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水口水庫大壩漿砌石壩體加固工程中灌漿的應(yīng)用

2020-12-22 07:49
關(guān)鍵詞:砌石空腔壩體

黎 偉

(望江縣水利局 , 安徽 望江 246200)

水口水庫工程于2016年建設(shè),受資金限制,分二期實施,一期大壩澆筑至410.7m,二期大壩澆筑至設(shè)計高程414.5m。一期工程完工蓄水后,發(fā)現(xiàn)壩體與壩基砼墊層之間、壩體背水側(cè)局部位置出現(xiàn)滲漏。經(jīng)調(diào)研、翻閱施工及監(jiān)理資料,結(jié)合滲漏點位置,分析壩體滲漏是:壩體混凝土墊層及漿砌石壩體接觸面未處理;壩體砌石施工過程中,石塊坐漿不密實,壩體內(nèi)部空腔較多。在二期工程實施時,借鑒壩基固結(jié)灌漿充填壩基空隙效果及其他工程實例,對一期壩體采用壩體灌漿加固方案,壩體灌漿分為鉆孔及灌漿工藝。

1 壩體灌漿

1.1 鉆孔及灌漿設(shè)備

一期工程現(xiàn)狀大壩壩頂寬6m,壩頂最大高度為5.4m,壩基砼墊層最大厚度1.5m,漿砌石壩體最大厚度為3.9m,鉆孔深入砼墊層與漿砌石壩體底部之間,因此可確定最大鉆孔深度為4m,灌漿深度較淺,可選用手風(fēng)鉆鉆孔;根據(jù)灌漿注入壓力及注入量要求,配置了儲漿攪拌機(jī)、灌漿泵灌漿設(shè)備,其中儲漿攪拌機(jī)為雙層,上層攪拌,下層儲液,具體型號及相關(guān)參數(shù)如表1所列。

表1 鉆孔及灌漿設(shè)備表

1.2 鉆孔布置及工藝

于現(xiàn)狀壩頂布置鉆孔,鉆孔排距采用2m,共3排,孔距1.5m,第1排孔布置于壩體防滲墻后1.0m;壩頂中部孔深4m,鉆孔剛好穿透砌塊石壩體與墊層,靠近壩肩位置孔深3m,鉆孔入巖深度約大于0.5m;鉆孔孔數(shù)共32個,孔深總進(jìn)尺共140m;鉆孔孔徑不小于42mm。要求鉆孔一次性鉆至設(shè)計孔深。

1.3 灌漿布置及工藝

(1)孔位布置??孜徊贾萌鐖D1所示。

圖1 孔位布置圖

灌漿區(qū)為現(xiàn)狀大壩壩頂,孔位分為3序,Ⅰ序孔數(shù)為14個,Ⅱ序孔數(shù)為9個,Ⅲ序孔數(shù)為10個,共32個灌漿孔。灌漿順序總體按先圍后擠原則實施,首先將Ⅰ序孔作為周邊孔灌漿,結(jié)合迎水側(cè)砼防滲墻,形成封閉灌漿區(qū)間;待Ⅰ序孔完成后,依次分灌Ⅱ、Ⅲ序孔。

(2)灌漿準(zhǔn)備。采用PVC管插入灌漿孔,孔徑38mm(外徑),與鉆孔孔徑42mm及灌漿管管徑38mm(內(nèi)徑)相互匹配,伸入深度不小于35cm,伸出深度10cm~15cm,PVC管與壩體表面接觸部位采用混凝土或砂漿封口。

(3)灌漿工具。攪拌機(jī)、灌漿泵、輸漿管。

(4)灌漿方法。灌漿孔深小于6m,要求采用全孔一次性純壓式灌漿?,F(xiàn)狀壩頂砌石外露,灌漿之前,先采用水泥砂漿充填砌體表面空隙并加厚至200mm。根據(jù)砌體初始有較大空腔特點,Ⅰ序孔要求先小壓灌漿,使?jié){液盡可能均勻地充填空腔,Ⅱ、Ⅲ序孔為充填剩余孔隙,加大灌漿壓力。

(5)灌漿材料及濃度。灌漿材料采用P.042.5普通硅酸鹽水泥,Ⅰ序孔小壓階段砌體空腔吃漿量普遍較大,開灌灌漿時水灰比選擇2∶1(重量比);Ⅱ、Ⅲ序孔加壓階段壩體內(nèi)部空腔已填充至孔隙,吃漿量普遍較小,灌漿時水灰比選擇3∶1,充填壩體內(nèi)的孔隙。施工現(xiàn)場按吃漿量及壓力表變化調(diào)整。

(6)灌漿壓力。依據(jù)各序孔灌漿目的及壩體灌漿后孔隙大小變化,灌漿壓力依次加大,Ⅰ序孔為0.2-0.4MPa,Ⅱ序孔為0.4-0.7MPa,Ⅲ序孔為1MPa。根據(jù)現(xiàn)場灌漿試驗,以不抬動漿砌石壩體為準(zhǔn)。

灌漿壓力先以區(qū)間小值為開灌壓力,總體分序灌漿濃度逐步減小。

若遇到吸漿量較大,可增大灌漿壓力,同時減小灌漿水灰比。

(7)灌漿檢查。為檢查灌漿后壩體的密實性,待灌漿結(jié)束后,選?、笮蚩字?個孔,重新鉆孔,進(jìn)行壓水試驗檢查。壓水試驗壓力均采用最大灌漿壓力的80%,即0.8MPa。

1.4 鉆孔及灌漿時出現(xiàn)問題及解決辦法

(1)局部位置鉆孔。鉆孔卡頭很難鉆至設(shè)計深度,施工時調(diào)整至周邊位置重新鉆孔,現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)砌體分縫處鉆孔明顯較其他位置容易。

(2)Ⅰ序孔為周邊孔。其距壩肩較近,不宜較大壓力灌漿;但灌漿時發(fā)現(xiàn),按孔距依次灌漿時,吸漿量較小,施工時調(diào)整按間隔3m分2次灌注,第1次吸漿量明顯較好,第2次待第1次漿液凝固一段時間后,重新加壓灌漿。

(3)Ⅰ序孔第一個孔開灌。灌漿泵壓力表在0.2MPa下吸漿量較大,持續(xù)時間超過30min,注漿量超過900kg,說明初始壩體空腔很大,暫時調(diào)整灌漿壓力至0.4MPa,灌漿水灰比調(diào)整至1:1,待灌漿壓力浮動較大,注漿較困難時結(jié)束灌漿。

(4)灌漿。Ⅰ序孔灌漿完成后施工單位馬上進(jìn)行Ⅱ序孔左岸灌漿,發(fā)現(xiàn)灌漿量依然很大,由于水泥原材料運輸未及時送至場地,Ⅱ序孔右岸灌漿間隔將近12h后才實施灌漿,但是灌漿后發(fā)現(xiàn)灌漿量要小于左岸灌漿。說明壩體空腔較大吸漿量較多時,各序孔灌漿應(yīng)考慮一段時間灌漿待凝時間。

1.5 灌漿成果分析

壩體空腔較大,灌漿前未進(jìn)行壓水試驗檢查透水率。施工過程中詳細(xì)記錄了各個分序孔的吸漿量,待灌漿完成后,分別于灌漿3序孔附近重新鉆孔進(jìn)行了壓水試驗,通過吸漿量及壓水試驗分析了壩體灌漿成果。如表2、表3所列。由表中數(shù)據(jù)可見:①壩體Ⅰ序孔在灌漿壓力較小的情況下灌漿大于200kg/m,間接說明了壩體砌塊石之間坐漿不密實,空腔較大。②壩體Ⅱ、Ⅲ序孔在灌漿壓力逐次增大的條件下,吃漿量不增反減,尤其Ⅲ序孔吃漿量小于150kg/m,說明砌體內(nèi)部孔隙已被充填。③壩體分序灌漿,隨著壩體內(nèi)部空腔縮減至孔隙,灌漿漿液量逐次降低,與壩體孔隙大小變化基本一致,符合灌漿吃漿規(guī)律。④壓水試驗表明,壩體滲透系數(shù)小于5lu,滿足設(shè)計要求,解決了壩體滲漏及空腔問題。

表2 灌漿注入量成果

表3 注水試驗成果

2 結(jié)束語

工程加固后,壩體灌漿效果較明顯,壩體無滲漏;手搖鉆鉆孔時,局部孔鉆卡頭未至設(shè)計深度,可適當(dāng)調(diào)整位置,重新鉆孔,建議可在砌石體澆筑縫位置鉆孔。受限于工程設(shè)備及進(jìn)度限制,本次壩體灌漿漿液采用純水泥漿,遇類似壩體有較大空腔工程,可首先考慮采用水泥砂漿作為灌漿漿液,再實施純水泥漿灌漿,最大限度減小工程造價。壩體灌漿分序?qū)嵤?,吃漿量較大時,應(yīng)考慮一定時間待凝。

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