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石灰溶巖地質(zhì)帷幕灌漿技術(shù)的應(yīng)用

來源：樹人論文網(wǎng)發(fā)表時間：2013-04-03

簡要：庫區(qū)地處皖南低山區(qū)，工程區(qū)地表多被第四紀(jì)土層覆蓋，下伏基巖主要為中下奧陶統(tǒng)石灰?guī)r,多溶洞,水庫滲漏嚴(yán)重,采取帷幕灌漿技術(shù)處理后,取得了防滲效果。

　　摘要：庫區(qū)地處皖南低山區(qū)，工程區(qū)地表多被第四紀(jì)土層覆蓋，下伏基巖主要為中下奧陶統(tǒng)石灰?guī)r,多溶洞,水庫滲漏嚴(yán)重,采取帷幕灌漿技術(shù)處理后,取得了防滲效果。

　　關(guān)鍵詞：石灰?guī)r；滲漏；帷幕灌漿技術(shù)；效果

　　Abstract:The reservoir is located the low mountainous area in southern Anhui, construction area surface is covered by the Quaternary soil, the underlying rock mainly is the lower middle Ordovician limestone, it has many caves, the reservoir leakage is serious, so we take the curtain grouting technique, to make the seepage effect.

　　Key words: limestone; leakage; curtain grouting technology; effect

　　中圖分類號：TV62 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-2104（2012）

　　1 基本概況

　　某縣東山水庫除險加固工程位于該縣大通河流域青通河支流東山河上，流域控制面積20km2，總庫容1725萬m3，是一座以防洪、灌溉為主，兼有供水、發(fā)電、養(yǎng)魚及旅游等綜合效益的重要中型水庫。水庫大壩為粘土均質(zhì)壩，壩頂長度191m，壩頂寬度5m，最大壩高29.6 m。水庫樞紐工程等別為Ⅲ等，大壩、溢洪道、放水隧洞等主要建筑物級別為3級，壩下渠首建筑物級別為4級。

　　2 工程地質(zhì)

　　庫區(qū)地處皖南低山區(qū)，山體起伏不大，高程約在102～569米之間。層狀地貌較清晰，山脈、水系均受區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造控制，總體上呈由南向北傾斜。

　　工程區(qū)地表多被第四紀(jì)土層覆蓋，下伏基巖主要為中下奧陶統(tǒng)石灰?guī)r。從老至新分述如下：

　　2.1上寒武青炕組灰?guī)r，灰黑色，質(zhì)純軟，薄層狀產(chǎn)出，泥晶結(jié)構(gòu)，在場地僅零星出現(xiàn)。

　　2.2下奧陶統(tǒng)侖山組（Q1L）石灰?guī)r，灰黑色，質(zhì)純厚黑，粗晶結(jié)構(gòu)，風(fēng)化面呈灰白色且凹凸不平，夾鈣質(zhì)頁巖物質(zhì)，以紅色為主，少量綠色，層面平緩，產(chǎn)狀S30°-80°〈5°-6°，局部近似水平，主要分布在壩址河谷一帶。

　　2.3中奧陶統(tǒng)侖山組（Q2L）泥質(zhì)灰?guī)r，紫紅色或灰綠色，薄層石灰?guī)r質(zhì)呈扁豆?fàn)?，成層分布，?jīng)風(fēng)化呈蜂窩狀，巖溶不發(fā)育，層面平緩，產(chǎn)狀N30-40°E〈5-6°。

　　2.4長英巖脈（L），含大量長石少量石英，無暗色礦物，風(fēng)化嚴(yán)重呈土狀，產(chǎn)狀近S〈80°左右，巖脈中節(jié)理平行于走向。

　　2.5第四紀(jì)土層（Q4pl～dl），分布于河谷底部，為粘性土或粘性土夾碎礫石，棕紅、紅色，厚4～9m不等，覆蓋于基巖之上，土中常有孔穴或孔洞，部分連通。

　　壩區(qū)地質(zhì)構(gòu)造以斷裂為主，地層為單斜，產(chǎn)狀S30°-40°E〈20°-25°。且斷裂較多，規(guī)模也較大，在其東北側(cè)有一條大的深斷裂分布，即周王深斷裂，該斷裂西起貴池城北，向東經(jīng)青陽縣木鎮(zhèn)、南陵縣煙墩鋪、廣德縣獨樹街后延入浙江。由于該深斷層多期活動對壩區(qū)地層產(chǎn)生直接影響，區(qū)內(nèi)地層斷層較密布，僅壩址處就達7條之多。

　　壩基巖體的透水性：在通過大壩壩基F6～F10五條斷層帶處由于溶蝕作用，強風(fēng)化層厚度相應(yīng)較大。強風(fēng)化巖層由于溶蝕現(xiàn)象嚴(yán)重，壓水試驗難以堵塞，通過注水試驗資料了解，強風(fēng)化層屬中～弱等透水層，滲透系數(shù)為K=4.2×10－5～8.0×10－4cm/s左右。在弱～微風(fēng)化巖層總體透水性較弱，但斷層狀透水性較強，弱風(fēng)化層單位吸水率平均值q=10.1Lu，滲透系數(shù)K=8.04×10－5cm/s，屬弱～微透水層；而微風(fēng)化層透水性相對較弱，單位吸水率平均值W=3.8 Lμ，滲透系數(shù)K=4.21×10－5cm/s。

　　3 設(shè)計方案

　　大壩墻內(nèi)按1.5m間距預(yù)埋Φ110mm灌漿鋼管，作為墻下灌漿導(dǎo)向管，底端伸入墻底，防滲墻段墻內(nèi)埋管帷幕灌漿樁號范圍為壩0+000~壩0+192，軸線長192m，共計130個灌漿孔，墻下帷幕灌漿工程量為1587.8m，最大入巖深度為17.5m。大壩左壩肩帷幕灌漿設(shè)計樁號范圍為壩0-000~ 0-024，軸線長24.0m，后因現(xiàn)場地形地貌特征的原因改為樁號0-000~0-015段，布置灌漿孔4個，大壩右岸坡帷幕灌漿樁號范圍為壩縱0+192~右縱0+231，軸線長39.0m，布置灌漿孔13個，壩基墻下及壩肩兩岸岸坡帷幕灌漿均為單排孔，壩基墻下帷幕灌漿孔距為1.5m，利用防滲墻內(nèi)預(yù)埋管自墻底鉆進，墻底進行灌漿，墻體段采用濃漿封堵；壩肩兩岸岸坡帷幕灌漿孔距為3.0m，部分孔段上部為覆蓋層，采用鑲嵌Φ110mm鋼管進行護壁，帷幕灌漿分三序施工。

　　4 處理措施

　　在施工前進行了帷幕灌漿試驗，按照監(jiān)理指示，帷幕灌漿試驗段確定為49#~53#段，共計5個孔，試驗孔工程量為70.58m，總計壓水16段，試驗段結(jié)束15天后在50、51#孔之間0+074.3樁號位置布置1個檢查孔，入巖檢測深度13.33m，分3段進行了壓水試驗。結(jié)合試驗段施工情況，在壩體帷幕軸線上布置了9個先導(dǎo)孔，先導(dǎo)孔工程量為141.45m，總計壓水34段。大壩防滲墻段墻內(nèi)按1.5m間距預(yù)埋Φ110mm灌漿鋼管，作為墻下灌漿導(dǎo)向管，底端伸入墻底，防滲墻段墻內(nèi)埋管帷幕灌漿樁號范圍為壩0+000~壩0+192，軸線長192m，共計130個灌漿孔，墻下帷幕灌漿工程量為1587.8m，最大入巖深度為17.5m。大壩左壩肩帷幕灌漿設(shè)計樁號范圍為壩0-000~ 0-024，軸線長24.0m，后因現(xiàn)場地形地貌特征的原因改為樁號0-000~0-015段，布置灌漿孔4個，大壩右岸坡帷幕灌漿樁號范圍為壩縱0+192~右縱0+231，軸線長39.0m，布置灌漿孔13個，壩基墻下及壩肩兩岸岸坡帷幕灌漿均為單排孔，壩基墻下帷幕灌漿孔距為1.5m，利用防滲墻內(nèi)預(yù)埋管自墻底鉆進，墻底進行灌漿，墻體段采用濃漿封堵；壩肩兩岸岸坡帷幕灌漿孔距為3.0m，部分孔段上部為覆蓋層，采用鑲嵌Φ110mm鋼管進行護壁。帷幕灌漿分三序施工。帷幕灌漿采取純水泥漿灌漿，帷幕灌漿采用"自上而下分段，孔內(nèi)阻塞循環(huán)灌漿法"，根據(jù)灌漿情況，在斷層破碎帶或其他特殊部位，在征得監(jiān)理工程師同意后，增補灌漿孔或加密灌漿孔。

　　攔河壩帷幕灌漿軸線位于防滲墻軸線上，單排孔，基本孔距2.0m，設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)為孔深深入相對不透水層(q≤5Lu) 以下5米；溢洪道閘室段帷幕灌漿軸線位于0+001.50m，單排孔，基本孔距2.0m。分三序施工，按照"逐漸縮小孔距，逐漸加密"的原則，自上而下逐段灌漿，灌漿段長接觸段為2m，以下均為5m。灌漿材料采用32.5級普通硅酸鹽水泥，灌漿壓力接觸段0.5Mpa，以下按0.05Mpa/m遞增，最大灌漿壓力1Mpa，最后將全孔作一次復(fù)灌，復(fù)灌壓力0.7Mpa。灌漿過程中，采用水準(zhǔn)儀觀測蓋重混凝土是否有抬動。采用孔內(nèi)循環(huán)法灌漿，灌漿橡塞位置、漿液濃度的變換和結(jié)束灌漿標(biāo)準(zhǔn)等均按規(guī)范執(zhí)行。灌漿段的施工次序如下：

　　鉆孔→測斜→沖洗→簡易壓水試驗→灌漿→待凝→（下一段）

　　沖洗壓力為灌漿壓力的80%，當(dāng)回水清澄后，再沖洗30min結(jié)束。

　　壓水試驗：每段均進行壓水試驗，壓力為灌漿壓力的80%，當(dāng)該值大于1Mpa時，采用1Mpa。壓水20min，每5min測讀一次壓入流量，再連續(xù)4次讀數(shù)中最大值與最小值之差小于最終值的10%，或最大值與最小值之差小于1 L/min時，壓水試驗可以結(jié)束，取最后的流量值作為計算值，其成果以透水率表示。

　　本工程帷幕灌漿采用漿液比級從3:1、2:1、1:1、0.8:1、0.5:1 等5個比級，開灌水灰比一般采用3:1，當(dāng)透水率較大時，直接采用2:1或1:1的漿液開灌。

　　漿液的變換：當(dāng)灌漿壓力不變，注入率持續(xù)減小時，或當(dāng)注入率不變，壓力持續(xù)升高時，不改變水灰比；當(dāng)某一比級漿液的注入量已達300L以上或灌注時間已達1h，而灌漿壓力和注入率均無改變或改變不顯著時，改濃一級；當(dāng)注入率大于30L/min時，可根據(jù)具體情況越級變濃。

　　結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)：在規(guī)定的灌漿壓力下，當(dāng)注入率不大于1L/min時，繼續(xù)灌注60min結(jié)束。

　　5 質(zhì)量效果

　　完成帷幕灌漿軸線長度246m，帷幕灌漿孔147個。檢查孔7個壓水17段，透水率最大值為1.433Lu，最小值為0.052 Lu，合格率100%。見表1

　　帷幕灌漿檢查孔透水率匯總表表1

　　部位孔號樁號透水率 (Lu)

　　第一段第二段第三段第四段

　　攔河壩工程ZJ-10+015.800.170.07//

　　ZJ-20+044.500.151.020.05/

　　ZJ-30+071.300.150.161.43/

　　ZJ-40+102.800.260.40//

　　ZJ-50+129.800.510.42//

　　ZJ-60+179.300.260.60//

　　ZJ-7右縱0+211.500.510.510.27/

　　帷幕灌漿透水率和單位水泥注入量統(tǒng)計見表2：

　　帷幕灌漿成果表表2

　　部位灌漿次序孔數(shù)灌漿總長度(m)透水率平均值(Lu)

　?。ü酀{前）單位水泥注入量(kg/m)

　　攔河壩工程I37477.4916.04194.15

　　II36427.6727.84157.04

　　III74884.439.0393.54

　　以上檢查結(jié)果說明帷幕灌漿的效果是好的，達到規(guī)范和設(shè)計要求。

　　6結(jié)束語

　　通過對該水庫壩基、壩肩所處的石灰?guī)r地質(zhì)構(gòu)造分析和帷幕灌漿技術(shù)處理所達到的設(shè)計效果，說明帷幕灌漿技術(shù)在石灰?guī)r溶洞地區(qū)的應(yīng)用是可行的。

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