王全軍

(廣豐區(qū)水利局,江西 上饒 334600)

高壓擺噴灌漿在水庫(kù)加固工程中的應(yīng)用

王全軍

(廣豐區(qū)水利局,江西 上饒 334600)

水庫(kù)加固工程可以有效地保證水利設(shè)施的安全使用，同時(shí)也是延長(zhǎng)水利工程壽命的重要措施，國(guó)內(nèi)早期建成的一些小型水庫(kù)基本上都是使用傳統(tǒng)的加固技術(shù)，隨著水庫(kù)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，傳統(tǒng)的加固工藝已經(jīng)不適合大型水庫(kù)加固工程，高壓擺噴灌漿技術(shù)作為國(guó)內(nèi)水庫(kù)加固工程中使用比較廣泛的一種技術(shù)，和傳統(tǒng)的加固工藝相比有絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)，本文以廣豐區(qū)四角畈水庫(kù)為例，對(duì)高壓擺噴灌漿技術(shù)在水庫(kù)加固工程中的應(yīng)用進(jìn)行了重點(diǎn)分析。

高壓擺噴灌漿；水庫(kù)；加固工程

1 水庫(kù)工程概況

1.1 基本情況

本文選擇工程案例為四角畈水庫(kù)，水庫(kù)位于廣豐區(qū)，該水庫(kù)主要用于灌溉，灌區(qū)總耕地面積234.7 hm2，灌區(qū)內(nèi)人口約有4380人。屬于小(2)型的水庫(kù)工程，控制流域總面積約為5 km2，水庫(kù)總?cè)萘繛?4.9萬(wàn)m3，2009年3月，上饒市水務(wù)局對(duì)四角畈水庫(kù)進(jìn)行了復(fù)核鑒定，通過(guò)對(duì)四角畈水庫(kù)的綜合安全評(píng)價(jià)，最終將四角畈水庫(kù)大壩滲流安全性評(píng)定為C級(jí)別、金屬結(jié)構(gòu)安全性評(píng)定為C級(jí)別，防洪標(biāo)準(zhǔn)和結(jié)構(gòu)安全都被評(píng)定為C級(jí)別，第二年四角畈水庫(kù)就被列入到國(guó)家病險(xiǎn)水庫(kù)加固計(jì)劃中，加固工程到2012年中期竣工。

1.2 工程地質(zhì)和滲漏問(wèn)題

2009年進(jìn)行的四角畈水庫(kù)安全鑒定最終結(jié)論顯示，按照國(guó)家水庫(kù)防洪標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)過(guò)最終的復(fù)核，確定四角畈水庫(kù)溢洪道不能夠保證安全泄洪，大壩的整體防洪能力評(píng)級(jí)為三類壩；大壩區(qū)域內(nèi)地震動(dòng)峰值加速度為0.05 g，地震基本烈度為6°；水庫(kù)下游壩坡抗滑穩(wěn)定性安全系數(shù)不能滿足當(dāng)前防洪規(guī)范要求，水庫(kù)放水涵是圬土結(jié)構(gòu)不能正常運(yùn)行，也不能保證正常的泄洪；大壩壩腳還存在滲漏現(xiàn)象，通過(guò)滲漏分析，壩身土體干密度約為1.65 g/cm3，滲漏系數(shù)約為2.3×10-4cm/s，總體滲漏性能不安全，放水涵有明顯的滲漏現(xiàn)象，嚴(yán)重地危及大壩的安全，并且放水涵的閘門埋件和啟閉機(jī)出現(xiàn)明顯老化現(xiàn)象，安全隱患較大。

四角畈水庫(kù)大壩基層有兩種結(jié)構(gòu)組成，一種是礫質(zhì)粉質(zhì)壤土，一種是強(qiáng)-弱風(fēng)化頁(yè)巖，上部主要是第四系的礫質(zhì)黏性土，并且是單一黏性結(jié)構(gòu)，土層強(qiáng)度相對(duì)較高，下伏基巖是頁(yè)巖，大壩兩邊和山坡相連接，都是強(qiáng)風(fēng)化頁(yè)巖結(jié)構(gòu)。壩基截水槽進(jìn)入到強(qiáng)風(fēng)化頁(yè)巖中，大壩兩側(cè)壩坡均開設(shè)有結(jié)合槽延伸至巖層中，并且大壩兩側(cè)壩肩都和山坡相連，經(jīng)過(guò)初步設(shè)計(jì)對(duì)于大壩壩體的防滲漏做出了兩種方案的對(duì)比，分別是混凝土防滲墻加固以及高壓擺噴灌漿，從四角畈水庫(kù)大壩的實(shí)際地質(zhì)狀況進(jìn)行分析，最終選擇高壓擺噴灌漿對(duì)四角畈水庫(kù)大壩進(jìn)行除險(xiǎn)加固，加固方案高壓擺噴灌漿擺角為30°，樁徑設(shè)計(jì)為60 cm，樁孔距離為1 m，均沿著大壩的軸線方向進(jìn)行單排設(shè)置。

2 高壓擺噴灌漿技術(shù)工程試驗(yàn)

本次高壓擺噴灌漿技術(shù)工程試驗(yàn)主要是通過(guò)生產(chǎn)性工藝試驗(yàn)的方式，通過(guò)開挖檢測(cè)，確定實(shí)際孔距、水壓、氣壓、漿壓、漿液比例、回漿濃度等技術(shù)工藝參數(shù)[1-2]。

工程試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)的布置嚴(yán)格按照實(shí)際情況，在大壩左側(cè)開展高壓擺噴灌漿防滲漏試驗(yàn)，防滲漏墻頂至大壩頂部，高壓擺噴角度為300°，一共設(shè)置四個(gè)孔，孔距分別為1.1 m、1.2 m、1.3 m，大壩頂部右邊放置水泥，周圍設(shè)置水泥漿攪拌站、空壓機(jī)站和水泵站，本次試驗(yàn)使用的水泥規(guī)格為P·O42.5R的水泥。高壓擺噴灌漿技術(shù)試驗(yàn)具體參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 高壓擺噴灌漿技術(shù)試驗(yàn)具體參數(shù)

3 高壓擺噴灌漿技術(shù)施工

3.1 施工設(shè)備選擇

本次試驗(yàn)由于是針對(duì)大壩防滲漏問(wèn)題進(jìn)行水庫(kù)加固施工，根據(jù)施工技術(shù)和工程概況需要準(zhǔn)備高壓清水泵、空壓機(jī)、高噴臺(tái)車、灌漿泵、地質(zhì)鉆機(jī)、三缸柱塞泥漿泵以及攪拌機(jī)。

3.2 施工流程

具體施工流程如圖1所示：

圖1 高壓擺噴灌漿施工流程

同時(shí)擺噴提升環(huán)節(jié)要使用高壓水，使用高壓清水泵來(lái)壓縮空氣，使用低壓泵來(lái)攪拌制漿，擺噴提升之后還要經(jīng)歷回漿回收和廢漿排放過(guò)程。

3.3 施工控制要點(diǎn)

本次工程根據(jù)上面的施工流程介紹主要有孔洞定位、鉆孔、噴管下設(shè)、高壓噴射以及成墻這幾個(gè)重要環(huán)節(jié)，按照工程特點(diǎn)使用三重管法施工，大壩防滲漏施工設(shè)計(jì)使用折線來(lái)連接，分成兩個(gè)序列孔開展施工，首先先開始第一序列孔的定位、鉆孔和高壓噴射灌漿施工，完工之后等待兩周左右，再開始后續(xù)的序孔施工，第二序孔施工要求和第一序孔相同[3]。

(1)定點(diǎn)放線，確定孔位置。本次高壓擺噴防滲漏試驗(yàn)將試驗(yàn)點(diǎn)放置在大壩左側(cè)0+090～0+100段，孔洞確定在這個(gè)位置。

(2)鉆孔施工。首先鉆孔開始之前要做好設(shè)計(jì)規(guī)劃，要求所有的孔位偏差都保持在2 cm以內(nèi)，每個(gè)孔的斜率不能超過(guò)0.3%，任何孔的相關(guān)位置數(shù)值如果不滿足這兩個(gè)要求時(shí)要重新鉆孔，及時(shí)的進(jìn)行修補(bǔ)，保證每一個(gè)孔位、孔向的準(zhǔn)確性，這樣可以方便后期進(jìn)行孔位糾偏，并且也可以在測(cè)量孔斜率的過(guò)程中得出其方位角；其次鉆孔施工過(guò)程中，要對(duì)孔位、深度、大壩左側(cè)的地層變動(dòng)、漏漿現(xiàn)象、掉鉆問(wèn)題進(jìn)行嚴(yán)格的記錄，這樣可以方便之后再使用高壓擺噴的過(guò)程中針對(duì)不同的地層結(jié)構(gòu)使用對(duì)應(yīng)的施工技術(shù)，鉆孔施工中，要求鉆孔的有效深度必須超過(guò)設(shè)計(jì)墻底0.5 m以上；再者鉆孔過(guò)程中，要求每一個(gè)序孔都要設(shè)置先導(dǎo)孔，針對(duì)不同位置的序孔采取先導(dǎo)孔芯樣，明確劃分地層結(jié)構(gòu)，確定鉆孔深度，施工過(guò)程中，如果停止鉆進(jìn)施工要及時(shí)的保護(hù)孔口，如果停工周期較長(zhǎng)，要通過(guò)相應(yīng)措施避免出現(xiàn)塌孔現(xiàn)象[4]。

(3)制漿環(huán)節(jié)。制漿環(huán)節(jié)要使用高速的攪拌設(shè)備來(lái)進(jìn)行，針對(duì)本次工程需要自制特定的高速攪拌設(shè)備，將低速的攪拌軸安裝在儲(chǔ)漿桶中，這樣可以避免出現(xiàn)泥漿沉淀。

(4)高壓擺噴灌漿施工環(huán)節(jié)。高壓擺噴角度為300°，高壓擺噴灌漿相關(guān)設(shè)備要求：高壓噴管選擇規(guī)格為Φ91的鋼管；高壓噴射水泵規(guī)格3×b；空壓機(jī)規(guī)格5 m3/min；高壓擺噴臺(tái)車型號(hào)泰山灌漿/GP50；其余各種參數(shù)按照表1的要求執(zhí)行。

所有的鉆孔經(jīng)過(guò)檢驗(yàn)合格之后才可以開始灌漿施工，灌漿過(guò)程要嚴(yán)格按照序孔來(lái)進(jìn)行，相鄰兩個(gè)鉆孔的灌漿間隔必須高于24 h；高壓噴射灌漿施工不能中途停工，要連續(xù)施工，高壓噴管每次卸下之后重新施工時(shí)都要進(jìn)行復(fù)噴，一般要求復(fù)噴長(zhǎng)度必須超過(guò)0.5 m；高壓擺噴提升工藝結(jié)束之后要將其提升到設(shè)計(jì)高程，之后從頂高程之下1 m的位置開始，緩慢的提升到設(shè)計(jì)高程進(jìn)行高壓噴射，然后再緩慢的向上提升0.5 m左右，鉆孔灌漿施工完成之后，使用回漿和水泥漿液及時(shí)進(jìn)行回灌施工，直到漿面不再出現(xiàn)下沉即可結(jié)束[5]。

高壓擺噴灌漿過(guò)程中對(duì)于各項(xiàng)參數(shù)以及變動(dòng)情況都要做出嚴(yán)格的記錄，同時(shí)還包括水泥漿液的使用情況、施工中出現(xiàn)的異常狀況和處理結(jié)果都要做出記錄，在擺噴灌漿過(guò)程中，要及時(shí)的檢查灌漿效果，適時(shí)調(diào)整高壓水泵和低壓泥漿泵的壓力，合理控制空壓機(jī)風(fēng)量和壓力、提升速度以及灌漿流量等；噴射孔和高壓水泵兩者的間距不能超過(guò)50 m，所以在具體噴射施工過(guò)程中要及時(shí)的調(diào)整高壓泵和鉆機(jī)的位置，合理控制兩者間距；鉆孔口回填補(bǔ)漿以及封孔結(jié)束之后，可以使用剩余的漿液來(lái)填補(bǔ)凹穴[6]。

(5)施工中特殊狀況的處理。如果高壓擺噴施工過(guò)程中發(fā)生事故出現(xiàn)停噴現(xiàn)象，在復(fù)噴的時(shí)候一定要將高壓噴頭下降到停噴點(diǎn)以下0.5 m之后開始噴射提升。

4 高壓擺噴灌漿工程竣工后的質(zhì)量檢測(cè)

竣工后的質(zhì)量檢測(cè)主要針對(duì)兩個(gè)方面，一方面是墻體滲透系數(shù)檢測(cè)，另一方面是防滲墻體無(wú)損檢測(cè)。針對(duì)本次水庫(kù)大壩加固工程選擇的高壓擺噴灌漿鉆孔在竣工之后選擇三個(gè)點(diǎn)位來(lái)檢驗(yàn)滲透系數(shù)，試驗(yàn)方法是采用現(xiàn)場(chǎng)壓水試驗(yàn)，通過(guò)檢驗(yàn)得出三個(gè)檢驗(yàn)點(diǎn)的滲透系數(shù)都滿足防滲墻參數(shù)要求，同時(shí)按照高密度電法檢測(cè)技術(shù)和檢測(cè)結(jié)果顯示防滲墻的均勻性良好，大壩墻體的連續(xù)性相對(duì)較好。對(duì)于大壩防滲墻的無(wú)損校測(cè)是按照高密度電法進(jìn)行檢測(cè)，最終檢測(cè)防滲墻體都均勻良好，并且防滲墻墻體連續(xù)性非常好。

5 結(jié) 論

通過(guò)本次試驗(yàn)，最終四角畈水庫(kù)大壩壩腳之前經(jīng)常出現(xiàn)滲漏的位置都不再有嚴(yán)重的滲漏現(xiàn)象，使用高壓擺噴灌漿技術(shù)最終的防滲加固效果比較顯著。

[1] 王曉,付寶寧.水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程中高壓擺噴灌漿的施工技術(shù)[J].江西建材,2016,23(23):125.

[2] 張專政.高壓擺噴灌漿技術(shù)在水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程中的應(yīng)用[J].江西建材,2016,23(13):130-131.

[3] 王衍行.高壓擺噴灌漿技術(shù)在水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程中的應(yīng)用[J].水利水電施工,2015,22(4):57-59.

[4] 姚軍.水泥高壓擺噴灌漿防滲技術(shù)在魏樓水庫(kù)工程中的應(yīng)用[J].河南水利與南水北調(diào),2014,20(24):13-14.

[5] 代濤,江山紅.高壓擺噴灌漿技術(shù)在三陵病險(xiǎn)水庫(kù)土石壩加固工程中的應(yīng)用[J].東北水利水電,2013,31(5):18-19，44.

[6] 李振偉.東柏澗水庫(kù)除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)及方案比選[D]. 邯鄲:河北工程大學(xué),2015.

王全軍(1961-)，男，江西廣豐人，工程師，從事水利工程地質(zhì)和水利工程建筑工作。E-mail:949331474@qq.com。

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