白水河二级坝防渗帷幕灌浆设计与施工.docVIP

白水河二级坝防渗帷幕灌浆设计与施工 关华平 （云南省丽江市水利水电勘测设计研究院 674100） 摘 要：本文介绍了防渗帷幕灌浆在白水河二级坝砂砾石坝基处理的实践与应用，并从设计、施工及灌浆效果三方面对砂砾石地基防渗帷幕灌浆进行阐述。经灌浆前后压水试验成果分析，经过防渗帷幕灌浆处理后的砂砾石地基，防渗能力得到很大的提高，达到了设计目的。 关键词：砂砾石 地基 帷幕灌浆 施工 1工程概况 白水河二级坝位于丽江玉龙雪山的白水河上，白水河二级坝为砼重力坝，非溢流坝坝顶高程为2967.10m，最大坝高7.4m，顶宽2.5m；溢流坝溢流堰净宽52m，顶宽2.5m，堰顶高程为2966.00m，最大坝高6.3m，整个大坝坝轴线顶部长135.6m。 由地质勘察资料知，工程区内地表出露和分布的地层有第四系坡积（Qdl）、冰碛（Qgl）、冲洪积（Qal+pl）等地层。第四系坡积（Qdl）、冰碛（Qgl）层主要分布在河道左右两岸边坡处，岩性为含砾粉质粘土层，厚0.5～8.0m。冲洪积（Qal+pl）层主要分布于河床段，岩性由漂（卵）石、砂砾等构成，厚2～5.0m。深部为三迭系北衙组下段（T2b2）灰岩等。据钻孔压水试验结果表明，第四系冲洪积漂石、卵石、砂砾层为强透水层，渗透系数K为80～100cm/s。下覆含钙粉质粘土层为弱透水层，渗透系数K为0.001～5cm/s。 2帷幕灌浆设计 2.1砂砾石地基处理方案的确定 砂砾石层是冲积层的一种，因其透水性大，在作为水工建筑物地基，特别是挡水建筑物的地基时，需要对地基进行防渗处理。砂砾石地基的防渗处理主要是控制渗流。控制渗流的措施有：①垂直防渗，一般采用粘土或混凝土截水槽；②上游水平防渗铺盖，一般采用粘土或混凝土铺盖；③帷幕灌浆。 由于工程处于著名的风景明胜区玉龙雪山景区，而且区没有可用的粘土料场，所需粘土用料需要到30km以外的粘土料场运取。因此，根据白水河二级坝实际实际情况和地质条件，拟定采用上游混凝土铺盖和帷幕灌浆两个方案进行分析比较 方案①，上游混凝土铺盖：铺盖长度为水头的4～6倍，（4～6）×8.9＝35.6～53.4m，取36m，铺盖上游端厚度为0.5m，末端为1.5m。这种方法施工简单，但工作面大，混凝土浇筑量（5040m3）大，投资高，概算投资约为176.4万元。 方案②，防渗帷幕灌浆：帷幕灌浆孔设一排孔，孔距为1.5m。沿坝轴线布设。这种方法灌浆深度大，效果好，需要专业的施工队伍进行施工，节约投资，概算投资约为53万元，。 通过对以上三个方案进行比较分析，最后选定防渗帷幕灌浆进行防渗处理，而且灌浆处理后的实际工程投资为47.7万元，大大节省了工程投资。 2.2帷幕灌浆孔的布置 砂砾石地基帷幕灌浆孔孔距及排数，应根据工程的实际地质情况来确定。孔距一般为2～4m，排距为1.5～2.5m。孔排施工顺序，按中间加密的原则进行。 由于白水河二级坝为低坝，最大坝高为7.4m，属于低坝，同时根据工程区水文、工程地质条件及有关工程以往的灌浆经验，帷幕灌浆孔设一排孔，沿坝轴线布设。由于坝基砂砾石层中地下水丰富，并且砂砾石层中含有粉砂和细砂，为了保证帷幕灌浆的效果和质量，灌浆孔距定为1.5m，按三序施工，见图1。 根据在砂砾石层下覆的含钙粉质粘土层中作压水试验后取得的渗透系数K＝0.001～5cm/s，选择含钙粉质粘土层为灌浆底界。由于防渗帷幕灌浆是在大坝建成后进行施工，以大坝混凝土基础为灌浆顶界。 3帷幕灌浆工艺参数的确定 3.1灌浆段长 砂砾石地基灌浆与岩石地基不同，灌浆段划分宜短。预埋花管法每段长度为0.3～0.5m，其他灌浆方法为1～2m。根据工程的实际情况和施工队伍的以往灌浆经验，灌浆段每段长度定为3～5m。该灌浆段长度的确定经灌浆后质量检查证明是合理有效的。灌浆后质量检查取得检查孔内灌浆段分段压水试验取得的渗透系数k＝1×10-6～1×10-5cm/s小于设计标准值1×10-4cm/s。 3.2灌浆压力的确定 灌浆压力与灌浆孔孔深、注入率及灌浆孔所在的部位、次序等因素有关。如果灌浆压力超过底层的压重和强度，可能会使地基及上部结构受到破坏。所以，一般都以不使地层结构发生破坏或者仅仅发生局部和少量的破坏，作为确定砂砾石地基的基本原则。根据这一原则，白水河二级坝砂砾石地基的灌浆压力，选用压水试验压力值的20%，在灌浆过程中不会因压力大而影响坝体的稳定性，对坝体产生抬动破坏，同时对应灌浆孔之间水泥浆液的相互连通产生直接作用。灌浆段取用压力数据见下表1。 灌浆段取用压力数据表 表1 灌浆段 段长(m) 孔口压力表压力(kg/cm2) 第1段 4.0～9.0m 0.1～0.25 第2段 9.0～14.0m 0.25～0.