首页 > 论文范文 > 工程工业论文 > 工程综合论文 > 水利水电工程论文 > 加纳布维水电站围堰防渗灌浆施工方案研究

加纳布维水电站围堰防渗灌浆施工方案研究

2024-11-04 92 上传者：管理员

摘要：为了提高加纳布维水电站围堰工程的防渗效果,采用灌浆方式进行防渗加固。结合工程经验,提出使用高压旋喷方式进行灌浆加固。综合全围堰高喷灌浆结果 ,平均单耗543.25 kg/m,其中一序孔、二序孔平均单耗分别为639.22 kg/m、429.43 kg/m。经过一序孔防渗灌浆施工后,土石围堰中的大渗漏通道基本被封堵,二序孔高压旋喷灌浆施工时已能够正常返浆,达到预定的防渗加固要求。

关键词：
加纳布维水电站
围堰
围堰工程
水利工程施工
灌浆方式
加入收藏

1、引言

围堰工程作为水利工程施工过程中的重要组成部分,其安全性对施工人员的安全、工程项目的顺利实施影响较大[1-3]。在水利工程施工过程中,需要隔离既有河道的水源,围堰是常用的措施。一般情况下,土石材料是水利工程施工最易获取的工程材料,因此,土石围堰是常见的围堰型式,但是,该类型围堰防渗效果往往较差,需要采取灌浆方式进行防渗加固[4-7]。由于土石围堰中土石料分布的不均匀性,这将可能导致围堰防渗灌浆质量出现一定的偏差,在工程实践过程中需要加强对土石围堰防渗加固效果的检验,以确保围堰防渗加固的效果。

2、工程概况

根据实际,加纳布维水电站决定在上游土石围堰上形成砼过流面,围堰最大高度15.5 m,最大底宽102.83 m。堰体即105.6 m以下部分为土石结构外加混凝土面板,中间设灌浆防渗墙。堰顶平台高程105.6 m,为RCC板护面,同时起镇头作用,板厚0.7 m,分缝长度15 m。斜坡段长18.75 m,采用现浇矩形板,起防护和稳定水流作用,板厚0.7 m,错缝布置,面板内设置φ10 cm排水孔,排水孔间排距均为2.8 m,面板顺水流方向压边搭接35 cm,压边厚度35 cm。堰后102.5 m平台为RCC板,起斜坡面面板镇脚和堰后防护作用,堰前和堰后102.5 m以下设有大块石护坡,堰脚设有钢筋笼护脚和护底。由于上游围堰基础渗漏较大,在基坑内90 m和77 m堰脚均设置排水棱体。

截流时及汛后的挡水流量分别是183 m3/s和178.9 m3/s,对应的下游水位为102.96 m和102.58 m,考虑安全超高,下游围堰堰顶高程定为103.5 m,顶宽10 m,轴线长度115 m。下游围堰最大高度9.5 m,最大底宽65.60 m。堰顶平台为RCC板,起镇头作用,板厚0.6 m,分缝长度15 m。由于下游经常性水位在101.2 m左右,因此下游采用了全斜坡形式,斜坡段长18.03 m,采用RCC板起防护和稳定水流作用,板厚0.6 m,面板内设置φ10 cm排水孔,排水孔孔排距均为2.5 m。堰后斜坡下游采用顶宽4 m块石平台,起斜坡面面板镇脚和堰后防护作用。

3、防渗灌浆施工方法

3.1 防渗处理方式

围堰填筑时段为2008年9月30日～2008年11月30日；大江截流时段为2008年11月22日至2008年11月30日,上游围堰试验区于2008年11月25日开始施工。根据本工程围堰和坝基基础勘探孔资料,原始覆盖层中主要为中细沙、粘土质和淤泥质粉细砂土为主的地质条件,覆盖层底部下层块石的直径一般小于10 cm,多为均质中细沙,覆盖层最大深度达30 m左右。本工程上下游围堰防渗采用了高喷灌浆,孔深大于10 m,双排布置,孔深在10 m以内按单排布置。

高喷灌浆孔采用套管跟进,冲击钻进,一次到底。灌浆采用了“两管法”的灌浆工艺。两管法高压旋喷灌浆工艺流程见图1。

图1 两管法高喷灌浆工艺流程图

3.2 高喷灌浆施工

围堰填筑层采用石渣混合料填筑成堤,根据孔深分为两种单排高喷灌浆（小于10 m）和两排高喷灌浆（大于10 m）构筑防渗墙。孔距为1.0 m,采用双排高喷孔的排距为0.9 m。围堰防渗灌浆施工孔位布置见图2。

图2 围堰防渗灌浆施工孔位布置图

高喷灌浆施工顺序：场地平整→钻机就位→钻孔入岩1.0 m→钻机移位→台车就位→下喷射管→浆气同轴喷射→旋转提升→台车移位→回填封孔。

施工参数见表1。

表1 高喷灌浆参数表

4、防渗灌浆质量检查

4.1 质量检查方法

1）检查孔钻孔

检查孔施工采用分段钻进、取芯、注水、水泥灌浆,再钻进下一段,如此循环,直至终孔。开孔孔径为φ110 mm,镶铸φ108 mm孔口管,孔口管长度3 m。检查孔孔径为φ91 mm。

2）段长及试段隔离

检查孔钻孔段长5 m,难以成孔的情况下,根据情况适当缩短段长。

3）注水

注水采用静水进行注水记录,压力采用全压力,注水流量采用流量传感器计量,流量传感器和压力传感器接在孔口进水管上。

流量稳定标准为每3 min～5 min测量一次流量,直到最后两个平均流量之差不大于最终值的10%,或最后两个读数之差小于1 L/min时,视为流量稳定。

4）检查孔灌浆

检查孔内所有检查项目全部检查完毕后,按全孔一次性进行灌浆。

5）灌浆质量合格标准

高喷防渗墙压水检查在灌浆结束7天后进行,注水合格率为透水率不大于5 Lu。检查孔合格率大于90%。

4.2 围堰灌浆成果资料分析

围堰防渗灌浆共计完成417个孔,灌浆8482.8 m,灌入水泥4608.3 t,平均单位耗灰量为543.25 kg/m。各部位各孔排序灌浆的单位耗灰量情况见表2。

表2 各部位高喷灌浆分序成果统计表

从表2中可以看出,各部位由于灌浆孔序不同,地质条件也有所差别,单位耗灰量有较大差距,具体情况分析如下：

(1）上游围堰下游排防渗灌浆：施工该排先导孔时,高喷灌浆开喷半个小时以上基本无返浆。因此,该部位下游排钻孔施工时,遇到返水位置高、返水量非常大的情况,则采用套管法塑性灌浆,以封堵大渗漏通道,防渗效果会更好。成果表上数据显示,一序孔单位耗灰量比二序孔单位耗灰量大34.43 kg/m,符合灌浆规律。一序孔和二序孔单位耗灰量都集中在300 kg/m～1000 kg/m的区间内,从频率曲线图上（图3）也可以看出,一序孔与二序孔频率曲线非常接近,出现这种情况主要是由于一序孔间距2 m,旋喷桩的实测直径小于1.2 m,因此一序孔喷完后,防渗墙并不能搭接,二序孔施工时渗漏量依然较大,与一序孔情况相似。

上游围堰上游排防渗灌浆：先施工完的下游排防渗灌浆孔,对围堰的防渗有了明显效果,从成果表上可知,上游排一序孔的平均单耗为431.16 kg/m,二序孔的平均单耗为399.60 kg/m,较下游排孔有明显的减少。从单位耗灰量频率分布上看,主要集中在300 kg/m～700 kg/m范围内,属于高喷灌浆正常返浆情况范围。

上游围堰补强孔：补强孔是在上游围堰全部防渗灌浆施工完后,针对部分位置仍有较大渗漏量的情况,主要布置在大块石架空的陇口部位,采用塑性灌浆,因此,平均单位耗灰量也最大,达到607.59 kg/m。

图3 上游围堰单位耗灰量频率曲线图

(2）下游围堰下游排防渗灌浆：考虑到工程的实际情况,下游围堰原始地层渗漏量大,高喷灌浆施工材料短缺,下游围堰下游排的一序孔上采用塑性灌浆封堵大渗漏通道,二序孔采用高喷灌浆连接和连接防渗帷幕。从成果统计表上可知,一序孔的平均单耗为915.50 kg/m,二序孔的平均单耗只有385.57 kg/m,一方面由于灌浆工艺不同,塑性主要针对封堵大渗漏通道；另一方面也说明一序孔塑性灌浆起到了一定的防渗效果,为二序孔正常进行高喷灌浆奠定了基础。从频率曲线（图4）也可以看出,一序孔与二序孔单耗的频率分布差异十分大。

图4 上游围堰单位耗灰量频率曲线图

下游子围堰防渗灌浆：下游围堰下游排孔施工完后,基坑抽水已经按计划进行。抽水后基坑与下游河水具有一定水头差,渗流对围堰的高喷灌浆有影响,为减小水头影响,下游围堰的上游面基坑内填筑一小围堰进行高喷灌浆,堰顶高程EL91.0 m高程。子围堰一序孔平均单耗566.06 kg/m,对应的平均提升速度为10 cm/min,二序孔平均单耗378.11 kg/m,对应的平均提升速度为13 cm/min,符合高喷灌浆正常返浆的提升速度。子围堰防渗灌浆完成后,渗过下游围堰的孔从子围堰堰顶涌出,说明子围堰防渗灌浆取得良好效果。

(3）综合全围堰高喷灌浆,平均单耗543.25 kg/m,其中一序孔平均单耗639.22 m,二序孔平均429.43 kg/m,符合灌浆一般规律。围堰综合单位耗灰量频率曲线见图5。从区间分布来看,一序孔单孔单耗主要分布在300 kg/m～1000 kg/m范围内,分布范围相对较广,这是因为大部分一序孔采用塑性灌浆,渗漏量大小不同的地方,塑性灌浆的单耗也有明显差异；二序孔单孔单耗主要分布在300 kg/m～500 kg/m范围内,按照高喷灌浆参数要求,在70 L/min左右流量下,对应的提升速度是10 cm/min～17 cm/min,属于高喷灌浆正常返浆情况。说明经过一序孔防渗灌浆施工后,大渗漏通道基本被封堵,二序孔高压旋喷灌浆施工时已能够正常返浆,达到预定要求。

图5 围堰综合单位耗灰量频率曲线图

5、结论

(1）结合加纳布维水电站工程的实际情况,围堰工程采用土石围堰,需要进行灌浆加固。根据灌浆成果可知,全围堰平均单耗543.25 kg/m,一、二序孔平均单耗分别为639.22 kg/m、429.43 kg/m,符合灌浆规律。

(2）从区间分布来看,一序孔单孔单耗主要分布在300 kg/m～1000 kg/m范围内,二序孔单孔单耗主要分布在300 kg/m～500 kg/m范围内。经过一序孔防渗灌浆施工后,大渗漏通道基本被封堵,二序孔高压旋喷灌浆施工时已能够正常返浆,达到预定要求。

参考文献:

[1]唐宏斌,熊英建,姜兴良.艳洲枢纽横向土石围堰的防渗设计和结构稳定性研究[J].水运工程, 2023,(07):174-179+195.

[2]罗会武,喻成成,邓志强,等.高喷灌浆技术在土石围堰防渗加固中的应用[J].中国水运(下半月), 2023, 23(06):89-91.

[3]陈志阔.高压摆喷叠加膏状灌浆施工技术在富含卵石河床围堰防渗中的应用[J].建筑科技, 2022, 6(04):43-47.

[4]唐明武,杜爱明,李亚雄.综合物探方法在苏洼龙水电站上游围堰混凝土防渗墙质量检测中的应用[J].四川水力发电, 2022, 41(02):9-13.

[5]田福文.大藤峡左岸一期土石围堰土膜联合防渗设计与施工[C]//中国大坝工程学会.水库大坝和水电站建设与运行管理新进展.中国水利水电第八工程局有限公司, 2022:8.

[6]陈果.孤石密集砂砾石覆盖层围堰高喷防渗墙施工[C]//中国水利学会地基与基础工程专业委员会. 2021水利水电地基与基础工程技术创新与发展.中国水利水电第七工程局成都水电建设工程有限公司, 2021:7.

[7]张杰.直腹式钢板桩围堰砂卵石层复合防渗工艺研究[C]//中国水利学会地基与基础工程专业委员会. 2021水利水电地基与基础工程技术创新与发展.中国水利水电第七工程局有限公司,2021:9.