高压防渗防渗技术在工程中的应用

高压防渗防渗技术在工程中的应用

1截流、护坡及护坡水库前的总高度一般为254.00m，主储水库高度一般为251.50m。由于一级洞被淤积后采用竖井引水,井口高程258.20m,所以放空水库时应在适当时机、适当位置打开一级洞进口竖井,用于放空水库的同时,为导流涵管连接奠定基础。截流采用立堵截流方式,从两端向中间抛投进占,逐渐束窄龙口直至全部截流。粘土心墙和砂砾填料协调上升。心墙采用粘土及粘壤土,塑性指数可为7~10,渗透系数要求n×10-5cm/s,压实度≥0.96。砂砾填料压实相对密度≥0.70。完成填筑后上游铺设PE土工膜和砂袋护坡。施工围堰和基坑之间留出安全保护距离,确定施工围堰轴线布置于坝上游约110m处。围堰结构采用现场开挖的砂砾料填筑、粘土心墙结构,轴线长170m,最大堰高4.70m,堰顶宽3.50m。2渗流对基坑的影响分析由于坝前淤积高程普遍达到254m,即围堰基础透水层厚度最深达36m。上游水位对施工基坑将形成最高达40m的渗透水头,势必给基坑排水造成巨大压力;同时,在高渗透水头作用下,开挖边坡势必放缓,导致开挖工程量增加,也给基坑开挖的大量土方安置造成巨大困难。据此,拟对围堰基础进行防渗处理,不仅可以降低基坑风险,提高堰体、边坡稳定性,而且可以大幅降低基坑抽水费用。防渗措施分别考虑了水平铺盖防渗、垂直铺塑防渗和高压喷射灌浆构筑防渗墙。一是采用水平防渗铺盖较为经济。由于堰基透水层深厚,上游铺盖防渗可以有效降低堰基渗透比降,但不能有效控制深层渗透量,不能完全截断渗水,故通常还需结合坝后排水减压等其它工程措施。尤其本项目要求基坑开挖高边坡稳定、基坑排水量小的特殊性,水平铺盖防渗效果有限。二是透水地基上土坝基础的防渗措施,通常可采用水平和垂直两种型式,从工程运用看,垂直防渗墙效果显著,渗漏量小,坝基渗透稳定可靠,宜尽先采用。堰基垂直防渗拟采用垂直铺塑方案。垂直铺塑技术充分利用了防渗膜的隔水性,形成的防渗体具有柔性、均质、整体性好、防渗效果好、施工速度快(最高记录为630m2/d)、工效高、成本低、适应性强等特点。但垂直铺塑的处理深度有限。往复锯刀铺塑机铺塑深度一般在10m以下,链条循环刮刀式铺塑机目前最大铺塑深度在15m以内,都不能更好地解决堰基深层渗透问题。采用高压喷射灌浆构筑防渗墙仍是处理临时围堰防渗的趋势。高喷防渗技术成熟,施工简便,质量易控制,适应性强,在承受较大的渗透水头环境下也能有效构筑防渗体,防渗体渗透系数可达n×10-5~n×10-6cm/s,抗压强度可达1.50~5.00MPa,尤其是高喷防渗墙处理深度完全可以满足全封闭防渗体的要求。综合以上各种因素,拟采用高压喷射灌浆构筑全封闭堰基防渗墙。采用高喷灌浆防渗以后,对基坑边坡稳定分析。对于均质无粘性土土坡无渗流作用时边坡稳定安全系数按下式计算:式中:Fs—土坡稳定安全系数;φ—为土的内摩擦角;α—为土坡的坡角。经常性排水以围堰和基坑渗水、降水为主,排水周期6个月。计算每天围堰基坑渗水571.04m3,降水137.90m3,则经常性排水29.50m3/h。基坑排水从导流洞排向下游,设计扬程19.8m。考虑设备备用系数20%,选型流量35.40m3/h,扬程30m。据此选择设备型号为IS50-32-160共3台。样本流量12.50m3/h,扬程32m,配套电机功率3.00kW。3高喷灌浆装复式挡墙结构为了在上游构筑封闭的防渗体系,给主坝施工创造必要的条件,根据基坑开挖方案比选,确定围堰基础采用高压喷射灌浆构筑防渗墙。设计高喷防渗墙底深入基岩0.50m,墙顶深入堰体粘土心墙2.00m。高喷灌浆采用三管法,大小摆角摆喷搭接结构。分两序施工,其中一序孔52孔,二序孔51孔,共103孔。设计一序孔提速8~15cm/min,砂土层摆角90°,卵砾石层摆角110°;二序孔提速8~15cm/min,砂土层摆角60°,卵砾石层摆角90°。设计高喷防渗墙渗透系数达到n×10-5cm/s。堰基高喷灌浆防渗墙造孔103孔,总进深2474.30m,高喷灌浆2196.20m。4大坝高喷预防墙施工4.1孔施工4.1.1反复校核放线的起止端有标志桩,以后每间隔10个孔,设一个大距离标志桩,丈量距离时反复校核无误后才可定桩。钻孔孔位偏差≤2cm,孔距1.5m,孔号标志桩要用坚硬材质,红漆标写桩号,桩之间的距离误差≤2cm,桩顶以铁钉作为桩距标点,各铁钉之间呈直线,没有偏差。4.1.2挖掘机安装钻机底座坚实平整牢固,防止坐落在软弱土层上,基座的支撑用30cm×30cm×50cm之类的方木,杜绝用石块或铁器支垫。4.1.3变形整株钻杆越大,影响垂直度采用加大稳固的高塔架无级调速台车。钻机反复找平,立轴垂直,钻杆和钻具的垂直度偏差≤0.5%,开孔时用低档慢速小压力钻进,以免甩动产生过大的离心力,同时机上余尺不宜过大,以防摆动过大,影响垂直度。加长加粗钻具,如钻杆加大到φ65mm以上,岩芯管由过去的φ127mm,加粗到146mm。钻具长度也应适当加长,钻具顺直,不使用弯曲钻具,钻孔孔径应大于喷射管外径20mm以上,钻进中遇有换层,特别是遇到卵漂石时,立即减压换低档钻进,钻进中不断地检查机身水平和立轴垂直情况,发现异常立即纠偏。每钻进10m或10多米,都要用井斜仪测定孔斜,达不到要求,回填后重钻;如果超标较少,也可通过调整立轴方向,在原孔内反复扫孔,达到纠偏的目的。4.1.4砾研磨层充填遇有漏浆通道应及时处理,尤其是河床底部为含漂砾卵石层,此层中因缺少细颗粒,有架空现象,可采用从孔口往孔内充填机制砂封堵。漏浆通道必须认真处理,详细记录,为高喷灌浆创造条件。4.1.5基岩岩性基岩钻孔的终孔深度深入弱风化层0.50m,基岩判断要慎重,切勿将漂、孤石误判为基岩。基岩岩性为角闪斜长片麻岩和黑云斜长片麻岩,1m基岩要3个以上的回次,各回次的岩性基本一致,取芯率>70%。终孔后再用井斜仪测斜,若孔斜率≤1%或倾斜水平距离≤0.40m,即为合格,否则回填后重钻或采取其它纠偏方法。4.2高喷球4.2.1孔口回浆回浆高喷浆液采用水泥浆,采用普通硅酸盐水泥,强度等级≥32.50级。浆液水灰比可为1.50∶1~0.60∶1。水泥浆的搅拌时间,使用高速搅拌机应≥30s,使用普通搅拌机应≥90s,水泥浆自制备至使用的时间≥4h。浆液应过筛后使用,并定时检测进浆、回浆密度。砂卵石地层孔口回浆应经处理后利用,粘性土层中孔口回浆不宜利用。高喷灌浆分二序进行,I序孔为单号孔,II序孔为双号孔,I、II序孔的间隔时间应>24h,使得I序孔在喷射后,其凝结体能够具有一定强度,然后再喷射II序孔,这样才能形成切割式或焊接式连接。否则如间隔时间过短,会使I、II序孔互相串浆,或使I序孔浆体下沉,造成质量事故。喷射灌浆时,必须有部分浆液冒出地面,冒出地面的浆液除部分被回浆泵回收利用外,其他的就废弃掉了。回浆比重每20min测试一次,下限值为1.25g/cm3,否则就停止提升,待找出原因,采取措施,达到指标后再提升。为了防止因浆液析水而导致板墙残缺,终喷后随时向孔内进行充填回灌,回灌时要不断将表层水放掉,然后再补充水泥浆,直至浆液面不再下沉为止,最后在原孔处插上标签,以便于检查。4.2.2喷射灌浆时孔口散发喷射过程中若冒浆量偏小或不冒浆,可能在喷射范围内遇到大孔隙或架空层等漏浆通道,应及时妥善处理。当实施喷射灌浆时,遇到大的漏浆通道和架空层,孔口水气浆喷发量就会显著的减小或消失,这时应视情况不同,采取相应的封堵处理措施:一是停止提升,减小高压水的压力;二是加大浆液比重;三是灌注水泥砂浆;四是从孔口中向孔内抛填机制砂。采取这些措施后,待孔口水、气、浆喷发量正常时再提升。4.3墙体钻孔检查方法