洪泽湖大堤除险加固工程中的堤防防渗技术

洪泽湖大堤除险加固工程中的堤防防渗技术

1防洪工程措施洪泽湖水库是洪泽湖防止和储存淮河上游洪水的重要节水工程。负责防洪、灌溉、交通运输、水产养殖和生态调节。下游2600多万人口、3000多万人口和许多重要基础设施。由于大堤建设年代久远,历经兴毁,决而复堵,毁而重建,堤内留有许多乱石堆、埽工、淤泥等隐患,虽经多次加固,均未彻底解决,部分隐患危及大堤安全。为彻底消除隐患,达到堤基防渗的目的,经省水利厅批准,采用高压摆喷垂直截渗墙技术对堤防堤基进行截渗处理。2垂直截渗墙截渗工艺试验及施工质量控制工程高压摆喷采用三重管双高压摆动喷射注浆,由于不同地质条件下摆喷施工时采用的高压泵压力、喷头提升速度、喷射间距、水灰比以及对接角度都会影响成墙质量,故为使工程垂直截渗墙截渗效果更好,施工工艺更合理,根据《水利水电工程高压喷射灌浆技术规范》(DL/T5200-2004)有关技术条款的要求,对工程采用高压摆喷喷孔间距、各项施工参数(提升速度、气水浆的泵压力)、浆液性能要求、墙体防渗性能进行工艺试验,并在施工工艺上通过总结指导后续施工。3试验技术要求3.1堤基32层体系根据设计要求高喷截渗墙采用直线对接法,对接角度暂定为30°(±15°摆喷),喷水孔间距暂定1.4m,高压摆喷成墙,墙体平均厚度不小于10cm,墙体嵌入(3)2层上层土100cm,下层土50cm,墙体渗透系数小于A×10-6cm/s(1≤A≤9),28d抗压强度不小于1.0MPa。高喷需布置先导孔,以探明堤基(3)2层分布情况。通过先导孔采取芯样以核对地层,必要时需做动力触探试验。先导孔的深度超过墙底深度0.3m,间距为30m左右。3.2孔距和提升速度根据常规三管法高喷工艺参数,拟定洪泽湖大堤高压摆喷垂直截渗墙试验段各项参数为:摆喷角30°,孔距分别为1.3m、1.4m、1.5m,提升速度分别为13cm/min、15cm/min、18cm/min,水压力35~45MPa,气压0.5~0.7MPa,注浆压力0.5~1.0MPa,水灰比1.0,浆量80L/min。3.3试验段堤基的分布根据工程现场条件及地质结构分布图,选定大堤桩号K40+350~K40+450(100m)作为试验段,该段堤基广泛分布(2)2层、(3)1层粘性土,以及(3)2层、(6)层砂性土,(6)层砂性土顶面底面高程起伏较大。4试验方法和质量控制4.1高压喷射孔间距试验采用三管摆喷法,分别输送气、浆、水3种介质到灌浆管,利用高压水喷射冲切挤压土体,高压浆射流切割地层,使浆液在切割范围更好地与地层颗粒掺合。根据施工图纸,先导孔间距为30m左右,试验段为100m,高压喷射孔间距为1.3m、1.4m、1.5m,分别取3组芯样,核对地层,进一步探明堤基(3)2层分布情况。具体施工流程见图1。4.2防渗墙顶、底高程控制在试验段摆喷施工轴线上用钢尺测放桩位,误差不得大于5cm,用竹签标定孔位,根据实测作业面高程控制防渗墙顶、底高程,以满足墙体深度的要求。4.3防渗墙顶、底高程设计钻孔前先布设先导孔,约30m布置1个,共3个,探明堤基(3)2层分布情况,以控制防渗墙顶、底高程;钻机架设平稳,保证钻机在钻进过程中不移位,控制钻孔垂直度不超过1/100,钻进中用钢卷尺测量校核钻具长度,控制终孔有效深度应超过设计墙底深度0.3m;认真做好钻孔记录,正确反映堤基底层特别是(3)2层情况。4.4施工工艺调节将高喷台车移至孔口处,进行地面水、气试喷,以检查高喷系统工作是否正常,调节好各项施工工艺参数。然后开始下喷射管,下管深度要根据先导孔探测的深度进行控制,确保达到设计要求。下管过程中若遇到特殊情况,如孔内阻塞、塌孔等,应立即停止下管,将喷管提出地面,重新扫孔后再下管。4.5冒出孔口高喷作业喷射管下至设计深度后,送入符合设计要求的气、浆、水。待注入浆液冒出孔口时,按试验设计提升速度,自下而上进行高喷作业。在喷射过程中,需随时记录注浆流量、风量、压力、旋转和提升速度,以及喷射时间、用浆量、冒浆情况、压力变化等。4.6冒浆注浆管保护如流量不变而压力突然下降时,应检查各部位的泄露情况,必要时拔出注浆管,检查密封性能;如出现不冒浆或断续冒浆时,若系土质松软则视为正常现象,若系附近有空洞、通道,则应不提升注浆管继续注浆直至冒浆为止或拔出注浆管待浆液凝固后重新注浆;如在大量冒浆压力稍有下降时,可能系注浆管被击穿或有孔洞,使喷射能力降低,需拔出注浆管进行检查;如压力徒增超过最高限值,流量为零,停机后压力仍不变动时,则可能系喷嘴堵塞,应拔管疏通喷嘴。如喷射过程中因故中断或因加接喷射管等停喷,在恢复施工时,重复摆喷灌浆搭接长度应不小于50cm。5试验结论、试验5.1平均墙体厚度高压摆喷试验段完成21d后,施工人员按试验段1.3m、1.4m、1.5m开挖了3个探坑,通过目测检测了防渗墙连接情况、墙体厚度、密实度,并委托有资质单位对墙体进行钻芯取样,对室内无侧限抗压强度、渗透系数进行了检测。检测结果表明,摆喷孔距1.3m、1.4m、1.5m的平均墙体厚度分别为10.5cm、10.0cm、11.0cm,平均抗压强度分别为5.02MPa、5.43MPa、4.41MPa,平均渗透系数为2.13×10-6cm/s、1.96×10-6cm/s、1.92×10-6cm/s。通过现场施工记录及检测结果比照,采用水压35~38MPa,气压0.5~0.7MPa,浆压0.7~1.0MPa,成墙最小厚度为10~11cm;采用水压40~45MPa,气压0.5~0.7MPa,浆压1.0~1.5MPa,成墙最小厚度为12~15cm。对比结果反映,随水压、气压、浆压数值增大,墙体厚度也随之增大;在18cm/min的提升速度下,墙体芯样不够完整,局部破碎,15cm/min的提升速度下,墙体芯样基本完整,水泥浆液在土体中分布基本均匀,与土体胶结较好,强度较高。5.2推进水灰压浆根据工艺试验结果,综合工程投资因素,洪泽湖大堤高压摆喷截渗墙施工工艺参数采用:孔距1.4m,水压大于40MPa,气压0.5~0.7MPa,浆压不小于1.0MPa,提速15cm/min,摆速15次/min,水灰比1.0,浆液流量80L/min,提升速度13~