水库除险加固工程中高压摆喷灌浆的施工技术

2013-08-29 12:57张带娣
中国水能及电气化 2013年9期
关键词:除险浆液施工工艺

张带娣

(福建省汀江水电工程有限公司,福建三明 366000)

水库经过几十年的持续运行之后,会逐渐暴露出各种各样的隐患,任其发展,很可能会造成严重后果。此外,随着水库设施的不断老化,也会导致水库无法正常运行,因此要采取有效措施对其进行除险加固。本文主要对除险加固中的高压摆喷灌浆施工技术进行介绍。

1 工程概况

永定县寨下水库位于韩江支流金丰溪上游,在该县古竹乡境内,东南距永定县城50km,距古竹乡政府5.0km。坝址以上集水面积5.5km2,河道长4.55km,河道坡降66.2‰。原设计水库总库容188.5万m3。该工程于1973年10月动工,1976年8月底三大建筑物基本完成,1977年开始蓄水发挥效益,是一座以灌溉为主的小 (1)型蓄水工程。除险加固中,坝体高压摆喷灌浆钻空孔2316m,高压摆喷灌浆2026m;坝基高压摆喷灌浆钻空孔572m,高压摆喷灌浆572m。高喷灌浆前应布设观测点并开始观测记录,高喷灌浆施工中的观测频率可适当降低。表1所列为高压摆喷灌浆施工设备。

表1 高压摆喷灌浆施工主要设备

2 高压摆喷灌浆施工设计

(1)施工轴线的设计。高压摆喷灌浆施工轴线布设在水库大坝的坝轴线上。

(2)布孔设计。坝体高压摆喷灌浆施工沿着坝轴线进行布单排孔,灌浆范围确定为坝体全断面灌浆,范围长度达到了111.0m,其中,河床大于25.0m以下孔距设计为1.0m,两岸小于25.0m以上孔距设计为1.5m。三管高压摆喷从坝基面至正常蓄水位,灌注材料规定为水泥浆,灌浆分为两次序施灌,河床一序孔距设计为2.0m,二序孔距设计为1.0m,两岸一序孔距设计为3.0m,二序孔距设计为1.5m,第一序灌浆结束后才可以相继灌第二序孔。此外要求坝基三管高压摆喷灌浆与坝体三管高压摆喷灌浆同轴同孔。

(3)钻孔设计。坝体高压摆喷灌浆孔深为坝顶至坝底面,钻孔深度在5.0~38.5m之间;坝基三管高压摆喷灌浆钻孔深以坝基面至强风化下限为界线。

(4)幕墙厚度。在该水库除险加固工程中,将摆喷墙设计为折板式结构,要求折角为25°、摆角为30°,搭接长度不得小于20cm,防渗墙厚度要在15~30cm以上。平均厚度确定为20cm。

(5)浆液的选择。使用42.5R普通硅酸盐水泥或矿渣水泥,纯水泥浆,浆液密度要求不得小于1.5g/cm3,水灰比控制在1.0左右。使用减水剂,掺量为水泥量的1%。该水库除险加固工程墙体凝结后为水泥黏土砂浆体,28天后有较高的强度、较小的渗透系数和较大的破坏坡降。

灌浆孔布置如图1所示。

图1 灌浆孔布置示意图

3 高压摆喷灌浆施工工艺

(1)工艺流程如图2所示。

图2 高压摆喷灌浆施工工艺流程

(2)施工工艺参数。在该水库除险加固工程施工中,高压摆喷灌浆施工工艺参数见表2。

表2 施工工艺参数

4 高压摆喷灌浆施工技术

4.1 施工前的准备

(1)进行高喷灌浆放线布孔。

(2)根据施工轴线上工作面的高程测量值,确定各高喷孔的起喷以及终喷的高度。

(3)灌浆过程中所采用的水泥,需要在检验合格之后才可以使用。

4.2 钻孔

(1)在已布设的孔位上合理选孔,要求孔位的偏差控制在5cm以内,孔斜率要控制在1%以内。

(2)钻孔主要采用湿钻,将钻孔直径确定为90mm。

(3)钻孔过程中要求实际孔深应该比设计孔深超出0.5m左右。

4.3 高压摆喷施工

将高喷机移动到已经钻好的孔口位置处,先进行喷管试喷以检查喷射射流是否正常,然后下管至设计深度开始喷射提升,直至终喷高程后停止喷射。

为了确保先期形成的板墙与后期形成的板墙能够有效连接,采用间隔性Ⅰ序孔、Ⅱ序孔施工方法,即先施工完Ⅰ序孔,然后再对Ⅱ序孔进行施工;在将高喷机放置到指定位置之后,先在地面进行试摆和试喷,确定好喷射的方向,在各项参数达到设计要求后再继续下喷射管至孔底位置,先按照规定参数进行原位喷射,在浆液返出孔口、情况恢复正常之后才可以开始提升喷射;要求喷射界线确定为下至强风化黏土岩1.0m以下;在砂卵石层中容易出现塌孔现象致使高喷管下不到预定深度,这时,将高喷机移开,通过钻机进行扫孔,同时利用浓黏土浆或直接倒入黏土进行护壁,然后才能进行高喷操作;在实际喷射过程中,如果出现故障而必须停喷,则需要在故障排除后,将喷管下至停喷前深度0.2m以下重新进行喷射,确保板墙能够保持良好的连接;部分砂砾卵石层孔段出现漏浆而不再冒浆时,需要停止提升,并加大水泥浆液的浓度,直至孔口有冒浆之后才可以重新提升。当发生邻孔串浆问题时 (该问题通常都会发生在Ⅰ序孔),需要将串浆孔彻底堵死,灌浆孔依照正常施喷要求继续进行;在单孔喷灌施工结束后,需要采用配合比为0.7∶1的纯水泥浆进行回填补灌,并反复进行,直至浆面不再下沉为止;在喷灌过程中,随时监测进浆比重,回浆比重、流量,水、气、浆的压力和流量,摆喷角度,提升速度等施工参数,并做好详细的记录工作。

4.4 封孔

对于已经喷灌、回灌完成的灌浆孔,几天后使用稠黏土浆充填孔口直至填满为止。

5 高压摆喷灌浆施工质量控制

(1)要求将钻孔孔斜率严格控制在1%以内。

(2)钻孔深度一定要超过设计深度0.5m左右。

(3)喷射管下到设计深度即可。

(4)灌浆过程中所采用的水泥需要经检验合格后才可以使用。

(5)要求将浆液比重严格控制在1.5~1.7之间,并且每间隔2h对其进行一次检测,一旦浆液存放时间超过8h,不得在施工中继续使用。

(6)在此次高压摆喷灌浆施工中,严格按照《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》 (SL 62—94)和设计要求进行施工,施工人员认真组织施工,并对现场操作人员进行严格的技术交底,一旦出现特殊情况要与工程师进行协商解决,并及时提出有效的处理方案。做好现场各种原始资料的记录工作,各部位在完成灌浆之后要根据施工情况,合理布置检查孔进行检查,一旦发现不合格部位要予以加密处理。

(7)其他方面的质量控制。高压水、压缩气、水泥浆、喷管提速等都要根据设计施工工艺参数随时进行检验,一旦发现超标现象应该立即停喷,经过检查处理后才能继续进行喷灌。重新开喷时应从停喷高度以下0.5m位置处开始。

6 结语

病险水库的各种隐患可能造成严重后果,为确保人民的生命财产安全,及时进行水库除险加固十分必要。在水库除险加固工程施工中采取高压摆喷灌浆施工技术,通过先进的施工工艺、合理控制施工质量,能在较小的代价下取得较大的施工效果。

[1]甘肃省甘兰水利水电建筑设计院.甘肃省临泽县山洪灾害防治非工程措施建设实施方案[R].2011.

[2]李和香.关于病险水库除险加固新技术的研究[J].黑龙江水利科技,2010(2).

[3]赵宏伟,王德成.七一水库除险加固必要性分析[J].黑龙江水利科技,2010(2).

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