水利工程论文-钙基膨润土帷幕灌浆技术在土石围堰闭气中的应用与探讨.doc

水利工程论文-钙基膨润土帷幕灌浆技术在土石围堰闭气中的应用与探讨摘要：湖南省大源渡船运枢纽工程二期上游围堰（以下简称二期工程上游围堰）在施工过程中，由于工期紧、施工工人人数不够，加之现有高喷灌浆机械仅有两台套，无法满足施工强度及工期要求。为确保围堰的闭气效果，减少堰体渗流量，同时缩短围堰闭气时间，根据工程实际情况将原设计的高喷灌浆闭气方案改为“钙基膨润土帷幕灌浆”施工方案。实践证明“钙基膨润土帷幕灌浆”技术对改善堰体的抗渗、抗滑、抗倾覆以及堰体的土体性质、形成防渗幕墙、闭气效果等方面效果显著。同时，不仅能保证围堰的闭气效果、降低施工成本，而且还大大地缩短了施工工期，达到预期目的，为其它工程采用类似方法提供了一个良好的施工经验。关键词：钙基膨润土帷幕灌浆围堰闭气施工1工程概况1.1地理位置及工程状况大源渡航运枢纽工程位于湘江下游、湖南省衡山县上游12km处，水路距衡阳市62km，下游距湖南省长沙市204km，坝址左岸属衡山县沙头镇永和村，右岸为衡东县霞流荆花港村，坝址下游2km处为湘江干流与支流洣河交汇处。大源渡二期工程由上游围堰、下游围堰及河中混凝土纵向挡水围堰三部分组成。河床建基面高程在38.039.0m之间。其中上游围堰距河中混凝土纵向挡水围堰135m。河中水流方向的深槽，贯穿整个上游围堰，深度约1.52.0m。上游围堰堰顶高程49.9m。其中，在靠近河中混凝土纵向围堰50m范围内堰顶高程达50.051.5m左右。下游围堰堰顶高程48.0m。上游围堰堰体防渗中，44.0m马道以下采用“钙基膨润土帷幕灌浆”技术进行施工闭气，44.0m马道以上采用土工布置进行防渗处理。围堰平面布置及堰体结构断面型式如下：1.2围堰的形成过程二期工程围堰堰体主要采用一期工程上、下游围堰以及厂房混凝土纵向挡水围堰爆破拆除的土石方和混凝土块体进行堆筑而成，料源天然抗渗性较差。由于堰体在堆筑时采用自卸汽车自51.048.0m之间直接往下卸料，大部分地方未按要求进行分层碾压，导致堰体密实性和土料间胶结力较差，加之堰体下部因填筑时自然筛分而形成的大颗粒石块、混凝土块体较多，致使堰体底部架空现象普遍、严重，堰体抗渗能力较差。二期上游围堰堰体截流施工程序如下图所示。1.3地质情况大源渡航运枢纽程二期基坑河床覆盖层为砂砾石层，覆盖厚度为12m。渗透系数达312-110-1cm/scc。基础岩石为前震五强溪级上段变质砂岩及砂质板岩，岩石风化现象严重，节理、裂隙极其发育。2防渗方案的选择及施工布置2.1防渗方案的选择在二期上游围堰防渗方案的选择过程中，由于现有的高喷浆机械仅2台套、工人人数仅45人（含管理人员）。如采用高喷灌浆，则一方面所需工期较长，另一方面施工机械均无法满足要求。故结合其它工程中的施工经验，以及考虑到施工工期、施工质量、施工成本等方面的要求，经取得业主及监理工程师的同意之后，决定将二上游围堰的施工闭气由原设计的高喷灌浆改为“钙基膨润土帷幕灌浆”。根据二期上游围堰的形成过程及特点，帷幕灌浆防渗处理的重点和难点为：44.0m马道以下堰体部分及砂砾石覆盖层部分。针对二期上游围堰的这种情况，决定将灌浆过程分成如下两个施工阶段加以进行，即：第一施工阶段：可称为“堵漏”阶段，主要是对漏失现象特别严重或较为严重的部位采用水泥水玻璃砂浆进行封堵；第二施工阶段：可称为“帷幕”阶段，主要是对堰体进行钻孔、灌注水泥膨胀润土浆液等构筑防渗幕墙。2.2施工布置二期工程上游围堰总长约360m，从河中混凝土纵向挡水围堰到左岸约340m范围内需要进行灌浆闭气。根据工程进度的需要，自河中混凝土纵向挡水围堰向左将围堰分成三个施工工段进行，每段长约为120m。三个机组人员均实行两班工作制，每机组8人。每台班工作12小时，48小时不间断施工，并对每施工实行“各个击破”的施工策略。在靠近河中混凝土纵向挡水围堰一段的中部约50m平台布置水泥库和集中制浆站，灌浆泵及立式搅槽则摆放在44.0m马道上。在施工用水、用电等分别沿工作面全线铺通。2.3主要施工机械材料2.3.1主要施工机械及数量钻机：采用SGZLIIA型回转钻机5台灌浆机：采用BW200/40型泥浆机3台制浆机：采用J100*2型高速搅拌机3台储浆槽：采用0.2立方米立式搅拌机3台。2.3.2主要使用施工材料水泥采用合格、新鲜的425#普通硅酸盐水泥钙基膨润土采用225目的钙基膨润土纯碱采用工业用纯碱水玻璃采用40be水玻璃，模数3.03.33施工技术及要求3.1布孔及施工顺序针对二期上游围堰的结构特点，决定在龙口段30m范围内及二期上游围堰与河中混凝土纵向挡水围堰接头部位20m范围内按20.5m孔间排距呈梅花型布置三排孔，其余部位按20.5m孔间排距进行布置两排孔。孔深深入基岩1.0m。3.2施工顺序及施工工艺流程施工顺序：下游排孔（序孔）上游排孔（二序孔）中间排孔（三序孔）。施工工艺：采用金刚石钻头、合金钻头进钻，孔口封闭、自上而下分段灌浆。工艺流程：76mm开孔（铸2.5孔口管，长1.5m）56mm钻头钻孔堵漏灌浆封孔。3.3造孔技术要求造孔采用SGZIIIA型回转钻机及76mm、56mm合金或金刚石钻头进钻，开孔直径76mm、终孔直径56mm；孔位偏差10mm，孔斜率1%；钻孔施工采用低泵量、慢速、低压进钻、防止烧、埋钻等事故的发生；钻孔时对孔内情况进行详细记录，如：地质情况、各孔段水流漏失情况、空洞等以备有针对性地进行集中处理；采用76mm钻头进钻结束后，首先安装2.5孔口管，然后进行自流式灌浆，并在浆液中加入水泥重量3%的水玻璃以加速浆液的凝固，待凝12小时后方可进行下一施工工序。同时保证孔口管的深度、垂直度及牢固性。3.4灌浆技术要