以西龙池抽水蓄能电站1号拦沙坝防渗防渗加固处理为例

第 4O 卷 第 12 期 2 0 0 9 年 6 月 人 Y 民 长 R iver 江 V o1． 4 0 ． No． 12 J une ， 2009 文章编号 ： 1001— 4179(2009 )12 — 0041 一 O 2 袖阀管注浆法在松散地层防渗处理中的应用 陈 剑 华 王 松 波 ( 武警水 电第二总队 第七支 队， 江西 鹰潭 ) 摘要： 以西龙池抽水蓄能电站 1号拦沙坝防渗加固处理为例， 介绍了一种注浆加固松散地层的特殊施工方法一 袖阀管注浆法。该方法使松散地层的土体强度与防渗效果在多次注浆后得到提高， 土体与水泥凝结体结合在 一起． 增强整体抗滑、 抗压和防渗能力。根据不同地层情况， 该方法采用不同的材料， 选择不同注浆参数， 用一 根注浆管进行注浆作业。采用此方法对松散地层基础进行防渗处理后， 能够满足设计要求。此方法施工工期 短、 施工工艺简单、 易操作、 造价低， 对类似坝基的防渗加固效果较好。 关键词： 袖阀管注浆；防渗；注浆加固；西龙池抽水蓄能电站 中图分类号 ： T V223． 4 文献标识码 ： A 袖阀管注浆法施工分为钻孑 L 、 插入袖阀管、 浇注套壳料、 灌 浆4 个步骤。 #

对松散地层能达到较好的注浆加固效果。施工中 能够定深、 定量， 进行分序、 分段、 间隙和重复注浆， 综合了劈裂 注浆法、 压(挤) 密注浆法与渗入注浆法的优点。 1工程概况与设计机理 西龙池抽水蓄能电站下水库防洪系统 1号拦沙坝两岸岩壁 陡立， 东侧山岩为直立悬壁， 冲沟自然发育， 沟底坡降很大， 成因 年代属第四系覆盖， 沉积成份特别松散。1 号拦沙坝坝基下有 主干断层 F。 通过， 右坝肩处发育断层 F， 。其 中F¨4断层于坝 基左侧， 在地形上表现为一深槽， 在开挖约 8． 0 In 深度内， 仍为 碎石土填充 ， 基础未挖 至稳定 基岩 。为防止洪流 、 积水 冲刷 、 渗 透， 满足高水头抽水蓄能电站发电水的需要， 不允许支沟内洪水 通过 1号拦沙坝渗漏进入水库。库区地层成份复杂 ， 孔隙较大， 部分地段有块石架空现象 ， 为达到较好的防渗加固效果， 采用 “ 袖阀管注浆法” 对 1号拦沙坝松散地层基础进行帷幕灌浆防 渗处理， 如图 1所示。 采用水泥浆液， 在压力的作用下它具有良好的充填效果， 从 而使库区的松散地层得以改良， 形成相对密实稳定的固结体， 对 水的渗漏起到有效的截止作用。 #

为防止普通花眼注浆的不可控 性， 采用袖阀管注浆来控制水泥浆液渗透范围及层位。通过每 个注浆段的注浆压力反映出每个段浆液充填的饱和度， 有效地 形成垂直连续 的防渗帷幕。 2施工方法及工艺控制参数 采用潜孔钻机造孔， 套管跟进成孔。将袖阀式注浆管置入 地层。注浆管为双管双塞， 分段分层， 定量 、 定位施注， 注浆泵高 压输入， 瞬间劈裂。灌浆方式“ 由上而下” ， 注浆顺序“ 先注下游 收稿 日期 ： 2009 — 05 —10 作者简介： 陈剑华， 男， 武警水电第二总队第七支队， 工程师。 孔， 再注上游孑 L， 然后注中间” ， “ 由深到浅” ， “ 由外向内” 分步实 施 。 工艺流程为 ： 放 点布设孔 位一移机 至孑 L位一复核孔位一开 钻成孔置设计深度一做好成孔记录一复核孔深一安装袖阀管一 灌注套壳料一移机到下一孔位一下入双塞注浆管一制 配浆液一 开始注浆一达到终灌标准一做好注浆记录。 围 1 1 号拦沙坝防渗剖面图( 单位： 桩号为 km 4- m； 高程为 m； 直径 为 r a m； 其余为 cm) 4 2 人 民 长 江 2009 生 2． 1造 孔 测量放样后确定钻孔位置。

以美国425HH 空压机作为成 孔动力， 用英格索兰液压锚固钻机 成孑 L， 孔径 0 108 mm。成孑 L深度达到稳定基岩以下 2． 0 m。成孔顺序为三序成 孔。灌浆孔孔位布置原则： 梅花形布置， 钻孔间距2． 0 m。由于 覆盖层内大块石很多， 在达不到预估设计深度时会出现2． 0 m以 上的块石， 应继续钻至预定设计深度 ， 避免出现以块石为稳定基 岩的错误。在无法判定时应进行取样检查。 如图2 所示， 孔间距为 2． 0 m， 分4 排梅花形布置， 布孔方向 与坝体方向一致， 第 1排下游孔的布置距坝基 1． 5 ～ 2． 0 m， 第 2 到第 4 排分别向坝内谷底方向布设 ， 但如果压水试验检查后其 帷幕渗透系数仍达不到设计要求 ， 则需加密孔距和排距进行补 灌。 呈 · 品 · s 品 品 0 0 C- 60 。0 o C- 700 C- 40 o 0 9 — 。 0 0 o 0 0 0 o — o 0 — — 。O c-8。。。C- 5。。c -6o~ -2 ● 压水试验孔 0 注浆孔 O 吸水试 验孔 图 2袖阀管注浆孔平面布置施工 ( 单位 ： em) 2． 2下 管 袖阀管为每节 4 m， 内径56 mm， 外径 68 mm一次性使用的 硬质塑料管， 主要由外管、 内管 ( 花管 ) 、 橡皮套、 密封圈组成 ( 见图3) 。

将袖阀管接成设计长度后， 插入打好的孔 内。要确 保袖阀管下到孔底，上部高出地面 o． 2 ～ o． 3 II' 1 。下管时不能用 力下压坐浆法与压浆法图解， 防止因用力下压使管壁与孔壁间产生磨擦阻力而使阀 套( 橡皮套) 移位而造成袖阀管报废。 ——一花 图 3袖 阀管结构 下管后在注浆管内加满水， 利用重力作用使注浆管不致浮 起 ， 之后将套管缓慢地提出， 最后在注浆管上部盖上闷盖， 以防 止杂物进入注浆管， 影响注浆作业质量。 2． 3封 孔 下完注浆管后用套壳料封孔， 主要作用是防止注浆时浆液 流窜， 套壳在规定的注浆段范围内受到破碎而开环， 从而使浆液 在一个注浆段内进入地层。 孔壁与袖阀管之间用套壳料全程封好。套壳料配合比为粘 土粉： 水泥： 水 =500： 500： 650( 重量比) 。 2． 4注 浆 根据成孔的先后顺序， 在套壳料浇注7 d 后进行注浆， 注浆 时将25 m m带双塞的注浆钢管从袖阀管中下到注浆段位置， 自 下而上分段注浆。用 BW250 —90 高压注浆泵分段式注浆。注 浆段为 1． 0 n l 提升一次， 现场试注后确定 I 序孔注浆量 600 kg／ m水泥。

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按照灌浆分序递减的规律， Ⅱ序孔的注浆量为 300 —400 kg／ m。灌浆过程中根据压力变化情况适当调整注浆量。 有效加固段为孔臼标高 1． 5 m以下。注浆如图4 所示。 图 4袖 阀管注浆剖面示意 ( 单位 ： rflm) 注浆浆液采用水泥浆， 水泥为 32． 5 普通硅酸盐水泥。浆 液水灰 比为 0． 75 —1． O： 1。 (1) 灌浆 压力 的选用与变化原则。外部孔应先低压浓浆灌 注， 后高压稀浆灌注， 每级压力及变化均需通过试验， 并根据钻 孔漏风排渣情况分析后确定； 最大灌浆压力以不能抬动灌浆部 位的上部覆盖体及侧向坝体为原则。 (2) 单孔终灌标准。拦沙坝基础灌浆验收标准按一般沙砾 石层经灌浆后渗透系数为低于 1× 10 “ cm／ s控制。执行压力与 注浆量双控制， 压力达到试验确定的压力后， 稳定 3 ～ 5 r ain， 注 浆量超过试验确定注浆量的 1倍以上。 2． 5 防渗帷幕与坝体的连接处理 灌浆平台应坐落在相对稳定的基础上。将坝体前回填的虚 渣进行清理(最少不能小于 3 in) ， 见图 1 中的 B 区。灌浆帷幕 上部采用浇筑混凝土平台的方式与坝体连接， 形成防渗封闭体。 #

混凝土平台的厚度为 0． 5 In。混凝土平台尺寸视灌浆范围确 定 ， 平台可在灌浆之后形成。 3施工工艺质量控制标准 ( 1) 布孔间距误差小于 ± 10 cm， 成孔垂直度偏差小于 1． 5％， 遇有个别孔位需移位时， 应向内或外移， 不得左右方向移 动。成孔深度误差不得小于设计深度20 cm。 (2) 成孔钻机尽量采用风动吹渣跟管造孔， 若跟管难度较 大时， 可采用不跟管先成孔到困难地层， 先行注浆而后再次成孔 到设计深度， H P- - 次注浆成孔。 (3) 成孔后测量孔深， 根据孔深及岩层情况描述， 确定所下 袖阀管的位置及花管与实管的安装数量。 (4) 注浆量与注浆压力的确定。为确保加固质量与效果 ， 注浆量应是可控的， 同时又是不固定的。现场技术人员在开始 注浆时选择地层松散与相对密实地段分别试注， 试验孔不少于 5个 ， 并详细记录注浆时间、 压力变化 、 注浆量、 浓度等参数， 据 ( 下转第 60 页 ) 60 人 民 长 江 2009 生 果较准确。预应力筋张拉伸长值的量测 ， 在建立预应力后进行， 其实际伸长值按下式计算。 ． AL = AL l + △ 式中△L 。

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为从初应力至最大张拉力之问的实测伸长值； AL： 为 初应力以下的推算值， 可根据弹性范围内张拉力与伸长值成正 比的关系推算确定 ； zSL。 为施加预应力时 ， 后张法预应力构件的 弹性压缩值和固定端锚具楔紧引起的预应力筋内缩值， 初应力 宜为 0． 10 — 0． 15 ? 。 张拉预应力筋的理论伸长值与实际伸长值的允许偏差值控 制在 ±6％以内， 如超出范围， 应查明原因并采取措施予以调整， 方可继续张拉。设计无具体要求时， 一次张拉端锚固程序可采 用： 0—1O％ 一一 105％ 。 (持荷2 min) 一 10％ 。 一 103％ 。 一 锚 固 。 张拉完毕后， 应检查端部和其他部位是否有裂缝， 并填写张 拉记录表。在预应力张拉完毕 24 h 后方可拆除底模板及支撑。 3． 5锚具保护 有粘结预应力张拉完后， 采用手提式切割机或其它机械方 式切割多余钢绞线， 露出锚具外的钢绞线长度不小于 30 mm。 用 C A0 级细石混凝土封闭锚具夹片与外露钢铰线。当采用电 焊烧断方式切割时 ， 应用湿布裹住锚具， 使其不致过热； 用 C40 级细石混凝土浇筑张拉端后浇部分及凹槽以保护锚具， 混凝土 中不得使用含氯离子的外加剂。

3． 6孔道压浆 预应力张拉完成后 2 d 内及时进行灌浆 ，并在灌浆前做好 相应的试验工作。张拉后应及时检查张拉记录及锚固情况坐浆法与压浆法图解， 经 + △ c 一 锚固或O一 ( 上接第 42 页) 此提出具体参考值。 (5) 注浆段的控制高度， 相邻两排孔交错提升， 确保每一层 段都能有相对饱和的浆液渗入， 同时为确保在压力作用下浆液 的扩散半径和防止浆液因压力过大形成通道而流失， 注浆压力 应严格控制在设计参数值以内。遇有个别孔吃浆量过大时， 采 取间隙注浆的方法， 或调整浆液浓度来控制， 防止浆液的流失造 成不必要的浪费， 在考虑浆液的渗透时 ， 应遵循由稀变浓的注浆 原则。 4注浆效果检验 在开始注浆前， 吸水率渗透试验孔不少于 3 个。注浆结束 后在帷幕灌浆区域内( 第 3 排孔两侧) 均布吸压水孔不少于 5 个。检测孔深度与注浆孔深度一致。根据注浆前后的效果检测 进行对 比， 得出吸水 率参数。压水试验单位 渗透系数小于 1 x 10。em／ s~p能满足设计要求和达到加固效果。 认可后再准备灌浆。灌浆前应全面检查预应力构件孔道及进浆 孔的排气、 排水孔是否畅通 ； 检查灌浆设备、 管道及阀门的可靠 性 。

水泥浆体进入压浆泵前必须经过不大于5 m m筛孔筛网过 滤。在正常情况下， 制浆、 灌浆设备连续灌浆能力应使构件中最 长的预应力孔道的灌浆时间不超过 20 m in。灌浆应缓慢连续进 行， 不得中断， 并应排气通顺。灌浆压力保持在 0． 1 —1． 0 MPa， 在灌满孔道封闭排气孔后 ， 再稳压 1～2 min 后封闭灌浆孔。 孔道灌浆应采用不低于 32． 5 的普通硅酸盐水泥配制水泥 浆。所用水泥必须符合国家有关标准规定， 不得含有结块物。 灌浆用水泥浆 的配合 比应预先确定， 水泥浆水灰 比不宜超过 0． 4 — 0． 45。水泥浆应保证有足够的流动性。水泥浆 自拌和至 灌人孔道的间隔时间不宜大于 20 min， 灌浆前应防止浆体沉淀 离析。制浆时不得随意加水 ， 灌浆中应记录灌浆部位、 流动度测 定值、 水泥用量。每次灌浆作业时， 至少应测试水泥浆流动度二 次 ， 流动度偏差不得 大于 20％ 。 灌浆时， 制浆单位每班至少应留取边长为7． 07 em标准水 泥浆试块一组( 每组 6 块) ， 标养 28 d 后检查其抗压强度作为水 泥浆质量的评定依据。孔道灌浆完成并在水泥浆初凝后、 终凝 前， 应从出浆孔、 泌水孔等处用探棒探查孔道密实情况。

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如有局 部不密实之处 ， 可采用人工或机械补浆填实。当对孔道内水泥 浆密实情况有疑问时， 可进行钻孔检查或凿开孔道检查 ， 如有不 密实之处 ， 应及时修整处 理。 ( 编辑 ： 徐诗银) (3) 钻孔、 注浆可采取分组或并行操作方式 ， 工作效率高。 (4) 不同地层情况可在一根注浆管内采用不同的材料、 选 择不同注浆参数进行注浆作业。采用较大的压力注浆时， 发生 冒浆和串浆的可能性较小。 6结 语 通过质量检验， 证明袖阀管注浆法对松散地层基础的防渗 处理能够满足设 计要求 ， 且施工工期短 、 施工工艺简单 、 易操作 、 造价低、 施工安全可得到有效保证 ， 采用此方法处理松散地层的 基础处理不失为一种较好 的选择 。 参考文献： [ 1]张景秀． 坝基防渗与灌浆技 术． 北京 ： 中国水利水 电出版社， 2002． [ 2] 彭振 斌． 注浆工程 设计计 算与施工． 北京 ： 中国地 质大 学出版社 ， 1997 5工艺特点 [4] ( 1) 适用于松散地层等注浆， 使松散地层的土体强度与防 渗效果在多次注浆后得到提高 ， 土体与水泥凝结结合在一起， 具 有“ 加筋土” 的优点， 增强整体抗滑、 抗压和防渗能力。 #

(2) 能将浆液限定在注浆区段的任一层范围内进行灌浆以 达到分层注浆效果， 可根据要求在注浆区内某一地层反复注浆。 [5 ] [6 ] 顾晓鲁 ， 钱 鸿缙 ， 刘 惠珊 ， 汪 时敏主 编． 地基 与基础 ( 第二版 ) ． 北 京 ： 中国建筑工业 出版社 ， 1993． 《 地基处理手册》 编委会 ． 地基处理手册． 北京： 中国建筑工业 出版 社 ． 1988 ． 水工建筑物水泥灌浆施工技术规范 DL ／ T5148 —2001． 水电水利工程钻孔抽水试验规程 D L／ T5 ； 213 — 2oo5． ( 编辑 ： 刘忠清)

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