云南曲靖沾益德泽大坝帷幕防渗灌浆试验分析与运用.pdf
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1、 收稿日期:作者简介:朱才()男 云南曲靖市人 水工环地质高级工程师 从事水工环地质工作云南曲靖沾益德泽大坝帷幕防渗灌浆试验分析与运用朱 才 马志玮(.云南省地质矿产勘查开发局第一地质大队 云南曲靖 云南省地质工程勘察有限公司 云南 昆明)摘 要:牛拦江滇池补水工程是滇池流域水环境综合治理关键工程 是国家重大水利工程 由德泽水库、干涸泵站和输水线路等组成 水库大坝为面板堆石坝 坝址为薄层状缓倾角砂泥岩 本文针对德泽水库大坝区域水文工程地质特征 选择代表性灌浆试验区段开展帷幕防渗灌浆可灌性试验 并结合帷幕灌浆试验结果推荐各区段适宜的灌浆施工方法、灌浆材料及最优的浆液配合比等 为大坝坝基帷幕防渗灌
2、浆施工提供可靠依据关键词:帷幕防渗灌浆 可灌性 试验分析 德泽大坝 云南曲靖中图分类号:文献标识码:文章编号:()牛拦江滇池补水工程是滇中调水资源综合利用重点工程 从牛栏江调水补充滇池生态水量、改善滇池水环境 并在昆明发生供水危机时 提供城市生活和工业用水 为昆明后备水源提供水安全保障同时在 年为曲靖市生产生活供水 曲靖沾益区德泽乡牛栏江上德泽水库大坝即为本工程的枢纽性工程 其坝基的防渗处理显然是大坝建设的关键环节之一帷幕灌浆作为地基与基础防渗处理的一种成熟有效的重要手段 目前已在多种水利水电工程建设项目中得到广泛使用 由于地质和工程条件的差异 不同工程的灌浆技术要求不尽相同 为确保帷幕防渗灌
3、浆方法、材料配比等合理性与科学性 保证帷幕灌浆地基与基础防渗作用充分发挥 在进行帷幕灌浆操作时就应当结合工程所在区域地形地貌、水文工程地质特征以及帷幕灌浆技术特点开展帷幕灌浆试验 帷幕灌浆试验的目的在于取得大坝帷幕灌浆必要的设计参数以指导施工 确定水泥品种的适应性、外加剂品种及掺量、灌浆孔孔距、灌浆压力、浆液浓度、浆液变换及结束标准等技术参数 以及灌浆质量检查标准和方法、本文在充分调查研究大坝区域水文工程地质特征基础之上、根据设计要求选取代表性地段现场防渗帷幕灌浆试验成果及运用阐述分析研究 以期类似工程参考借鉴 试验区地形地貌及地质环境特征.地形地貌及地层德泽水库大坝位于北北北东牛栏江河流之上
4、 两岸阶地零星发育 河谷总体呈相对对称的“”字形 左右两岸近河床自然山坡坡度一般 局部悬崖峭壁 坡面起伏较大 山坡植被较少 为岩溶高原亚区之构造侵蚀溶蚀中山河谷地貌工程区大地构造分区属扬子准地台 滇东台褶带 曲靖台褶束 小江断裂东支与寻甸会泽断裂所挟持区域内 工程区北侧约 及南侧约 各发育一条北西向断层 工程区未见断层构造发育其构造主要为背斜 背斜轴近南北走向 该段牛栏江河谷发育于背斜轴部 与背斜走向一致 轴部为寒武系下统沧浪铺组()与上伏地层呈平行不整合接触 两冀为泥盆系中统海口组()、泥盆系上统宰格组()、石炭系下统大塘组()详见图.试验区水文工程地质特征试验区受牛栏江水流侵蚀切割、大部地
5、段基岩裸露 背斜构造影响岩体相对破碎、裂隙密集且宽度较大、透水率不一致 部分区段结构松散、孔隙率高、微裂隙发育、耐压性差 灌浆劈裂点低 年第 卷 第 期 页 云 南 地 质/图 试验区灌浆试验段平面布置图.()左岸试验区:第四系残坡积层()主要由残坡积碎石土、红色粉质粘土、含砾粘土等组成强度不均 表面较松散 中等强透水层 不适宜刚性坝及中坝以上柔性坝体地基基础 泥盆系中统海口组()石英砂岩夹粉砂岩、泥岩 中等透水层 浅表层强风化岩体裂隙发育 岩体完整性差 总体力学强度低 抗滑及变形能力差 可作堆石坝地基基础 深部弱风化岩体裂隙较发育 次块状结构层状镶嵌结构 中硬岩类型 与软岩相间互层状 存在不
6、利坝基的层间泥化软弱结构面 抗滑及抗变形能力受岩石强度及结构面的双重控制 总体可以满足高坝柔性坝体的抗滑及变形稳定要求()河床试验区:第四系河床冲洪积层()主要由紫色、灰色砂卵砾石组成 次圆状 磨圆度好 松散 孔隙发育 强透水层 架空现象严重 总体力学强度低 抗滑动及变形能力极差 为不良地基土层 不适宜刚性坝及中坝以上柔性坝体地基基础 寒武系下统沧浪铺组()主要由长石石英砂岩与页岩、粉砂岩、泥岩互层组成 为坝基主要的基础岩体 弱中等透水层 中层状夹薄层状结构存在不利坝基的软弱结构面 总体力学强度低 抗滑及抗变形能力差 但可以满足堆石坝等柔性坝体的基础强度要求 坝基河床及两岸下伏强风化岩体完整性
7、较差 强度相对较低 透水性中等强 存在坝基渗漏及绕坝渗漏问题()坝基渗漏:据建设单位提供的钻孔压水试验资料 坝址枢纽区相对隔水层分布在河流及两岸地表以下 地带 由弱风化新鲜石英砂岩、砂岩与页岩、泥岩互层状岩体构成连续、整体的隔水底板基底 其透水率()一般小于 视为相对隔水层 左坝肩基础岩体为强弱风化 透水率 中等透水带 高程 以下为相对隔水层 库水位与地下水位相交位于坝肩西侧 渗漏带宽 左坝肩存在绕坝渗漏问题 右岸坝肩基础岩体强弱风化 强中等透水层 透水率()高程 以下为相对隔水层 据勘探地下水位与库水位交点处于右坝肩东侧 渗漏带宽 该段存在右坝肩绕坝渗漏问题 趾板基础强弱风化基岩为强中等透水
8、层 其中趾板基础河床段高程 以下透水率平均小于 为微透水带 视作相对隔水层 该段会产生向下游渗漏问题 按均质透水层模型计算坝肩绕坝及坝基渗漏量 年渗漏量/(未防渗处理)为减小坝基渗漏和满足渗透稳定要求 需对大坝趾板基础及左、右两岸坝肩进行防渗处理 灌浆试验设计及试验成果 试验目的及任务选择代表性灌浆试验区段 复核帷幕灌浆设计和为灌浆施工提供可靠依据 确定各区段施工方法推荐合理的施工程序、良好的施工工艺、适宜的灌浆材料及最优的浆液配合比 确定各区段帷幕厚度、灌浆孔距、灌浆压力、灌浆材料及耗浆量等设计参数 浆液掺入外加剂时 对灌浆水泥结石的强度、胶结面抗剪强度及其抗渗性能进行测试 确定帷幕灌浆防渗
9、效果 评价经防渗处理后坝基渗漏情况 为大云 南 地 质 卷坝坝基帷幕灌浆施工做好技术准备 灌浆试验区范围根据河床、左右岸及两坝肩水文地质及工程地质条件、灌浆试验代表性地段选择原则 本次帷幕灌浆试验共选择三个地段 其中 左岸 作为左岸帷幕灌浆试验代表性地段 右岸 段作为右岸帷幕灌浆试验代表性地段(注:后续发现右岸试验段受右岸高线公路施工干扰 因而取消)河床帷幕灌浆选择 为灌浆试验代表性地段 为取得河床试验段更详细、准确的数据 在原河床试验段上游 左岸偏 处新增一个试验段 孔口高程 本次灌浆试验完成三个灌浆试验段(图)个灌浆孔 个检查孔施工 累计完成灌浆钻孔长 检查孔钻孔长 检查孔压水 段图 试验
10、区灌浆试验段钻孔布置大样图 灌浆钻孔及灌浆段长选择灌浆段长度第一段 第二、三段 第三段以下 终孔段长不超过 灌浆材料选定灌浆水泥采用宣威宇恒水泥有限公司生产的.普通硅酸盐水泥 其优点为使用中无短时间凝固、抱管现象 也不存在长时间未凝固情况 按规定浆液配比计量制浆 浆液制备完成后 内用完 浆液配合比试验按浆液浓度遵循由稀变浓 逐级变换原则 开展浆液配合比试验 结合试验区地质情况选择 个级别浆液 水灰比(水:水泥)分别为:、:、:、:、:、:、:试验过程中 发现浆液变换至 :时 出现阻力明显变大、设备运转吃力、吃浆量突变也较明显的情况 特别是浆液浓度较高 灌浆管路较长的情况下 现象更明显 对此 本
11、次试验选择以 :浆液作为主灌浆液 此外 考虑到该地层存在局部段裂隙较宽大、吃浆量较大的情况 选择 :浆液作为主灌浆液 具体浆液变换原则如下:当灌浆压力保持不变 注入率持续减少时 或当注入率不变而压力持续升高时 不改变水灰比 当某级浆液注入量已达 以上 或灌浆时间已达 而灌浆压力和注入率均无改变或改变不显著时 改浓一级水灰比 当注入率大于/时 根据具体情况越级变浓 大耗浆量时采用灌停结合或待凝后再灌等方法 减少耗浆量 灌浆方法及灌浆试验工艺()灌浆方法:按三序施工 逐序加密 采用孔口封闭自上而下灌浆法 孔内循环()灌浆试验工艺:各试验段按三个次序、两次加密原则施工 先施灌序孔 再施灌序孔最后序孔
12、施工 各孔按孔口封闭 孔内循环施工方式 单孔施工程序为钻进非灌段观测水位埋入套管钻进洗孔、捞渣压水灌浆待凝复灌与否灌后压水钻进下一段重复上述工序 如此反复 最后校正孔深、测斜及灌浆封孔()灌浆孔孔距:试验孔为单排孔布置 原河床试验段和左岸试验段分 、两种孔距 第 期朱才等 云南曲靖德泽大坝帷幕灌浆可灌性试验分析与运用新增河床试验段采用 孔距()钻孔:钻孔按设计图纸统一分序 根据给定的控制点 全站仪放孔定位 并实测孔口高程孔位偏差均小于 采用硬质合金及金刚石钻头钻进 经对比 硬质合金钻头适宜在松散层及强风化基岩中钻进 在弱风化基岩中钻进其效率极低 金刚石钻头在弱风化基岩中钻进效率较高 不适宜在松
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