔倾斜度小于1%,钻孔孔位与设计孔位偏差不得大于50mm,成墙的有效搭接厚度不小于15cm,抗压强度R28=3～10MPa,渗透系数不大于1×10-6。水泥采用普通硅酸盐水泥,强度等级不低于32.5,细度要求通过0.08方孔筛的筛余量小于10%。3初验段及结果本工程高压摆喷灌浆采用三管法施工,选用XY-1型地质钻机,YGP-5型高喷台车等设备,为确保本次高压摆喷灌浆达到预计的防渗、加固的效果,按设计要求在正式施工前进行围井试验,以确定有效的钻进方法、高喷灌浆施工工艺参数及孔距。选择地质条件有代表性的区段,先形成一高喷围井。然后在围井中心处,布置一检查孔进行注水试验。初拟试验段布置于大坝桩号0+000～0+010处,距大坝轴线15.485m(根据地质资料该处地质情况较为复杂、碎石层较厚),采用下图的布置方式(按不同的孔距1.2m、1.6m共布置摆喷孔6个,底部深入基岩1.0m,顶部喷灌至现状地面1m以下形成一段连续的围井墙体)。检查孔钻孔自上而下进行,钻孔直径φ130mm,钻深至相对隔水层,在孔内下φ75mmPVC管,PVC管底侧壁布透水孔,然后进行注水试验(摆喷灌浆结束后15d),测定计算墙体渗透系数,并与原状渗透系数相比,检查是否符合设计要求。本次试验从2008年11月15日开始至2008年12月2日结束。根据注水时段分别测得渗透系数为1.35×10-7cm/s,1.53×10-7cm/s,1.73×10-7cm/s,从注水试验结果来看,均能满足设计要求。鉴于检查孔钻孔取芯及注水试验结果,本工程高压摆喷灌浆防渗墙正式施工中采用以下参数:4防渗墙施工中的质量控制4.1细度及筛余量该工程高压摆喷防渗墙注浆材料为普通硅酸盐水泥,强度等级不低于32.5,细度要求通过0.08mm方孔筛的筛余量小于10%。水泥浆所用水应满足《混凝土拌合用水标准》JGJ63-89的规定。4.2孔位、钻孔控制此高压摆喷灌浆采用单排布置,孔距为1.2m,孔径不小于φ110mm,钻孔深入完整基岩以下0.5m,成孔倾斜度小于1%,钻孔孔位与设计孔位偏差不大于50mm。钻孔的关键是孔倾斜度控制,选用水平尺和JJX-3B型测斜仪按照“钻前控制和钻进控制”的有效措施。钻前控制:钻机基座水平、立轴垂直、钻具长度大于6m。钻进控制:(1)开钻时轻压慢钻(2)钻进中经常检查立轴的垂直度,并且在孔深20m以上每5m用测斜仪测一次孔斜;余下孔段则可在终孔时,采用自孔底往上每5m测孔斜一次,直至孔口,最终得出孔斜率。4.3水泥浆含量及配合比在高喷灌浆施工过程中,严格按照规范操作和试验确定的高喷灌浆参数进行施工是确保防渗墙成墙质量的关键。(1)高压摆喷灌浆,摆动角度30°,摆动速度14次/min。(2)提升速度:提升速度过快则成墙易产生空洞,影响搭接效果;提升速度太慢则造成水泥浆浪费。本工程粘土层提速为8cm/min,基岩层提速为5cm/min。(3)水泥浆必须严格按配合比与配制程序配置,配置好的浆液应具有良好的流动性和稳定性。本工程水泥浆比重为1.6g/cm3,水灰比为0.8∶1。(4)高压摆喷灌浆:水压力为37～40MPa,流量为75L/min;空气压力为0.7MPa,风量为1.0m3/min;水泥浆压力为0.2～0.5MPa,流量为80L/min;4.4喷射过程注浆中断高喷灌浆宜全孔自下而上连续作业,因此在施工过程中,应保证供气、供水、供浆管路系统畅通、密封。喷射过程中应随时检查设备运行状况,做好各环节配合,避免中断。在高喷过程中出现压力突降或聚增、孔口回浆异常等因素,会造成注浆中断。当恢复喷浆时,必须复喷不得小于0.5m,以保证板墙的连续性和可靠性。另外,本工程孔深较大,需卸管,卸管后需将喷射管下放复喷,搭接长度大于0.2m。4.5静压恢复喷射结束后,必须连续将回收利用的回浆或新拌制的水泥浆回灌至孔内,直至孔内液面不下降为止。5墙体性能检测高压摆喷防渗墙施工结束后,于2009年8月委托安徽省水利工程质量检测中心站对该工程进行质量检测。防渗墙无损检测:采用探地雷达对主坝桩号0+010-0+255共245m范围进行检测,结果为水泥土防渗墙均匀且连续。防渗墙探坑检测:共开挖2个探坑,探坑长×宽×深为3×2×2m,外观质量显示,墙体连续,材料较均匀,搭接良好。现场钻孔取芯及注水试验:共钻3孔,孔深10m,每孔为一组,每组6件试块,测得抗压强度在4.13～7.13MPa之间,满足设计要求3.0～10.0MPa。现场注水试验测得墙体渗透系数在8.46×10-8～1.09×10-7cm/s之间;墙体试样室内试验测得渗透系数在4.47×10-7～6.28×10-7cm/s之间,均满足设计K≤1.0×10-6cm/s。