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小浪底高压旋喷灌浆技术及应用实例简述 | |||||
作者:佚名 论文来源:本站原创 点击数: 更新时间:2008-11-27 | |||||
关键词:高压旋喷灌浆;围井试验;防渗墙;地基加固;地下工程补救;小浪底水利枢纽工程
2.2.1 试验方法 根据有关手册①的规定,试验方法分为定水头法和变水头法.定水头法是指由套管隔离出试验段,维持孔内水位不变,待流量稳定后,读取时间和流量,按公式(1)计算渗透系数;变水头法只能在围井内使用,待围井内注水达到饱和后,停止注水,记录水位下降过程,按公式(2)计算渗透系数. 2.2.2 试验结果 围井旋喷桩完成后,在围井内做了8次渗透试验,其中6次是定水头试验,一次是变水头试验,一次是开挖后井内注水试验;围井外共做3次,试验全部为定水头试验,其中有一次未成功. 围井外测得2组渗透系数平均值为2.805×10-3cm/s,此数值与地质部门提供的渗透性为36~200 m/d(相当于4.16×10-2~2.3×10-3 cm/s)一致,说明这种方法是合适的.围井内定水头渗透试验结果最大值为1.41×10-5 cm/s,最小值为1.17×10-6 cm/s,平均值为9.62×10-6 cm/s,变水头试验结果为3.705×10-6 cm/s,围井内注水法测得的结果为5.925×10-7 cm/s.即渗透系数比原地层降低了三个数量级. 2.2.3 开挖检查 在渗透试验结束后,对围井内部和外部的一侧进行开挖检查,开挖深度内部为6.8 m,外部为5.7 m,露出了4.2 m高的墙体(上部1.5 m没有旋喷).从外观看,墙体连续性、胶结性都较好.经实测,最大桩径为2.56 m,最小桩径为1.36 m,平均桩径为1.84 m,墙体搭接处最小厚度为0.88 m. 3 应用实例 3.1 上游围堰旋喷灌浆防渗墙施工 上游围堰旋喷灌浆防渗墙作为枯水围堰的主要防渗措施,并作为大坝的一部分起永久防渗作用,河床覆盖层属第四纪河床冲积物,级配不良,中小粒径偏少,局部地段有较大粒径卵石.设计单排桩防渗,桩距1.0 m,胶结强度R28=1.5~2.2 MPa,渗透系数小于等于10-6 cm/s.防渗墙轴线长400 m,孔底入基岩至少0.5 m,最大孔深51.0 m,共计旋喷桩408个,钻孔总进尺11500 m,喷浆10074 m,成墙面积9897 m2. 3.1.1 施工参数 在施工中,通过调整提升速度控制桩径来保证墙体的连接,提升速度介于15~26.7cm/min,根据孔序、孔深和孔斜情况调整参数,见表1(表中δ为偏斜率). 3.1.2 施工质量控制及效果 旋喷防渗墙体需深入基岩0.5 m以上,保证墙体与基岩的连接.施工时分Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ序孔,按逐序加密的原则施工,将Ⅰ序孔作为勘探孔,每个孔必须作基岩鉴定,对于Ⅱ,Ⅲ序孔根据Ⅰ序孔确定的基岩面确定孔深,但终孔时也需取样鉴定.钻孔偏斜率控制标准为小于1%.钻孔完成后即进行测斜,尽快提交资料.工程师根据孔序、孔深和孔斜情况按表1中的数据调整提升速度,对于偏斜率大于1%的孔,采用降低提升速度来增加桩径或增加附加桩的方法解决. 3.2 左岸河床地基加固 在主坝左岸坡脚处,横贯心墙区有一近似垂直长约140 m的岩坎直插入河床,相邻覆盖层属第四系河流冲积物形成的砂卵石层,粒径最大140 mm,砾石成分以硅质、钙质为主,并夹有厚约6 m的粉细砂层,局部还有类似坡积物块石地层出现.此区域覆盖层沉积条件较差,密度低,不能满足心墙区的承载要求.经过多种方案比较,采用高压旋喷灌浆对此区域基础进行加固.帷幕防渗轴线上、下游两侧边坡陡直,布置旋喷桩间距为1.5 m×1.5 m,其他区域桩间距为2.5 m×2.5 m,并按1∶1的坡度降低旋喷桩高程,最小旋喷桩高度为5 m,形成坡角为45°的地基加固区. 为检测旋喷加固地基的效果,由黄河水利委员会勘测设计院物探总队采用“附加质量法”及弹性波速法,对地基物理力学参数进行原位测试.在旋喷地基加固区均匀布置检测点位12处,其中4号、5号、6号和9号点布置于旋喷桩桩位处,其余各点均布置于4个旋喷桩的中心处.1号至5号点位分别作了喷浆前后两次检测,其余各点仅作喷浆后一次检测. 检测结果表明:在喷浆前各点位的物性参数相近,地基承载力在342~359 kPa之间,平均值在347.6kPa;原位密度在2.246~2.292g/cm3之间,平均值为2.256 g/cm3;在旋喷灌浆加固后,桩间和桩位上各点物性参数均有不同程度的提高.对于桩位点,地基承载力平均值为3 052 kPa,比加固前提高7.77倍;原位密度平均值为2.456g/cm3,比加固前提高8.87%;对于桩间点,地基承载力平均值为933kPa,比加固前提高1.68倍;原位密度平均值为 2.365g/cm3,比加固前提高4.83%. 3.3 地下工程的补救 3.3.1 “老虎嘴”处理 在混凝土防渗墙轴线靠近左岸处有一垂直高约20 m凹向岸坡约6 m的反坡,俗称“老虎嘴”,如全部挖除突出的岩石(约80 m2,承包商所提双轮铣工作效率为0.04 m2/h),需要长时间开挖且影响相邻槽孔的施工,将使处于大坝关键线路上混凝土防渗墙的施工工期施后,且增加较多投资.经多方案比较,采用对突出岩石保持原状基本不开挖,在防渗墙轴线及上、下游侧增加3排旋喷灌浆桩,形成厚约3 m的旋喷防渗墙,有效地堵住“老虎嘴”.在防渗墙底部帷幕灌浆完成后,对此段旋喷灌浆防渗墙打检查孔压水试验,透水率满足技术规范要求,表明此种方案是合适、有效的. 3.3.2 防渗墙原1号槽修补 混凝土防渗墙分两期施工,第一期原1号槽孔在浇筑混凝土过程中,比设计高程欠浇约11 m,在处理原1号槽孔施工质量问题的过程中,多次发生塌孔,原地层已发生扰动.如果对混凝土的缺陷部位(宽2.8 m、深约11 m),采用支护边坡明挖补浇混凝土,由于受地下水的影响,很可能发生塌方,给施工造成困难.受围井试验的启发,在缺陷部位的周围布置高压旋喷桩,将缺陷部位包在旋喷桩中间.在旋喷灌浆施工完成后,对槽孔缺陷部位开挖至原防渗墙顶部高程,形成了一宽2.8 m、厚1.2 m、深约10 m的槽孔,直接浇筑缺陷部位混凝土.采用这种处理方案,旋喷桩对地层起加固和防渗作用,且无地下水影响,大大降低了施工难度,加快了施工速度. 4 结 语 a.高压旋喷灌浆在小浪底工程中应用于构筑防渗墙、地基加固、地下工程补救上都取得了较好的效果.旋喷灌浆工作需要的场地小,尤其是在工期紧、施工干扰大的情况下,显示出旋喷灌浆工作不需开挖的优势,大大降低了施工难度. b.旋喷灌浆使用了先进的施工设备,旋喷机采用了双重管法,使用大直径的双喷嘴,在压缩空气的保护下,浆液直接喷射到地层中,浆液压力高、流量大,旋喷半径大,使旋喷灌浆工作可在较大粒径的地层中施工,同时采用较高的提升速度,加快了施工进度. c.旋喷灌浆工作采用现场试验来确定参数和工艺,以此作为施工控制的依据,在先进设备的保证下,加上严格的质量控制,确保了施工质量.此经验对类似工程具有较高的指导意义 |
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