劈裂灌浆技术在小水库土坝加固中的应用_1

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1、劈裂灌浆技术在小水库土坝加固中的应用  论文导读:我国有大量的小土坝,因某些土坝的填筑质量差,抗渗坡降低,坝后发生大面积散浸、管涌、流土等渗透破坏现象,加之管理放松,因此垮坝事件时有发生。田地水库大坝坝体采用劈裂灌浆防渗技术,造价低,质量可靠,是一个成功的工程实例。关键词:劈裂灌浆,小土坝  1.基本情况  田地水库位于抚溪支流上游的永定县培丰镇上和村北部,距下游田农水库约7km,是一座以灌溉为主兼有防洪的重要小(一)型水库。水库坝址以上集雨面积,水库正常蓄水位,相应库容为万m3。  水库枢纽工程由主坝、溢洪道、输水涵洞、坝后电站等建筑物组成。大坝为

2、均质土坝,坝高,坝顶长。坝体为残坡积土填筑,颗粒粗:砾砂约占40%,粘土占15%。基岩为强风化石英砂岩,裂隙发育,大部分裂隙大于允许开度。大坝在设计和施工期间未设砼底板,土料直接填在裂隙发育的基岩上,加之填土疏松,干密度为~/cm3,水库蓄水以后,坝后坡出现大面积散浸,坝基接触带发生冲刷,为此水库运行期一直控制水位,妨碍了正常蓄水。论文参考网。    2.防渗加固设计  该坝的特点是:短、矮、坝体疏松,坝体和接触带已发生了严重的渗透破坏。针对上述特点,进行了下述几种设计方案的比较。  劈裂灌浆防渗技术:劈裂灌浆,沿坝轴线附近布置两排灌浆孔,排距,孔位

3、梅花状布置,分二序施工。孔距:河槽段4m,岸坡段,孔深以进入基岩为准,灌浆孔口压力为0~,帷幕厚度:平均50~200mm,且坝顶处累计厚度不小于30mm。主排孔沿坝轴线布置,以建立连续的防渗帷幕;副排孔沿主排孔上游布置。通过压力泥浆的劈裂、挤压、渗透、充填、湿化固结,解决坝体的渗透稳定和变形稳定。施工期90天,概算28万元。  优点是:设备简单,施工期短,造价便宜,质量稳定可靠。  缺点是:工艺要求较高,要有专业队伍施工。  砼防渗墙:沿坝轴线布置,墙厚40cm,施工期120天,概算88万元。  优点:质量稳定可靠。  缺点:造价较高,施工期较长,设

4、备庞大,调遣费用高,因工程量少,施工队伍难以接受。  钻孔灌注桩加高喷:灌注桩间距,桩径,桩之间加高喷,概算112万元。  优点是:质量较稳定可靠,当地施工队伍好调动。  缺点是:造价太高,施工期长。  方案比较表  经方案比选,选用方案1。  方案1劈裂灌浆(1):是该坝加固设计采用的方案,通过该坝变形破坏机理的耦合分析,是几种技术方案中的最优方案。因为劈裂灌浆可以通过灌浆压力p=△p+r’h’对主应力不足的土体部分进行补充。式中△p:为注浆管顶部的孔口压力kg/cm2;r’h’:为注浆管孔口至坝体某一高的泥浆柱压力kg/cm2。p在注浆时,对坝体

5、的劈裂和对两侧土体的压缩、充填、渗透、应力调整等起到重大作用。随着灌浆次数的增加灌浆压力p发生多次对浆脉两侧土体的上述效应,同时又经多次停灌发生坝体土的回弹压缩泥浆,促使泥浆脉的排水固结硬化。劈裂灌浆的过程,是一个在坝体内部不同应力场土区的应力调整和应力再分配过程。论文参考网。  综合上述分析,该方案最大优点是解决坝体遇到的渗透稳定和变形稳定,恢复坝体的渗透稳定和变形稳定;造价便宜;质量稳定可靠。    3.灌浆施工  施工措施:  针对该坝,在灌浆工艺上采取了如下措施:在岸坡段,由于该坝施工期间和竣工后,产生大量的沉降变形,使岸坡段坝顶及其以下相当

6、深度的土区处于沿坝轴方向纵向受拉区,小主应力面是垂直于坝轴线的,通过加密布孔,加大灌浆压力,使小主应力面作90度调整,这一过程第三次复灌以后才能完成,然后沿坝轴线纵向劈开营造防渗帷幕。在岸坡段低于5m的坝段,沿纵向的小主应力面不是太明显,在施工过中掌握了如下原则:  加密布孔:两排梅花形布孔,终孔距离;  增加钻孔深度:自坝顶穿过坝体进入基岩;  浆液先稀后稠:应力调整阶段灌稀浆,比重为/cm3,营造帷幕阶段比重大于/cm3;  尽量加大灌浆压力;  增加复灌次数,不少于6次;延长灌浆时间,复灌间隔时间不少于3天。  施工控制:  为了提高灌浆效果,

7、保证坝体在灌浆施工期间的稳定,在工艺和施工技术指标上实行如下控制:  每次灌浆前后坝坡任意测点的水平位移量不得超过2cm,坝体开始回弹以后才允许下次复灌;  泥浆液的比重,应力调整阶段~g/cm3,构筑防渗帷幕期间为~g/cm3;  采用孔底注浆工艺,尽量推迟坝顶劈开的时间,一般第二次复灌以后才允许劈开坝顶。一次劈开坝顶裂缝的宽度不超过,停灌后坝体开始回弹才允许复灌;  灌浆压力:起劈压力不限,运行压力维持在零压力左右,负压力出现时,可增加泥浆比重到g/cm3以上;  每次复灌的间隔时间为3~5天;  一次灌浆量:初次~/m/次,复灌m3/m/次左右

8、,总灌浆量应满足设计泥浆脉厚度要求-设计平均厚度左右。;  终灌标准:坝顶横向和斜向缝不再出现,注浆管孔口零

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