高压摆喷灌浆技术在小峰水库除险加固中的应用

高压摆喷灌浆技术在小峰水库除险加固中的应用

一、坝体及坝体概况小凤水库位于广西防城港防城河支流电气江上，其中一座是一座主水库和三座副水库。1#、2#副坝均位于水库北部。1#副坝坝长172m,坝高15.5m;2#副坝坝顶长110m,坝高17.5m,均为均质土坝。副坝于1984年4月动工,由工程指挥部组织民工施工,坝体填土采用手扶拖拉机运土,履带推土机碾压,填土质量较差。坝基均为印支期侵入岩,岩性为黑云母花岗岩。岩体风化剧烈,以棕红色黏土质砂为主,结构松散。透水性强,渗透系数为3.46×10-3～1.41×10-4cm/s。当库水位较高,蓄水时间较长时,坝后坡出现浸润现象,坝脚处有集中渗流出现,严重威胁着水库的安全。经过反复论证分析,决定采用高压摆喷灌浆技术对该水库副坝进行除险加固。二、高喷灌流孔涂料墙施工设备和施工技术(一)施工设备主要施工设备为:造孔系统、高压水系统、压缩空气系统、制浆供浆系统、提升喷射系统和检测系统。(二)浆体及管路喷浆高压喷射灌浆施工工艺流程如图1所示。根据设计防渗板墙施工轴线和孔距确定孔位,并做好地面桩标记。钻头Φ110mm,泥浆护壁,泥浆材料为膨润土。搅拌浆液采用联合搅浆机制浆,泥浆泵供浆,要求浆液拌和均匀,比重稳定。浆液材料为纯水泥浆,水泥为普通硅酸盐水泥。喷射灌浆,将高喷管下入到孔内,按造孔记录及设计板墙底线控制下入深度,然后启动高压水泵、空气压缩机,搅浆机供浆,同时全面检查各管路是否封闭,水、浆、气压力及流量是否符合设计参数要求,喷射管的喷射方向是否对正。启动设备后,待水泥浆从孔口返浆,再按设计开始提升速度。喷射灌浆结束后,进行静压回填灌浆,直到液面不析水、不下沉为止。三、板墙喷射均匀由于初步设计阶段未进行摆喷试验,为合理地选择施工参数,拟定2#副坝58#、59#孔进行试验。孔距1.2m,试验参数为:高压水压力40MPa,流量70～80L/min,喷嘴直径2×1.7mm;气压0.8MPa,气量1.5m3/min,气嘴2×1.5mm;浆压0.6MPa,流量60～65L/min,浆液密度1.55g/cm3,浆嘴2×10mm(见表1)。试验结束14天后进行注水试验,然后全部挖开检查,发现板墙喷射均匀,连接牢固。经研究论证后确定:高喷板墙孔距为1.2m,钻孔孔斜率必须小于1%,墙体采用折线连接,渗透系数小于1×10-5cm/s。四、高压摆喷灌浆施工本工程自2002年3月29日开工,到2003年6月2日,按照设计图纸分别于2002年11月完成了1#、2#副坝高压摆喷灌浆施工,完成钻孔197孔,钻孔总进尺为5187.73m,灌浆总延米为4742.5m,共使用水泥3265.3t。该防渗板墙设计采用折线连接,分两序孔进行施工,第一序孔造孔及喷射灌浆完毕,等待14天后进行第二序孔的造孔及高喷灌浆的施工。墙体连接具体方式如图2所示。五、特殊情况下(一)漏浆地层提升或原位喷至回浆在施工中有10个孔发生了漏浆现象,说明大坝基础存在严重的集中渗流区,对副坝的渗流稳定十分不利。因此发生漏浆时,采取了停止提升或添加速凝剂原位喷至回浆正常才提升的办法,让漏浆地层充分灌满水泥浆,从而达到灌浆的目的。在二序孔的钻孔中,取出了固结良好的类似混凝土的水泥芯,因而用此方法处理漏浆切实可行。(二)高喷时板墙的压角残坡积、全风化层厚度分布不均,球状孤石遍布其中,大小不一。高喷过程中,根据钻孔记录,在喷至孤石深度时,采取上、下50cm加大摆角、放慢提升速度的办法,充分将孤石用水泥浆包住,从而达到板墙充分连接的目的。(三)事故停止如在高喷过程中发生停电等停喷事故,再次开喷时一律要深入停灌段顶部以下0.5m,保证有效搭接,确保高喷墙体连续。六、1#2#副坝高压喷雾防渗透墙质量分析与评价(一)室内试验效果为有效检查高喷墙体形成后的强度,1#、2#副坝分别在孔内取样1组,进行了室内单轴抗压强度试验,岩心强度试验,单块单轴抗压强度均大于3MPa,满足设计要求。(二)防渗墙后防渗墙体开设检查按照设计要求,1#、2#副坝分别挖竖井对防渗墙进行检查,深度约5m,开挖后形状如图3所示。开挖情况证实,1#、2#副坝防渗墙体完整、连续、密实。(三)岩心强度检查在防渗墙代表性部位进行钻孔取心检查,并分段进行了注水试验。岩心采取率均达到90%以上,凝结体胶结良好,强度较高。1#、2#副坝各设置了5个检查孔,并分段进行注水试验。渗透系数k≤1×10-6cm/s者有32段,全部满足设计要求。(四)水库底板泄漏分析施工完成后经两年的运行检查,1#、2#副坝坝后浸润面和渗流点完全消失。(五)质量管理的质量施工中进行了全过程的质量控制,针