劈裂灌浆在石鼓水库主坝防渗加固中的应用

维普资讯 http://www.cqvip.com 第４２卷第２期　２００６年０６月　甘肃水利水电技术　Ｇａｎｓｕ　Ｓｈｕｉｌｉ　Ｓｈｕｉｄｉａｎ　Ｊｉｓｈｕ　Ｖｏ１．４２，Ｎｏ．２　Ｊｕｎ．，２００６　・施工技术・　劈裂灌浆在石鼓水库主坝防渗加固中的应用　钟伟，李世忠　（化州市水利水电勘测设计室，广东化州５２５１００）　摘要：结合工程实践介绍了劈裂式帷幕灌浆的设计、施工以及灌浆过程中遇到的问题和处理措施，分析了灌浆处理效　果，达到了预期目的。　关键词：劈裂灌浆；设计；施工；主坝；防渗；加固　中图分类号：ＴＶ５４３＋．７　文献标识码：Ｂ　石鼓水库位于惠州市沥林镇与东莞市谢岗镇南面村，主　坝全长３００　ｍ。坝高３３　ｍ．坝宽５　ｍ。由于施工土质差，碾压　（２）浆液配比。为加速泥浆硬化，浆液采用水泥黏土浆，　水泥含量约为１０％。灌浆开始采用稀浆，比重为１．２左右，当　坝体被劈开后，采用稠浆，浆液比重为１．５左右。水泥与黏土　按重量比配制好并拌和均匀后，再投放制浆筒内加水制浆，　不密实．坝体多处出现渗漏，为彻底消除工程隐患，确保大坝　防洪安全．于２０００年３～８月．利用石鼓水库水位较低的时　机，实施劈裂式帷幕灌浆对大坝进行了防渗加固处理。　１　灌浆方法的选用　不允许将水泥直接倒入制浆筒，以防水泥与黏土混合不匀造　成堵塞、堵孔事故，影响灌浆质量。　（３）孔Ｉ：１压力计算。灌浆压力是劈裂灌浆中的一项重要　控制指标。灌浆压力的主要作用，是沿坝轴线劈开坝体，形成　垂直连续的浆体防渗帷幕。使疏松的坝体得到密实，裂缝、洞　穴得到充填，补充坝体小主应力不足，加速泥浆体的排水固　堤坝坝体灌浆是加固土堤坝的一项重要技术措施，堤坝　灌浆防渗有：高压填充式灌浆法、劈裂式帷幕灌浆法、低压速　凝式灌浆法３种。　高压填充式灌浆法主要用于堤基基础灌浆，适用治理因　基础不良而引起的管涌、空洞等。　结，保证帷幕的防渗效果。灌浆压力设计，分为三级控制。　低压速凝式灌浆法则一般用于高危水位下抢险堵塞管　涌。　①起始劈裂压力　，按下式控制：　ＡＰＩ＝ｋ３ＴＨ＋ｏ＇ｔ－０．９３＇　ｈ　劈裂式帷幕灌浆法对于加固堤身，防止堤身渗漏有较好　的效果．比较适合施工土质差．碾压不密实的堤防防渗加固，　鉴于石鼓水库主坝隐患的实际情况，采用此法较好。其做法　是根据坝体曲直不同情况，采用浅孔轻型钻机或更简单的钻　具，直线布孔方式，沿坝轴中心线钻孔，一般孔距５　ｍ左右，　孔深根据坝身情况分别以钻透坝身填土或穿过坝身钻入基　础１～２　ｍ为宜。灌浆时由下而上，少灌多复；泥浆由稀到稠，　循序渐进；压力由大到小，灵活掌握。这样，可以较好地处理　灌浆中出现的冒浆、串浆、滑坡、局部隆起等问题，使灌人的　泥浆沿坝的轴线方向形成一道帷幕．达到改善坝身质量、防　止渗漏的目的。　２灌浆设计　式中：　一坝体土湿容重，　１８．９　ｋＮ／ｍ　；　ｙ　——浆体容重，ｙ　＝１４　ｋＮ／ｍ３；　Ｉ－一坝体土单轴抗拉强度，仃ｌ＝１３　ｋＰａ；　Ｊ｝厂Ｈ．一坝体土横向侧压力系数，Ｊ｝，＝０．７；　坝高加入岩３　ｍ，Ｈ＝９　ｍ；　ｈ　——浆柱高．ｈ　－－９　ｍ。　经计算，　＝１８．６７　ｋＰａ。　②最大单孔瞬时压力　，按下式控制：　１．５ＡＰ￣＝２８．０１　ｋＰａ　③屈服压力Ｐ，当坝体全部或大部被劈开之后，抗劈裂　能力已很低，处于屈服状态，灌浆中应予以特别注意。根据以　往土坝的灌浆试验。可以近似采用下式控制：　Ｐ≤０．９８３＇　ｈ　考虑到石鼓水库堤坝体质量普遍较差，填土不密实，因　而采用水泥黏土劈裂灌浆，在坝体内部形成一道水泥黏土防　３灌浆施工　渗帷幕，堵塞漏洞、裂缝，切断软弱层，提高坝体的防渗能力，　同时通过浆、坝互压和湿陷，使坝体内部应力重新分布，提高　坝体变形稳定性。　（１）灌浆机械的选择。造孔机械采用锥探机．造孔孔径　为７５　ｍｍ，灌浆机械采用泥浆泵。灌浆主要机械设备有：土钻　机１台，ＢＷ２００／４０型双缸泥浆泵２台。Ｄ＿ｏ７单桶打浆机１　台，潜水泵１台，１９５柴油发电机１台，２９５柴油机２台．１９５　（１）灌浆孔布置。劈裂灌浆孔在大坝纵轴中心线布置　一排，采用２序孔，第一序孔距１０　ｍ，第二序孔距５　ｍ，孔深　柴油机１台，摩擦杆、输水管若干。　（２）造孔。首先按设计要求布孔，然后按序进行造孔。造　以穿过坝身钻人基础１～２　ｍ为宜。共需布置劈裂孔８９个。　收稿日期：２００６－－０２—２２　作者简介：钟伟（１９６２一），男，广东高州人，工程师，主要从事水利水电工程设计、施工。　・１９８・　维普资讯 http://www.cqvip.com 第２期　钟　伟，等：劈裂灌浆在石鼓水库主坝防渗加固中的应用　第４２卷　孔应保证铅直，偏斜不得大于２０　ｃｍ。造孔应采用干法，不得　（１）在灌浆过程中，堤身转弯处及工程中间偏北部分出　用清水循环钻进。　现异常裂缝（斜向、横向裂缝），经分析，是由于堤身原施工质　单排布置，造孔分两个工序进行。先打一序孔，孔距１０　量差，堤身局部应力复杂，尚未形成主应力。出现异常裂缝后　ｍ．计４４个。进尺９３８．４　ｍ；一序孔灌浆结束后，再在一序孔　立即停灌．等堤身应力得到一定程度调整，过一段时间后再　中间插人二序孔，孔距１０　ｍ，计４５个，进尺９８０．０　ｍ，最终孔　灌。第二次复灌时基本没有出现此现象。　距为５　ｍ。　（２）灌浆过程中，迎水坡冒浆情况较多，与该处堤身原施　灌浆造孔机械采用土钻机，利用卷扬机牵动重锤，锤击　工质量差有关。冒浆全部出现在护坡石缝处，经采取剔缝并　钻杆成孔。造孔采用干法，端部和中上部摩擦杆５０　ｍｍ，下部　拌和水泥封堵处理后不再冒浆。　花杆３８　ｍｍ，孔深穿过坝身钻人基础１～２　ｍ。　（３）一序孔平均单孔吃浆量１８　ｍ３，部分孔吃浆量３５－７０　（３）制浆。采用泥浆搅拌机制浆。在迎水坡坡肩处开挖　ｍ３一。序６８孔的单孔吃浆量达１４１．２　ｍ３，在灌浆过程中，孔　一个泥浆过滤池、一个泥浆池。用Ｄ一０７单桶打浆机制备纯黏　口压力与周边孔基本正常，但裂缝长达１３　ｍ，经核实，该处　土浆及黏土水泥浆，制成浆液经２　ｍｍ网筛过滤后流人泥浆　堤身构筑时系为两个乡的施工交界处，均未碾压到位，造成　池。制浆的土料塑性指数，Ｐ＞１２，是由上级主管部门指定地　堤身极不密实，故吃浆量很大。　点并经检验合格后确定使用的。　５结论　（４）灌浆。灌浆采用孔底注浆全孔灌注的方法。灌浆开　在灌浆施工过程中，共计完成灌浆８９孔，进尺１　９１８．４　始采用稀浆，经过３～５　ｍｉｎ后加大泥浆稠度。在灌浆中，应先　ｍ．灌浆（水泥黏土浆）１　７６４．６　ｍ３，黏土干重１　３４５．５　ｔ、水泥　对第一序孔轮灌，采用“少灌多复”的方法，待第一序孔灌浆　干重１３７．９　ｔ。均严格按照＜施工方案》和＜灌浆技术规范》进行　结束后．再进行第二序孔灌浆，每次最大灌浆量应按７　ｍ　左　施工。经有关部门对施工质量进行监督和抽样检查，工程的　右控制．每孔灌浆５次以上，每次间隔５　ｄ。灌浆过程中，坝顶　布孔、造孔、工艺操作、浆液性能、综合控制情况、各孔终止灌　裂缝小于２　ｃｍ，坝肩处横向水平位移小于３　ｃｍ。　浆均达到标准，封孔、灌浆中出现的问题及其处理，基本上符　（５）灌浆结束标准及封孔。当堤顶裂缝连续２次冒浆，堤　合设计要求，灌浆效果较好，灌浆后在堤身中形成一道防渗　顶裂缝又基本连成一线时。即可认为灌浆结束。灌浆结束后，　帷幕。灌浆结束１　ａ后，在２００２年汛前，石鼓水库高水位时　将注浆管拔出，注满容重大于１．５　ｔ／ｍ　的稠泥浆，如果浆面下　的验收钻探测定分析，石鼓水库主坝的渗漏窨潮现象消失，　降。可以继续灌注稠浆。直至浆面升至坝顶不再下降为止。　由此可见．劈裂式帷幕灌浆法满足设计要求，在石鼓水库主　４灌浆过程中遇到的问题及分析处理　坝渗漏加固中应用效果良好。　（上接第１９７页）造成先打桩，位移和上浮，在施工中很难控　箱顶填土到４．ｏｏ　ｉｎ高程。最大填土厚度８．１８　ｍ（底部为４．１８　制。因此必须在施工前对软土进行固结处理，使之形成复合　ｉｎ），填土的荷载达Ｐ＝ｙｈ＝１７ｘ８．１８＝１３９　ｋＰａ，箱底淤泥层厚近　地基。这时再打桩，由于桩在土中受到桩周土的约束，上端已　２０　ｍ，其Ｂ－－－－ｙ￣Ｈ＝３１８　ｋＰａ。由于上述同样的原因，建筑物下　经被“锁”住。打桩时压杆的计算长度ｆ０明显减小。打桩的问　两侧的管桩会承受不了如此大的侧向压力。或变弯或折断，　题基本得到解决。此时施工才是安全的。　造成建筑物沉降不均匀而倾斜或开裂（图５），进而导致工程　无法投人运行。　　．．　ｌ　ｌ＾／　由此看来．即便为保证泵站日后的正常运行也应对软土　地层进行固结处理。　Ｉ　Ｉｌ　２　３软土固结处理的方法——深层搅拌、水泥粉喷桩法　深层搅拌桩承载力标准值应根据＜建筑地基基础设计规　●　范）（ＧＢＪ　７－８９）来计算和设计，这里只能根据其他工程以及　一　一　●　一　一　一　目前对问题的认识提出如下建议：深层搅拌桩深度在淤泥层　●　内１５　ｍ，基坑内开挖底面以下１５　ｍ。其长度范围见焦西泵　●　１　．站软基固结范围图示。　１　４结论　焦西泵站软土基础处理采用深层水泥搅拌桩固结软基　圈５建筑物回填后桩基变形圈　的方法。　到目前为止，焦西泵站的上部建筑物已经完成。上部结　（５）泵站运行后可能出现的问题　构没有发生过任何沉降问题。同时也证明了泵站软土基础处　建筑物做好后即需回填砂土，加荷后以出水箱涵为例．　理分析的正确性。　・１９９・