高压摆喷灌浆技术在群昌水库坝基防渗处理中的应用

高压摆喷灌浆技术在群昌水库坝基防渗处理中的应用

1群昌水库坝基渗漏处理方法高压喷雾液是指通过高压喷水、气或泥浆介质清洗和切割土壤，并用污泥和土壤颗粒混合，形成防渗墙。该技术在国内分单管法、双管法和三管法三种。在本次处理群昌水库坝基渗漏中,结合其坝基渗漏特点和坝基基土条件,选择采用三管法实施坝基渗漏处理。高压摆喷三管法的工作原理是由高压水泵直接压送清水,低压输送浆液,其特点是,浆液损失小,而冲击力比单管和双管都要大,所形成的凝结体相对较大,适用于处理中低水头水利工程基础防渗的一项措施。2高压喷射预防墙设计及群昌水库防渗的应用2.1大坝渗流情况及坝体防渗比降分析群昌水库始建于1972年9月,1974年7月建成并开始蓄水运行。水库正常蓄水位244.00m,校核洪水位246.87m,水库大坝0+700—1+000段和1+300—1+800段渗流严重,坝后已形成渗水沟,有较大面积的积水。经对坝体、坝基的渗流稳定分析,2#副坝坝体、坝基和主坝、1#副坝的坝体实际渗透比降小于允许渗透比降,满足规范要求。而主坝、1#副坝的坝基实际渗透比降较大,经现场检查目前主坝的粘土斜墙、1#副坝粘土心墙的高程低于设计和校核洪水位,起不到防渗作用。2.2坝坝防渗设计及施工群昌水库主坝坝肩和坝基渗流不稳定,需做防渗处理。1#副坝坝体渗流不稳定,其原因是由于原坝体心墙高度低于正常蓄水位,而且心墙土料和碾压均未满足设计要求,因此需从坝顶至坝基做防渗处理。其处理的坝体土层最大高度为13.2m。经对几种防渗方案的比较,最终选择采用砼防渗墙方法,既三管法高压摆喷灌浆,该方法施工经验成熟,质量好控制,防渗效果好。设计方案为高压摆喷灌浆位于坝0+200—2+200m,总长2000m。防渗墙位于坝轴线上,1#副坝钻孔为一排,从坝顶至坝基底部嵌入基岩强风化层1.0m。主坝是主要是采用在顶部灌浆至粘土层1.0m,迎水坡坝脚做垂直防渗。先在坝轴线上钻先导孔检查地质条件是否与设计相符(间距2.6m),一致后采用“三管法”,喷入介质水、水泥浆液、压缩空气,水泥灌浆材料选用普通硅酸盐P.042.5,水灰比(重量比)1∶1,采用折线形布置,摆角30°,喷射轴线与坝轴线夹角为25°。摆喷固结体有效厚度不小于20cm;渗透系数不大于ⅰ×10-6cm/s;墙体抗压强度粘土层0.5—3MPa,砾质粗砂及细砾层2—5MPa.2.3防渗墙墙体厚度1)从满足耐久性要求以及墙体与坝体及基础的变形协调,根据本工程水头及地质条件进行理论分析后并依据高压摆喷灌浆技术规范,确定砼强度等级为C6。2)防渗墙水力梯度J=52.73,最大水头H=21.09m,确定抗渗等级采用W6可满足设计要求。3)考虑到死水位以上墙体经常受水位变动影响,结合本工程所处地理位置气候特点,根据《水工混凝土结构设计规范》(SL/191-96),选取砼抗冻等级为F150。4)防渗墙墙体厚度主要满足结构强度、抗渗强度(允许水力梯度)、以及耐久性要求等条件选定。a)结构强度要求,对墙体在施工期及运行期产生的拉应力、压应力及剪应力不大于允许应力。对防渗墙的强度计算设计考虑到墙体上下侧都仅靠土体,且墙体主要作用考虑防渗,强度条件要求低,有的工程甚至特别采用强度而具高塑性的材料。墙体厚度宜采用0.4m可满足要求。b)抗渗强度要求墙厚t应满足下式:其中:H为上下游水头差;J为防渗墙允许水力梯度,取80;通过计算墙厚0.4m满足防渗强度要求。c)耐久性要求防渗墙耐久性使用年限采用《碾压土石坝设计手册》(上册)中的梯比例斯研究公式计算:其中:a为混凝土中所需的渗水量,取1.54m3/kg;U为混凝土中水泥用量,取330kg/m3;K为砼渗透系数(m/年),取k=3×10-9cm/s=9.46×10-4m/年;B为安全系数,取3;L为墙后,0.4m。经计算,T=298年,表明墙后0.4m,满足耐久性要求。综合分析,群昌水库大坝砼防渗墙墙厚取0.4m。3高压喷射防渗透墙施工3.1施工过程布孔→钻孔→制浆→高压灌浆→静压回浆。3.2沙砾层施工速度1)钻孔间距。从试验墙效果看,间距1.5m不能达到强度要求。1.0m间距墙体出现重叠堆积现象,会造成浪费。根据坝上水头的高低不等,综合考虑孔间距选择1.3m进行施工。2)提升速度。提升速度慢,可加厚墙体,造成水泥的消耗量增加和施工成本的提高;提升速度太快易导致沙砾层被冲淘破坏,出现防渗墙不连续或出现孔洞。所以沙砾层提升速度为10cm/min,上部粘土含量较大的部分或1#坝黑土或混合粘土层提升速度13cm/min。3)摆动速度。不同岩层的摆动速度不变,为8次/min。4)压缩空气量。实际施工参数取规范规定的范围,即选择0.8—1.2m3/min。3.3水泥芯样检测对防渗墙的抗压强度和渗透系数检测。检测依据《混凝土试验规程》SL352-2006;设计指标防渗墙芯样设计强度为0.5—12MPa,渗透系数<1×10-6cm/s。其检测步骤:将所送检水泥土截渗墙芯样使用锯石机,磨平机加工成试验所需形状进行抗压强度(3组)渗透试验(1组),水泥为长春亚泰P.042.5,水灰比0.8—1。1)钻心取柱状芯样,检测其抗压强度结果见表1。结果表明,该芯样抗压强度、渗透系数均满足设计要求。采用三管法高压摆喷灌浆技术施工处理的防渗墙经运行其防渗效果良好。4高压摆喷防渗墙墙体施工前的准备工作高压摆喷防渗墙具有工艺简单,防渗效果好,施工经验成熟,龄期长等特点。在相近的施工环境或