高喷灌浆在水库除险加固中的应用(1)程力学毕

摘要：二道河子水库的土层结构使大坝渗流不稳定，严重威胁水库大坝的安全。利用高喷灌浆技术对水库进行除险加固，对其主体工程防渗板墙设计采用折线连接，分两序孔进行施工，取得良好效果。

关键词：高喷灌浆 水库 除险加固 大坝

　　一、 概 述

　　二道河子水库位于内蒙古自治区赤峰市松山区西路嘎河中游，水库大坝为均质土坝，坝址左岸黄土包及溢洪道一带呈双层结构，上部为砂壤土和壤土，下部为砂卵砾石层；坝基覆盖层为砂卵石，并与黄土包下砂卵砾石层相互贯通，透水性强，渗透系数为８２～１２７ｍ／ｄ，砂壤土和壤土的渗透系数为０．２４ｍ／ｄ。这样的土层结构使大坝左岸黄土包和左坝端渗流不稳定，当库水位较高，蓄水时间较长时，左岸黄土包下游出现大面积漫浸，左坝端下游排水体下有集中渗流出现，伴有流水声，严重威胁着水库大坝的安全。

　　经过反复论证分析，决定采用高喷灌浆技术对该水库进行除险加固。

　　二、高喷灌浆防渗板墙施工设备及施工工艺

　　１．施工设备

　　主要施工设备为：造孔系统、高压水系统、压缩空气系统、制浆供浆系统、提升喷射系统和检测系统。

　　２．施工工艺

　　高压喷射灌浆施工工艺流程见图１。

　　根据设计防渗板墙施工轴线和孔距确定孔位，并作好地面桩标记。钻头φ１５０ｍｍ，泥浆护壁，泥浆材料为钙质膨润土、黏土、黄土、细砂等。搅拌浆液采用联合搅浆机制浆，泥浆泵供浆，要求浆液拌合均匀，比重稳定。浆液材料为纯水泥浆，水泥为普通硅酸盐水泥。

　　喷射灌浆，将高喷管下入到孔内，按造孔记录及设计板墙底线控制下入深度，然后启动高压水泵、空气压缩机，搅浆机供浆，同时全面检查各管路是否封闭，水、浆、气压力及流量是否符合设计参数要求，喷射管的喷射方向是否对正。启动设备３ｍｉｎ后，待水泥浆从孔口返浆，再按设计提升速度开始提升。喷射灌浆结束后，进行静压回填灌浆，至液面不析水、不下沉为止。

　　三、用围井试验确定施工参数

　　１９９６年在坝后的地质条件与坝址相近的地段做了一个五边形试验围井，围井边长１．２ｍ，孔深１１．１～１５．０６ｍ，其中土层厚３．７ｍ，砂砾石层厚６．８ｍ，基岩平均埋深１０．５ｍ。

　　试验中对不同地层的提升速度、摆动角度及水、气、浆等各项技术参数进行测试，凝固１４ｄ后，进行注水试验，然后全部挖开检查，发现板墙喷射均匀，连接牢固。其中土层高喷墙体厚度５～７ｃｍ，喷嘴双面有效长度６．５５～７．４ｍ；砂砾石层摆角形成墙体厚度３０ｃｍ以上，双面有效喷嘴喷射长度为２．７～３．０ｍ，全部满足设计要求。

　　经研究论证后确定：高喷板墙孔距为１．１ｍ，灌浆轴线与喷射轴线夹角为３０°，墙体采用折线连接，砂砾石层和土层全部采用摆喷，摆角为２５°。钻孔孔斜率必须小于１％，墙体厚度大于２０ｃｍ，墙体强度大于７０ｍｐａ，墙体渗透系数小于ａ×１０－６ｃｍ／ｓ。

　　四、高喷防渗板墙的施工

　　二道河子水库除险加固的主体工程为高压喷射灌浆防渗板墙。１９９６年完成了３７ｍ试验段的施工，１９９７年又完成了另外３７ｍ及５０ｍ试验段。１９９８～２０００年，防渗板墙的施工全面展开，３年间进行了５６４ｍ设计轴线高喷防渗板墙的施工，共计完成钻孔６２６孔，钻孔总进尺为２４７７７．１４ｍ，灌浆总延米为１９５３２．５８ｍ，共使用水泥１３４４１．５ｔ。

　　该防渗板墙设计采用折线连接，分两序孔进行施工，第一序孔造孔及喷射灌浆完毕，等待１４ｄ后，再进行第二序孔的造孔及高喷灌浆的施工。具体墙体连接见图２、图３。

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