病险水库的治理一直是我国水利部门所关注的重点问题,一般针对病险水库可以采用的加固处理方式很多,但是需要因地制宜,采用最佳的手段才能取得最好的效果.其中帷幕灌浆是适应最多的防渗加固手段,而在实践中发现,斜孔帷幕灌浆相比较于垂直帷幕灌浆具有更大的优势,下面便针对斜孔帷幕灌浆的实际应用展开讨论.
20 世纪以来,帷幕灌浆一直是水工建筑物地基防渗处理的主要手段,对保证水工建筑物的安全运行起着重要作用.而在帷幕灌浆中,依照钻孔方式的不同,又可以分为垂直帷幕灌浆以及斜孔帷幕灌浆,依照实际的施工情况不同,可以选择不同的灌浆方式,用以更好的解决水库出现的病险问题.
1 施工方法
1.1 钻孔与测斜:采用小口径地质回转钻机,金钢石钻头钻孔,开孔前用"两点法"地锚固定,用角度尺和地质罗盘校正钻机立轴.第 1 段灌浆结束后进行孔口管埋设,埋入基岩深度 2m,孔口管采用φ73mm 的无缝钢管.钻孔测斜选用 KXP-Ⅰ型测斜仪,一般每 10m测 1 次.
1.2 钻孔冲洗与简易压水:采用高压水脉动冲洗,冲洗时间不少于 30min,回清水 10min.灌浆前均进行简易压水试验,压水压力1.0MPa.
1.3 制浆与检测:采用集中制浆,分部位供浆,浆液经湿磨机串联磨制后送入搅拌桶,外加剂为 UNF-5 型高效减水剂,掺量 7%.浆液浓度采用标准漏斗粘度计检测,要求漏斗粘度小于 30s;细度主要采用沉降法,用激光粒度仪校核,要求每 10t 水泥检测 1 次.
1.4 自动记录:灌浆记录全部采用自动记录仪.
1.5 灌浆压力控制:在施工过程中为了避免抬动破坏,建立了注入率与最大灌浆压力的关系.
2 实际问题
某水库的左坝肩出现渗漏病险,两次对其进行处理,首次使用帷幕灌浆的方式进行治理,渗漏量明显下降,减少 55%,第二次采用了固结灌浆的方式进行处理,渗漏处的渗漏量相比较处理前再次下降 50.5%,左坝肩的渗漏量明显降低.当前,该水库的渗漏区域主要集中在右坝肩侧面,左坝基断层破碎带以及河床坝基也存在渗漏病险,这些问题严重影响了该水库的使用,亟待解决.
坝体出现绕渗的原因主要可以从两方面进行分析:首先人为因素可以引发坝体结构出现破坏,即岩体表层发生破碎,由此引发渗漏,由于前坝坡的面板插入右坝肩的深度在 1.5 米左右,价值右坝肩处具有范围较广的浅层破碎带,因而坝体结构中具有节理裂隙,这种情况下,面板周边缝必然会发生渗漏,而右坝肩的侧面三角地带也会发生渗漏现象.其次,地质结构问题也会引发坝体发生渗漏.根据分析,右坝肩存在压性断裂,而掩体会受到两组张性结构的控制,便会在坝体上出现节理裂隙,且其发育特征为顺河流方向,经过勘查发现,其裂隙密度约为 5 条/m,密度最高的地方可以达到 8 条,而倾角范围在 75°至 85°之间,岩体便会被这些裂隙分割成为条形的六面体,若裂隙密度高的部位,岩体会呈现出碎块状态,在该部位,最大渗漏量经过测量得到确切数值,即 0.12m3/s,而在坝基处测出的渗漏量最大可以达到 0.06m3/s,合计坝体渗漏量最大可以达到 0.18m3/s,而岩石也会吸收相当的水量,其吸水率约为 0.01%至 1.0%.
3 坝肩防渗设计
经过勘探以及初步设计,若是针对该水库进行帷幕灌浆处理可以解决其渗漏问题,但是若是采用垂直帷幕灌浆,只能针对岩体垂直面发生的渗流问题进行解决,而无法解决防渗面板同坝肩之间的绕渗问题,由于三角带约为 2206.71m2,垂直帷幕灌浆无法在这一范围中形成完整的帷幕,因而其绕渗问题无法通过垂直帷幕灌浆解决,仅仅能够减少部分表层岩石裂隙出现的渗漏,将右坝肩的绕渗相对延长,无法从本质上解决水库发生的渗漏问题,所以在该次设计中采用了斜孔帷幕灌浆的方式予以解决.
3.1 左坝肩防渗设计
依照当地的地质资料,在该水库的左坝肩存在断层,其下部的断层并没有在之前的防渗处理中得到解决.因此在本次的治理中针对其左坝肩存在的断层进行了有效的处理,在上游同坝肩岩体进行交接处适当高程处,布置 1 号至 7 号七个灌浆孔,设计其孔间夹角为 5°04″,而坝体的前坡同垂直面夹角 35°32″,保证孔深范围 18.2 米至 50 米,整体进尺达 200.9 米,孔深控制仪穿过断层 5 米为基准.经过灌浆后对其进行有效控制.
3.2 右坝肩防渗帷幕设计
由于水库淤积高程在 2507m,故下部帷幕布置与左坝肩布置相同,即在上游坝面右周边缝 2507m 高程处,呈辐射状布置 7 个孔(8号孔-14 号孔),前坝坡与垂直面总的夹角为 35°32″,孔间夹角为 5°04″,孔深 17.5~57.2m、总进尺 194.0m,孔深按穿过断层深入弱透水层后 5.0m 控制.高程 2507m 以上分两个区间布置钻灌孔,在高程2507~2525m 间,布置 10 个孔(17 号孔-26 号孔),孔距 2m,孔深为穿过相对不透水层后 4m 控制,孔深 23~28m,总进尺 258m,钻孔与水平夹角为 20°,同时向下游倾斜 5°.在高程 2525~2537m 间,布置 4个孔(26 号孔-30 号孔),孔距 3m 布置,孔深为穿过相对不透水层后4m 控制,孔深均为 28m,总进尺 112m.钻孔与水平夹角为 20°,同时向下游倾斜 5°.
4 结束语
通过采用斜孔灌浆的方式对渗漏部位予以处理,将结果同垂直帷幕灌浆处理后的方式予以比较,从孔数上分析可以看出:若使用垂直孔,那么在设计中需要孔数为 20,并且钻孔灌注的总深度为880 米,而斜孔帷幕灌浆设计斜孔为 30 个,总深度仅为 765 米,在钻灌长度上缩短了 13.1%.
从作用上分析,在防渗中斜孔帷幕灌浆可以起到三方面作用,首先可以将坝肩以及右岸坡的侧面三角楼面进行完全性的封闭,从而将坝肩绕渗量有效降低,也解决了右坝肩出现的岩石裂隙以及面板处出现的边缝绕渗的问题;其次通过垂直于主河道继续拧灌浆,即在前趾板处的帷幕灌浆,对于河道渗漏可以有效的予以消除,而河道渗漏是坝基渗漏的根本原因,解决了该类问题便从根本上阻隔坝基渗漏病险;最后在右坝肩进行水平帷幕灌浆孔的设置,可以消除由于岩体存在断层而出现的的横穿于左坝肩处的集中渗漏病险.
该水库的治理主要采用了斜孔灌浆的方式,在进行病险的排除后对其处理结果进行综合分析,可以看出水库的防渗性能得到了大大提高,工程合格率达到 100%.其绕渗问题得到了有效改善,整体渗漏量仅仅为 13.7 万立方,同期相比下降 80%.因而可以证明帷幕灌浆中采用斜孔的方式对于渗漏病险的治理效果更为明显,不但可以达到防渗漏的目的,同时针对一些病险水库处理的技术性难题提出了一条新的思路,并积累了相应的经验.
参考文献
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