田西水庫安全加固工程高噴防滲墻設(shè)計(jì)

田西水庫安全加固工程的水庫基礎(chǔ)是一層深層、滲透性強(qiáng)的砂質(zhì)粘土。由于水庫滲流量較大,曾采取劈裂灌漿,效果不理想。設(shè)計(jì)曾考慮了多種方案,通過技術(shù)、經(jīng)濟(jì)比較,最后選擇了高噴防滲墻技術(shù)。實(shí)踐證明,它具有防滲效果好、施工快、費(fèi)用少、適應(yīng)性強(qiáng)的特點(diǎn)。高噴法,又稱高壓噴射灌漿法,是一種利用射流切割技術(shù)在地層原位對土體進(jìn)行加固的方法。它具有可控性好、地層適應(yīng)面廣、造價(jià)較低、施工便捷等優(yōu)點(diǎn),在復(fù)雜地質(zhì)條件及施工環(huán)境惡劣的堤段,具有廣闊的應(yīng)用前景。高噴法按照其噴射介質(zhì),可以分為單管法、二管法、三管法和多管法。噴射介質(zhì)決定了形成的水泥土凝結(jié)體的幾何形態(tài)和物理力學(xué)性質(zhì);按照噴嘴的運(yùn)動(dòng)軌跡和形成的固結(jié)體形狀,可以分為旋噴、擺噴和定噴;按照噴管的結(jié)構(gòu),可以分為重管式、列管式。上述幾種要素組合起來,就構(gòu)成了高噴法工藝上的多樣性,也使其應(yīng)用范圍得到了很大的擴(kuò)展。1設(shè)計(jì)進(jìn)出水基巖的地質(zhì)概況田西水庫位于雷州市唐家鎮(zhèn)西南部約8km處的企水河中游,屬于中型水庫。該庫建于一九六二年,主壩全長850m,最大壩高16m,壩頂寬度4m,庫內(nèi)集雨面積31km2,總工期為兩年,計(jì)劃開工日期是二OO二年十二月一日。工程等級(jí)為三等,主要建筑物為3級(jí),次要建筑物為4級(jí),臨時(shí)建筑物為5級(jí)。設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為50年一遇,校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為1000年一遇,地震基本烈度為Ⅳ度。其中地質(zhì)概況:(1)粉質(zhì)粘土:赤紅、灰黃色、稍濕,可塑～硬塑。3.70～6.30m;(2)中細(xì)砂:紫紅、褐黃、灰白色,飽和,結(jié)構(gòu)松散,層厚3.10～6.90m;(3)粉土:灰白、紫紅、灰黑色,稍濕～濕,可塑,層厚1.30～2.50m;勘察場地區(qū)內(nèi)地層簡單,上部為第四系人工素填土(Q4ml),中部為第四系下更新緩沖積(Q1al),下部為第四系下更新流海相(Qm)沉積而成,三者呈不整合接觸的海陸交替相地層。2墻體厚度及造孔垂直度根據(jù)水庫安全加固工程的地質(zhì)情況,土壩基需要做防滲處理,以行成一條連續(xù)封閉的防滲墻,其設(shè)計(jì)要求如下:(1)成墻厚度不小于15cm;(2)墻體滲透系數(shù)k≤1×10-5cm/s;(3)造孔垂直度要保證孔斜率<1.5%,以便墻體的良好連接;(4)墻底高程根據(jù)鉆孔情況調(diào)整,但均須進(jìn)入弱透水層不小于1.0m墻頂嵌入土壩回填1m切斷砂層,整體行成一堵封閉的防滲墻。3高壓噴射預(yù)防墻施工3.1壩身、堤基、弱透水層高噴灌漿軸線布置偏離堤軸線下游1.0m,孔距1.8m,噴射角度30°,分兩序孔施工,采用折線型連接,因此次加固采用堤身是劈裂淡漿,堤基是高壓擺噴兩個(gè)接合起到防滲加固的作用,故高噴的頂高程在進(jìn)入壩身1m,而底高程進(jìn)入弱透水層1m。3.2工藝測量級(jí)線——孔距測定——鉆機(jī)定位——鉆孔——終極驗(yàn)收——噴機(jī)就位——噴漿——驗(yàn)收——下一個(gè)孔。3.3鉆孔偏失率的控制高壓擺噴防滲墻施工前,應(yīng)先進(jìn)行現(xiàn)場試驗(yàn),以選取最佳注漿參數(shù)。高壓擺噴施工技術(shù)實(shí)際選用值見表1。在高壓擺噴防滲墻軸線上一次定位。造孔質(zhì)量的好壞直接影響防滲墻的施工質(zhì)量,造孔時(shí)鉆孔鉆孔機(jī)械必須安裝平穩(wěn),天車、立軸鉆桿、立軸頭三者要成直線垂直于水平面?？孜坏钠菩∮?cm,鉆孔偏斜率不超過1.5%,終孔時(shí)檢測一次確保孔斜率在允許范圍內(nèi)。做好原始資料記錄,完整的記錄層次、厚度、鉆進(jìn)速度。鉆孔中如遇孤石或卵石層,應(yīng)換用金剛石鉆頭和采取相應(yīng)的措施。失漿嚴(yán)重的應(yīng)采用水玻璃、速凝劑等進(jìn)行堵漏處理。鉆孔結(jié)束后及時(shí)向孔內(nèi)注入稠泥漿防止塌孔,以利噴射管下到設(shè)計(jì)深度。采用擺噴法施工,擺噴時(shí)先確定好1序孔和2序孔,工作順序是先1序孔后2序孔灌注。序孔灌注須保持連續(xù)性,有利于提高成墻質(zhì)量和減少漿液損耗。噴射注漿噴射架對準(zhǔn)孔位即通過對水線來控制擺噴夾角、啟動(dòng)高壓泵、空壓機(jī)進(jìn)行地面試噴,待各項(xiàng)參數(shù)達(dá)到要求后,再將噴射管下到孔底對準(zhǔn)噴射方向,啟動(dòng)設(shè)備送入符合要求的水、氣、漿,確定擺噴夾角,按一定的擺動(dòng)速度和提升速率,邊擺動(dòng)邊提升,直到設(shè)計(jì)高程為止。噴射注漿結(jié)束后,為防止?jié){液析水、滲透而凹陷,必須對已噴孔及時(shí)進(jìn)行充填注漿。3.4樁號(hào)k0+50k0+400m堤后施工由于資金、外界氣候條件和施工環(huán)境的影響,2003年2月先期對樁號(hào)K0+50～K0+600總長550m堤后進(jìn)行施工,歷時(shí)三個(gè)月于2003年6月中旬完成,涉及工程量:高噴鉆孔307個(gè),取芯檢查孔3個(gè)。4防滲墻施工局限性常規(guī)的檢查方法包括開挖檢查、物理力學(xué)試驗(yàn)、滲透性能試驗(yàn),這些方法都具有一定的局限性,難以反映防滲墻的整體質(zhì)量。彈性波CT方法由于需要在薄墻中打孔,也難以用作大范圍的質(zhì)量檢測。根據(jù)堤防防滲墻大范圍無損檢測的需要,我國科技工作者對各種現(xiàn)有的地球物理方法進(jìn)行了試驗(yàn)研究,提出了以鉆孔垂直度檢測和鉆孔取芯檢查兩種方法。4.1垂直孔檢測通過測斜儀對30°個(gè)鉆孔的垂直檢測結(jié)果來看,鉆孔的孔斜介于0.3～0.4之間,平均孔斜0.86%均滿足孔斜不大于1.5%的要求。4.2孔取樣和芯測試根據(jù)檢-1#和-2#,檢-3#鉆孔取的巖芯來看粘土與砂層中,墻體巖芯呈柱狀較堅(jiān)硬,完整獲取率高,