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摘要：文章结合笔者近几年的工作经验,总结分析小型水库除险加固工程灌浆存在的问题,提出保证灌浆质量的建议对策。
关键词：小型水库 除险加固 灌浆施工
中图分类号：U445.55+2文献标识码： A 文章编号：
前言：
根据有关统计资料显示，我国现有小型水库八万多座。这些水库主要作用是防御洪水、农田灌溉、水库养殖及提供生活和工业用水等。由于存在着各种病险问题，出于对下游人民生命财产安全的考虑，许多水库不能正常运行，不能充分发挥其效益，因此近年来国家逐渐加大资金投入对较重要的病险水库进行除险加固处理。
一工程概况
某水库总库容为2111万m3, 坝顶高程950. 8m, 河床地面高程934.3m, 最大坝高l6. 5m, 坝顶宽度2. 5m, 坝长398m。该水库是运用汛限水位按溢洪道进口底高程944. 5m 运行, 正常运用设计洪水标准为20 年一遇( P= 5% )。非正常运用校核洪水标准为50年一遇( P= 2% )。
二充填灌浆设计
输水洞顶充填灌浆加固。输水洞位于桩号0+ 220主副坝交界处的砂岩上, 为半圆拱无压涵洞, 使用浆砌石衬砌, 宽1. 4m, 侧墙高1. 2m,拱高0. 7m, 洞长42. 2m。输水洞运行至今, 砌体已老化, 勾缝脱落, 渗漏严重, 尤其是沿岩基与砌体间侧墙绕渗现象严重。危及坝体安全。灌浆布置: 设计对输水洞进行充填灌浆加固, 由于洞径较小, 在洞外从坝面上钻孔至洞壁与坝体接触处进行灌浆, 沿垂直洞轴线的方向布置11 排钻孔, 排距2m, 每排2至3个孔, 孔间距2m, 呈梅花形布置, 其中坝顶布置2排, 坝上游坡布置4 排, 坝下游坡布置5 排, 钻孔深度应到达洞顶和洞左侧边墙外壁与坝体接合部位, 灌漿工程设计共布置灌浆孔28个, 总进尺385. 78m, 最深处位于坝顶, 为9. 73m, 最浅孔位于坝下游坡最低处钻孔为3. 65m。库区左岸台地充填灌浆。在水库蓄洪运用中。库水位由944. 42m涨到946. 37m 时. 在大坝上游与坝相邻的左岸台地处(距大坝20tn -80 tn, 为耕作区)出现冒泡现象; 当水位降到945m 后, 冒泡现象消失。经当时现场分析认为是此处土体密实度低, 存在孔洞或空隙所致。为提高此处坝基和相邻台地的密实度。改善土体的渗透稳定和变形. 防止水库水位抬高运行后出现异常情况, 设计对此处进行充填灌浆加固。灌浆区域为上游坝坡与左岸台地相接处、高程945m - 947. 5m 的范围内, 灌浆孔呈梅花形布置, 间距2m×2m, 共布置灌浆孔182个, 其中坝坡上93个, 台地上89个。灌浆孔设计深为: 上游坝坡处坝坡平均钻深2m。深入坝基以下3m, 则坝坡孔平均深度6m; 左岸台地处平均孔深为5. 2m, 灌浆孔总进尺2500m。
三灌浆施工
1. 灌浆准备。
首先要做好灌浆机具、料物、劳力和场地等的准备工作。制浆和灌浆机械的布置应考虑灌浆泵容量的大小、输浆距离的远近、扬程高低和料场位置等因素尽量遵循施工干扰少、搬迁次数少以及电源和交通方便等原则。其次, 灌浆施工前应确定好观测点位置, 埋设好观测设备, 并应准备好观测、试验仪器以及观测记录表和成果表。第三, 对灌浆所用土料和浆液进行试验。第四, 灌浆施工前应做灌浆试验。
2. 灌浆工艺。
灌浆施工工艺是土坝安全和保证灌浆质量的关键。根据” 坝体分段, 区别对待, 单排布孔, 分序钻灌孔底注浆, 全孔灌注, 综合控制, 少灌多复∃的原则, 灌浆施工过主要包括造孔、制浆、灌浆和封孔等工序。
2. 1造孔
首先按设计要求布孔, 然后分序钻进, 先疏后密钻孔要求铅直。造孔前在坝顶沿灌浆轴线开挖深约1m、宽约0. 5m 的沟槽, 并回填黏土夯实构成阻浆盖。防止孔口过早出现裂缝或冒浆现象。
2.2制浆
采用搅拌机湿法制浆, 随时测定泥浆密度, 控制达到设计要求。开始用稀浆灌注, 待坝体被劈裂开后改用浓浆, 密度应达到1. 5 g / cm 3 - 1. 6 g / cm3, 封孔时大于1. 7 g / cm3。
2. 3 灌浆
充填式灌浆应先灌上游排孔, 再灌下游排孔, 后灌中间排孔。施灌的原则是“ 稀浆开路, 浓浆灌注, 分序施灌, 先疏后密, 少灌多复, 控制浆量”。充填式灌浆应采用分段灌注方法, 由下至上, 下套管分段灌注, 段长为5m, 注浆管要下到离钻孔底部0. 5m 处。
2.4终灌、封孔
直观上要以饱、满、实为度, 具体标准是: 连续复灌3次不再吃浆; 坝顶连续3次冒浆, 或连续3次超过控制压力、位移和裂缝宽度; 每孔灌浆次数和灌浆量应达到或超过设计数量; 对具有水平砂层的坝体或砂坝的结束灌浆标准, 还应有足够的帷幕厚度, 以满足防渗要求, 封孔一般用泥球或稠浆封孔。在终灌后, 将孔内清水抽出, 然后倒入泥球或稠浆, 最后表面用土夯实。
3. 灌浆综合控制。
3. 1压力控制
灌浆的控制压力是灌浆时限制的最大压力, 可等于或稍小于设计的压力值。灌浆时, 同一孔的灌浆过程中, 一般是头几次灌浆压力较低, 以后随着复灌次数的增加。坝体在浆坝互压的作用下,逐步得到压实, 孔口灌浆压力逐渐升高。
3.2灌浆量控制
控制每次灌浆量, 可以提高灌浆效果, 促使泥浆加快固结, 如单孔灌浆量过大, 会造成局部土坝较大的湿陷变形。由于排水不及时, 会带来坝体的不稳定。为此灌浆中应掌握“少灌多复”的原则, 控制单孔灌浆量。施工中由于坝体质量不均匀, 一般规定控制最大灌浆量为平均灌浆量的两倍, 最小灌浆量根据压力的变化和坝顶冒浆情况确定。
3. 3观测工作
为掌握灌浆质量. 防止发生意外事故, 进行土坝劈裂灌浆时. 必须同时进行坝体表面变形(水平位移和沉降)观测, 可以随时了解土坝灌浆以及引起的回弹情况, 鉴别大坝的安全, 保证灌浆质量。在灌浆期, 还应观测浸润线、渗流量、孔隙水压力、坝体裂缝、坝坡冒浆、坝面塌坑、隆起及孔口压力等, 对各观测项目要配合进行, 随时掌握不正常现象的发生和发展, 及时进行分析并采取相应的措施。
四、灌浆观测
灌浆观测项目包括常规项目和特殊项目。常规项目有表面变形、内部应力及渗流观测等。特殊项目有土坝坝体位移、灌浆压力、裂缝、冒浆及泥浆固结观测等。灌浆观测除充分利用已有的观测设备外, 需设置临时的观测设备。灌浆观测与灌浆控制应密切配合, 协调一致。相关的项目和标点应同时观测, 以便于分析。观测资料应及时整理,随时掌握灌浆期间坝体的情况。
五、灌浆质量检查
质量检查分为灌浆过程的最终检查。主要是分析资料和进行观测并配合钻孔、探井取样测定。钻探在灌浆结束1年后进行。设计在主坝0+300、副坝0 + 180处的坝顶开挖两个探井。以检查灌浆的效果和质量。探井底部高程在现状正常水位以上, 取944. 8m, 探井深度6m。质量检查应全面完整地搜集资料, 及时准确地进行记录, 作为工程验收的依据, 并应归入技术档案。
关键词：小型水库 除险加固 灌浆施工
中图分类号：U445.55+2文献标识码： A 文章编号：
前言：
根据有关统计资料显示，我国现有小型水库八万多座。这些水库主要作用是防御洪水、农田灌溉、水库养殖及提供生活和工业用水等。由于存在着各种病险问题，出于对下游人民生命财产安全的考虑，许多水库不能正常运行，不能充分发挥其效益，因此近年来国家逐渐加大资金投入对较重要的病险水库进行除险加固处理。
一工程概况
某水库总库容为2111万m3, 坝顶高程950. 8m, 河床地面高程934.3m, 最大坝高l6. 5m, 坝顶宽度2. 5m, 坝长398m。该水库是运用汛限水位按溢洪道进口底高程944. 5m 运行, 正常运用设计洪水标准为20 年一遇( P= 5% )。非正常运用校核洪水标准为50年一遇( P= 2% )。
二充填灌浆设计
输水洞顶充填灌浆加固。输水洞位于桩号0+ 220主副坝交界处的砂岩上, 为半圆拱无压涵洞, 使用浆砌石衬砌, 宽1. 4m, 侧墙高1. 2m,拱高0. 7m, 洞长42. 2m。输水洞运行至今, 砌体已老化, 勾缝脱落, 渗漏严重, 尤其是沿岩基与砌体间侧墙绕渗现象严重。危及坝体安全。灌浆布置: 设计对输水洞进行充填灌浆加固, 由于洞径较小, 在洞外从坝面上钻孔至洞壁与坝体接触处进行灌浆, 沿垂直洞轴线的方向布置11 排钻孔, 排距2m, 每排2至3个孔, 孔间距2m, 呈梅花形布置, 其中坝顶布置2排, 坝上游坡布置4 排, 坝下游坡布置5 排, 钻孔深度应到达洞顶和洞左侧边墙外壁与坝体接合部位, 灌漿工程设计共布置灌浆孔28个, 总进尺385. 78m, 最深处位于坝顶, 为9. 73m, 最浅孔位于坝下游坡最低处钻孔为3. 65m。库区左岸台地充填灌浆。在水库蓄洪运用中。库水位由944. 42m涨到946. 37m 时. 在大坝上游与坝相邻的左岸台地处(距大坝20tn -80 tn, 为耕作区)出现冒泡现象; 当水位降到945m 后, 冒泡现象消失。经当时现场分析认为是此处土体密实度低, 存在孔洞或空隙所致。为提高此处坝基和相邻台地的密实度。改善土体的渗透稳定和变形. 防止水库水位抬高运行后出现异常情况, 设计对此处进行充填灌浆加固。灌浆区域为上游坝坡与左岸台地相接处、高程945m - 947. 5m 的范围内, 灌浆孔呈梅花形布置, 间距2m×2m, 共布置灌浆孔182个, 其中坝坡上93个, 台地上89个。灌浆孔设计深为: 上游坝坡处坝坡平均钻深2m。深入坝基以下3m, 则坝坡孔平均深度6m; 左岸台地处平均孔深为5. 2m, 灌浆孔总进尺2500m。
三灌浆施工
1. 灌浆准备。
首先要做好灌浆机具、料物、劳力和场地等的准备工作。制浆和灌浆机械的布置应考虑灌浆泵容量的大小、输浆距离的远近、扬程高低和料场位置等因素尽量遵循施工干扰少、搬迁次数少以及电源和交通方便等原则。其次, 灌浆施工前应确定好观测点位置, 埋设好观测设备, 并应准备好观测、试验仪器以及观测记录表和成果表。第三, 对灌浆所用土料和浆液进行试验。第四, 灌浆施工前应做灌浆试验。
2. 灌浆工艺。
灌浆施工工艺是土坝安全和保证灌浆质量的关键。根据” 坝体分段, 区别对待, 单排布孔, 分序钻灌孔底注浆, 全孔灌注, 综合控制, 少灌多复∃的原则, 灌浆施工过主要包括造孔、制浆、灌浆和封孔等工序。
2. 1造孔
首先按设计要求布孔, 然后分序钻进, 先疏后密钻孔要求铅直。造孔前在坝顶沿灌浆轴线开挖深约1m、宽约0. 5m 的沟槽, 并回填黏土夯实构成阻浆盖。防止孔口过早出现裂缝或冒浆现象。
2.2制浆
采用搅拌机湿法制浆, 随时测定泥浆密度, 控制达到设计要求。开始用稀浆灌注, 待坝体被劈裂开后改用浓浆, 密度应达到1. 5 g / cm 3 - 1. 6 g / cm3, 封孔时大于1. 7 g / cm3。
2. 3 灌浆
充填式灌浆应先灌上游排孔, 再灌下游排孔, 后灌中间排孔。施灌的原则是“ 稀浆开路, 浓浆灌注, 分序施灌, 先疏后密, 少灌多复, 控制浆量”。充填式灌浆应采用分段灌注方法, 由下至上, 下套管分段灌注, 段长为5m, 注浆管要下到离钻孔底部0. 5m 处。
2.4终灌、封孔
直观上要以饱、满、实为度, 具体标准是: 连续复灌3次不再吃浆; 坝顶连续3次冒浆, 或连续3次超过控制压力、位移和裂缝宽度; 每孔灌浆次数和灌浆量应达到或超过设计数量; 对具有水平砂层的坝体或砂坝的结束灌浆标准, 还应有足够的帷幕厚度, 以满足防渗要求, 封孔一般用泥球或稠浆封孔。在终灌后, 将孔内清水抽出, 然后倒入泥球或稠浆, 最后表面用土夯实。
3. 灌浆综合控制。
3. 1压力控制
灌浆的控制压力是灌浆时限制的最大压力, 可等于或稍小于设计的压力值。灌浆时, 同一孔的灌浆过程中, 一般是头几次灌浆压力较低, 以后随着复灌次数的增加。坝体在浆坝互压的作用下,逐步得到压实, 孔口灌浆压力逐渐升高。
3.2灌浆量控制
控制每次灌浆量, 可以提高灌浆效果, 促使泥浆加快固结, 如单孔灌浆量过大, 会造成局部土坝较大的湿陷变形。由于排水不及时, 会带来坝体的不稳定。为此灌浆中应掌握“少灌多复”的原则, 控制单孔灌浆量。施工中由于坝体质量不均匀, 一般规定控制最大灌浆量为平均灌浆量的两倍, 最小灌浆量根据压力的变化和坝顶冒浆情况确定。
3. 3观测工作
为掌握灌浆质量. 防止发生意外事故, 进行土坝劈裂灌浆时. 必须同时进行坝体表面变形(水平位移和沉降)观测, 可以随时了解土坝灌浆以及引起的回弹情况, 鉴别大坝的安全, 保证灌浆质量。在灌浆期, 还应观测浸润线、渗流量、孔隙水压力、坝体裂缝、坝坡冒浆、坝面塌坑、隆起及孔口压力等, 对各观测项目要配合进行, 随时掌握不正常现象的发生和发展, 及时进行分析并采取相应的措施。
四、灌浆观测
灌浆观测项目包括常规项目和特殊项目。常规项目有表面变形、内部应力及渗流观测等。特殊项目有土坝坝体位移、灌浆压力、裂缝、冒浆及泥浆固结观测等。灌浆观测除充分利用已有的观测设备外, 需设置临时的观测设备。灌浆观测与灌浆控制应密切配合, 协调一致。相关的项目和标点应同时观测, 以便于分析。观测资料应及时整理,随时掌握灌浆期间坝体的情况。
五、灌浆质量检查
质量检查分为灌浆过程的最终检查。主要是分析资料和进行观测并配合钻孔、探井取样测定。钻探在灌浆结束1年后进行。设计在主坝0+300、副坝0 + 180处的坝顶开挖两个探井。以检查灌浆的效果和质量。探井底部高程在现状正常水位以上, 取944. 8m, 探井深度6m。质量检查应全面完整地搜集资料, 及时准确地进行记录, 作为工程验收的依据, 并应归入技术档案。