象山水庫除險(xiǎn)加固“兩墻”之間砂礫石充填灌漿試驗(yàn)

2012-04-13 09:59關(guān)鑫，王成

黑龍江水利科技 2012年4期

關(guān) 鑫，王成

(1.五常市水務(wù)局營城子灌溉站，黑龍江五常150228;2.黑河象山水電廠，黑龍江黑河164300)

1 工程情況概述

象山水庫除險(xiǎn)加固槽板式塑性混凝土防滲墻與原瀝青混凝土心墻之間是約80 cm厚的砂礫石過渡層，為提高過渡層砂礫石的密實(shí)性和均勻性，以保證壩體有力的支撐防滲墻，減少墻體水平變形，增加防滲體的安全儲備能力，在“兩墻”之間砂礫石進(jìn)行充填灌漿。

充填灌漿設(shè)計(jì)為單排，軸線樁號0+003.2m，孔距3 m，分兩序孔施工，單號為Ⅰ序孔，起始樁號0+141.50m，終止孔位樁號0+402.50m，共 87孔，即 G1～G87，灌漿高程從277.00 m起至基礎(chǔ)混凝土蓋板止。灌注水泥、膨潤土混合漿液，膨潤土摻量為水泥的20%，灌漿壓力當(dāng)漿液自重壓力＞0.3Mpa時(shí)，采用漿液自重壓力灌漿;當(dāng)淺層灌漿壓力＜0.3Mpa時(shí)，應(yīng)采用0.3Mpa，設(shè)計(jì)工程量為3 300 m。

2 試驗(yàn)部分

“兩墻”之間砂礫石充填灌漿比較復(fù)雜，除原瀝青混凝土心墻在水庫運(yùn)行后產(chǎn)生水平變位后給上游砂礫石過渡層帶來空間，降低其密實(shí)度外，尚有造墻期間沖擊鉆機(jī)的振動(dòng)、坍塌、固壁泥漿的滲透、地下水位的因素等，都使該部位砂礫石的組成、密實(shí)度等有所變化，所以在開展全面施工之前，先進(jìn)行充填灌漿試驗(yàn)。

2.1 試驗(yàn)成果

1)孔斜偏差值。鉆孔孔斜偏差值要求嚴(yán)格嚴(yán)禁鉆孔對兩墻有所損壞，孔底最大偏差不得超過15 cm，河床段孔深達(dá)48 m，則控制孔斜率為3‰。目前大壩基礎(chǔ)帷幕灌漿，規(guī)范要求孔深50 m允許偏差2%，相差甚遠(yuǎn)，因此要求施工時(shí)應(yīng)采取特殊措施，以保證孔斜率控制在3‰以內(nèi)。施工鉆孔采用SM165型沖擊回轉(zhuǎn)式潛孔鉆機(jī)，跟進(jìn)套管ф146 mm高猛地質(zhì)管，鉆桿直徑ф76 mm，鉆機(jī)重約2 t，經(jīng)過試驗(yàn)段總結(jié)出一套控制孔斜辦法:鉆前先穩(wěn)固鉆機(jī)，確保立軸垂直，鉆機(jī)孔深20 m內(nèi)控制鉆機(jī)壓力、轉(zhuǎn)速、進(jìn)尺速度等參數(shù)，把該段作為繼續(xù)向下鉆進(jìn)的導(dǎo)向段，嚴(yán)格控制孔斜，確保最終孔底偏差≤15 cm。試驗(yàn)段取最大孔深48 m，經(jīng)過上述施工過程控制孔斜得到了保證，鉆孔沒有對兩墻造成破壞，鉆孔孔斜值≤15 cm是能夠得到保證的。

2)孔距?？拙嗖捎? m，經(jīng)試驗(yàn)注灰量Ⅰ序孔與Ⅱ序孔比值為1∶0.448，Ⅱ序孔吸漿量明顯減少，說明孔距是合適的。在最終完成87孔中平均注灰量，Ⅰ序孔與Ⅱ序孔比值為1∶0.430，與試驗(yàn)值相近。

3)灌漿壓力。試驗(yàn)區(qū)灌漿壓力采用0.3～0.4Mpa，灌漿結(jié)束后，4個(gè)Ⅰ序孔平均單位注灰量625.9 kg/m，2個(gè)Ⅱ序孔平均單位注灰量207.7 kg/m，Ⅱ序孔比Ⅰ序孔遞減66.8%，灌漿效果是明顯的，說明在此壓力下灌漿是適宜的。另外，塑性混凝土防滲墻抗壓強(qiáng)度不高，平均僅為5.2 Mpa，高壓灌漿可能會破壞墻體。

4)灌漿配合比。灌漿配合比采用2∶1、1∶1、0.8∶1、0.5∶1，開灌比一律采用2∶1。從試驗(yàn)區(qū)Ⅱ序孔灌漿資料統(tǒng)計(jì)分析看，2∶1結(jié)束占70%，因此2∶1稀漿灌注是必要的;Ⅰ序孔濃漿(0.5:1)結(jié)束段占73.3%，說明在Ⅰ序孔中大部分孔段需在0.5∶1的濃漿結(jié)束，所以采用上述4個(gè)比級的漿液灌注是合適的。

5)漿液變換。試驗(yàn)時(shí)采用基巖帷幕灌漿標(biāo)準(zhǔn)，即某級漿液注入量已達(dá)300 L以上，改濃一級，或當(dāng)注入率＞30 L/min時(shí)越級變漿的變漿方法。由于砂礫石屬注漿量大，一般單位注灰量達(dá)300～500 kg/m，甚至更高，遠(yuǎn)大于基巖灌漿的注入量，所以用上述標(biāo)準(zhǔn)發(fā)現(xiàn)變漿頻率過快，不適應(yīng)于砂礫石地基灌漿標(biāo)準(zhǔn)。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)在漿液越級變濃后大部分孔段出現(xiàn)了較短時(shí)間內(nèi)停止吸漿現(xiàn)象，如G5孔的第10－13段，G7孔的第1—12段，因此越級變漿是不適宜的，應(yīng)改為逐級變濃。經(jīng)實(shí)踐后漿液變換標(biāo)準(zhǔn)改為當(dāng)同一濃度的漿液已灌入總量600 L以上，而注入率均無變化，或改變不顯著時(shí)，則加濃一級，按此標(biāo)準(zhǔn)逐級變濃，或當(dāng)注入率＞50 L/min時(shí)，可加濃一級，不允許越級變漿。

6)結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)。試驗(yàn)段證實(shí)當(dāng)孔段不吸漿后，再延長30 min，實(shí)際也基本不吸漿。另外當(dāng)吸漿量＜1 L/min時(shí)，繼續(xù)灌注30 min，當(dāng)氣溫低時(shí)，灌漿管路經(jīng)常出現(xiàn)凍堵現(xiàn)象，灌漿被迫中斷;當(dāng)氣溫高時(shí)，又會發(fā)生由于漿液在管內(nèi)滯留時(shí)間過長而使射漿管被鑄住，難以上提。經(jīng)實(shí)踐后改為在規(guī)定灌漿壓力下，直至砂礫石層不再吸漿后，再延長5 min仍不吸漿時(shí)，可結(jié)束灌漿，事實(shí)證明，在后來灌漿中效果較好。

3 充填灌漿的質(zhì)量評定

本工程共布設(shè)87個(gè)充填灌漿孔，分5個(gè)單元，最大孔深48 m，鉆灌工作量3425.77 m，灌注水泥量1245.9 t。其中，Ⅰ、Ⅱ序孔單位注灰量分別為507.7kg/m和218.5kg/m，則注灰量Ⅰ序孔:Ⅱ序孔=1∶0.430，單位耗灰量較大，表明堆石體中空隙率較高，注灰量隨灌漿次序增進(jìn)而顯著降低。進(jìn)行了5個(gè)壓水試驗(yàn)孔、41段的壓水試驗(yàn)檢查，如下表所示，所有壓水試驗(yàn)結(jié)果均滿足設(shè)計(jì)提出的10 Lu透水率標(biāo)準(zhǔn)，灌漿效果明顯。

表1 充填灌漿壓水試驗(yàn)成果表

4 結(jié)語

砂礫石材料的摩擦角比較小，碾壓夯實(shí)減小其空隙率，增大其密實(shí)度比較困難，采用充填灌漿的方法填充空隙膠結(jié)骨料增大砂礫石的密實(shí)度，是一種較好的辦法。雖然增加了工程投資，但能夠保證工程質(zhì)量。象山水庫除險(xiǎn)加固后蓄水位最高達(dá)到281.75 m，接近正常蓄水位282.00 m，但防滲體最大水平位移僅有8.2 cm，遠(yuǎn)小于設(shè)計(jì)允許值，“兩墻”間充填灌漿起到很大作用。