劈裂灌浆技术在凤凰水库加固工程中的应用.pdf

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1、广东建材2014年第8期施工技术劈裂灌浆技术在凤凰水库加固工程中的应用陈传昭(潮州市机电排灌管理站)【摘要】劈裂灌浆法已广泛应用于水利水电工程中大坝和堤围的防渗加固，潮州市在凤凰水库达标加固工程中首次应用，效果良好。本文简要介绍该工程设计、施工及应用效果。【关键词】凤凰水库；劈裂灌浆；水库主坝；灌浆方法1工程概况凤凰水库位于韩江支流凤凰溪上游，地处潮州市北面，集雨面积167．3km2，原设计总库容5990万m3，是一宗以防洪、灌溉、供水发电的综合性水利工程。凤凰水库设计标准较低，运行三十多年来，大坝、溢洪道、输水涵管等主要建筑物均存在不同的安全隐

2、患，经安全鉴定为二类坝。根据广东省水利厅，省发改委的批示，凤凰水库进行达标加固，工程等别为Ⅲ等，永久性水工建筑物为3级，次要建筑物为4级，临时建筑物为5级。凤凰水库主坝填筑质量较差，填土含水量偏高，干容重偏低，坝体中存在较大的孔隙，漏水情况较严重。在库水位高于327m时，主坝多处发现渗漏，根据广东省水利水电科学研究院编写的《潮州凤凰水库渗水通道探测综合物探报告》，通过自然电位法、高密度电阻率法探测并结合部分地段的透地雷达及地震映像探测结果，在主坝上探测出三个主要的渗漏通道。为提高主坝坝身填土干密度，增加坝体密实度，减少坝身及绕坝渗漏量，改善坝体的

3、应力条件和渗流状况，本次加固工作拟对主坝采用劈裂灌浆处理。2劈裂灌浆设计(1)hp数：灌浆孔作双排线三序孔布置，上游排距防浪墙2．5m，下游由于排位坝轴线上，上下游排排距1．25m。(2)孔距：灌浆按三序布孔，I序孔孔距为20．0m，II序孔孔距为10．Om，Ⅲ序孔孔距为5．Om。(3)孔深：灌浆孔深自坝顶深入全风化层4m。(4)灌浆压力设计：分起始劈裂压力△Pl，最大单孔瞬时压力△P2及屈服压力P三级来控制。①起始壁裂压力△P1=K3Yh+ot—Y’h7=266KPa②最大单孔瞬时压力△P2_1．5APl=399l(Pa③屈服压力P≤0．98Y

4、’h’=572Kpa3劈裂灌浆的施工本工程自2010年3月开始至2010年10月完成，历时190d左右。轴线全长310m，共施工灌浆孔130个，钻孔深度25．0---53．0m，高喷总进尺4681．3m。具体的施工情况如下：(1)施工设备设备选用山东泰安产WjlOO型卧式灌浆机，该机集搅拌、过滤、储浆、输浆功能为一体，可以连续搅浆和输浆，移动方便灵活。输浆用2DN一6／30型泥浆泵，功率1lkW，最大工作压力3．0MPa，输浆量6mVh。(2)灌浆材料灌浆材料采用成浆率较高，体积率较小，稳定性较好的粉质粘土或重粉质壤土，塑性指数8～15，粘粒含量

5、20％～30％，粉粒含量30％"-50％，砂粒含量10％～30％，有机质含量小于2％，可溶盐含量小于8％。泥浆粘度控制在30～50s之间，泥浆的稳定性控制在0．1～0．159／cm3，胶体率大于70％，失水量10～30cma／30min，灌浆前浆液应通过35孔／cm3的过滤筛。(3)造孔造孔按序进行。采用干法造孔套管跟进的方式，一次成孔：造孔应保持铅直，偏斜率不得大于孑L深的2％。(4)灌浆施工①首先在河槽中心开始，然后向两岸扩展。在灌浆顺序上先灌上游排，后灌下游排，以利浆液的排水固结。一63—施工技术广东建材2014年第8期②灌浆压力：采用由低

6、到高的劈裂式灌浆法，初拟压力为O．2～0．5MPa，最终选用灌浆压力应通过现场灌浆试验确定。当坝身全部或大部分被劈裂之后，采取自重灌浆方式，孔口压力为零。③灌浆方法：在灌浆前，在孔口下2～3m深采用护壁套管，防止孔口塌落及减少孔口冒浆机会。在灌浆工艺上，采用纯压式孔底注浆，全孔灌注。灌浆先用稀浆，密度控制在12～13kN／m。，孔口压力不大于50kPa，经过3～5min后再加大泥浆稠度，每次每米孔深灌浆量控制在0．5～1．0m3之间。灌浆初期(第一和第二次)以低压充填为主，灌浆材料为含15％水泥的水泥粘土浆，当停止灌后可适当提升注浆管1．5～2m

7、，复灌2次后，改用纯粘土浆。在灌浆中应先对第一序孔轮灌，采用“少灌多复”的方法，复灌次数一般不小于6次，待第一序孔灌浆结束后再进行第二序孔，第二序孔灌浆结束后再进行第三序孔。每孔灌浆次数应通过试验确定，一般为6～7次，两次灌浆间隔时问不少于5d。④位移及裂缝控制：坝顶上、下游两坝肩横向水平位移不得大于1．5cm。坝顶横向受拉回弹比n要求：50％>n>25％，坝顶横向受压按n>50％进行控制。劈裂灌浆应尽量推迟和限制坝面出现裂缝，裂缝限制宽度应根据灌浆试验确定，一般控制在3am以内，要求在停灌后坝身裂缝能基本闭合。⑤终灌标准：当浆液升至孔口，经连续

8、复灌3次不再吃浆时，即可终止灌浆。⑥封孔：劈裂灌浆每孔灌完后，即可将注浆管拔出，注满容重大于15kN／m3的稠浆，如果浆面继续下降，可继