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(一)南水北调中线一期工程总干渠施工阶段鹤壁Ⅲ标砂卵石段基础处理防渗帷幕灌浆
1工程基础地质条件特点
      
南水北调中线一期工程总干渠鹤壁段第Ⅲ标主干渠(桩号Ⅳ169+600~Ⅳ175+432.8)先导孔和开挖施工揭露的地质条件特征:
1)多层分布,地层复杂。上部为重粉质壤土,中下部为卵石及卵石胶结体,下部为泥灰岩。卵石及卵石胶结体层厚914.0m,卵石多呈次圆~次棱角状,母岩主要成份为长石、石英,灰、褐黄色,卵砾石直径一般在215cm,卵石胶结体为泥质、泥钙质胶结,不连续,呈透镜体,可见孔洞;卵石层孔隙率一般在2535% 2)结构松散,透水强烈。未胶结的砂卵石层渗透系数达1×10-2cm/s以上,属强透水层。
2处理技术难点
1)钻孔成孔难度大。松散砂卵石层塌孔严重;在卵石层及卵石胶结体层钻进时,钻进速度缓慢。 2)钻孔护壁泥浆漏失严重。松散砂卵石层结构松散,钻进时,护壁泥浆大量漏失,施工成本高。 3)浆液消耗多。灌浆时,灌注浆液沿透水强烈的层次跑、冒严重,浆液损失严重。 4)灌注压力难以有效施加。灌浆时,经常出现孔口返浆,灌浆压力难以有效施加,需待凝处理。 3灌浆工艺与材料 帷幕灌浆采用“可控高压脉动灌浆工艺”、选择水泥、粘土复合膏浆施工。 4灌浆处理效果 灌后帷幕质量检查孔注水试验地层渗透系数达到10-6cm/s;渠道基坑开挖证实,基坑渗漏减少90%以上,防渗效果良好。
5灌注工艺有益效果  
    灌注工艺采用自下而上、浆体封闭、高压脉动灌浆,选择水泥粘土复合膏浆保证灌浆浆液自下而上均匀连续对灌浆段均匀有效控制性灌浆,解决了其他灌浆工艺在透水性强烈的卵石层内浆液漏失严重、灌浆材料消耗大且难以形成有效防渗幕体技术难题,同时具有工艺简便、经济节能、环保。
二)浯溪水电站围堰地基岩溶突水堵漏处理工程
1工程要求
浯溪水电站纵堰在基坑开挖过程中,内侧边坡受开挖爆破的影响,于20061220日出现了涌水量达16000m3/h的突水。厂房基坑仅数小时被淹没。为保证工程顺利进行和安全渡汛,需应急处理。要求在3个月内将水量减少至0.35m3/s以内。
处理技术特点:
2
突水途径
按照厂房纵向围堰堰基地质条件判断,基坑出现突水的主要原是厂房基坑内侧边坡受开挖爆破及边坡坍塌的影响,导致渗透途径变短,渗透坡降增大,堰体及堰基内砂卵石及溶隙充填物被击穿带走,砂卵石结构更趋疏松,透水性增强,引起砂卵石及岩溶洞穴出现管涌和突水,其渗漏途径应系与砂卵石及平行纵堰发育溶蚀通道相连通的NENW向构造溶隙结合层面溶蚀导致。 3施工方法及完成工程量
    采用“可控挤入灌浆防渗堵漏止水工艺、低速凝剂掺量的浆材和控制灌浆技术”进行堵漏灌浆施工。经过采用控制灌浆技术,历时60天的堵漏灌浆处理,实施完成先导孔查漏和堵漏灌浆孔钻孔共计40个,钻孔1510.35m,溶洞段218.64m,灌浆909.69m,累计灌入水泥3645t,水玻璃108t
4
有益效果
   
基坑再次抽干发现,所灌部位基本干涸,达到理想效果。浯溪水电站围堰岩溶堵漏工程较常规方法投资节省200多万元,为电站建设抢回工期一年


△浯溪水电站围堰地基岩溶突水堵漏处理工程施工现场


(三)百色水利枢纽库区汪甸防护堤基漂卵石层防渗处理
1工程特点
  百色水利枢纽水库淹没区汪甸防护工程位于右江乐里河支流上,地处乐里河左岸汪甸乡政府后汪垌片一带,东起汪甸水文站,西至塘房桥头。防护堤全长1182.9m,地面高程220~231m,堤顶高程229.5m。2006年8月底~9月初库水位达到222m高程时,防护区东区防护堤内保护区渗水湿润严重,部分堤内排渗井已出现涌水涌砂,地形较低的地段(高程221m以下)浸水严重,逐步沼泽化。若库水位进一步上升,至正常蓄水位时,极可能会出现管涌,严重危及堤防安全。
2堤基地质条件
  (1)堤防填土(QS):红褐色、黄褐色粉质粘土及含碎石粉质粘土等,来源于阶地上的冲积层和附近的山坡上残坡积层。
  (2)粉质粘土(Qpal-2):厚度2~5m,较密实。可塑~硬塑状态。渗透系数K=5.84×10-6~6.45×10-5cm/s。 
  (3)含泥漂卵石层(Qpal-1):厚3.5~12.2m。结构松散,但无架空现象,局部泥质胶结,底部漂卵石含泥量较少,漂石分布不均一。渗透系数k=1.68×10-3~1.12cm/s。
  (4)基岩为T2L中厚层灰色砂岩夹浅灰色泥岩或与砂岩互层,隔水性能良好。
3处理技术工艺
  采用可控挤入灌浆工法进行防渗施工。施工工艺为选用双排孔、“♣”型布置,孔距2m,分两序进行,钻孔深入基岩内不小于1m。外加剂掺量以4%为主,当出现地表冒浆时,可加大至7~10%。灌浆压力1.0~2.0MPa。注入量按水泥750kg/m控制。工程施工自2007年8月28日正式大规模开工,至2007年11月4日完成,累计完成帷幕灌浆孔541个,检查孔27个,造孔进尺11504.77m,其中土层6228.66m,漂卵石层4989.4m,基岩286.71m;累计完成漂卵石层灌浆4989.4m,共灌入水泥3657.96t,外加剂13.83t。
4有益效果
  处理后,检查孔内漂卵石层渗透系数均小于1.27×10-5cm/s,满足设计要求,当年水库多拦蓄洪水3000多万方,增加发电效益2000多万元,同时在汛期保证了防护堤和防护区的安全运行。


△百色水利枢纽库区汪甸防护堤基漂卵石层防渗处理


(四)沅水托口水电站河湾地块防渗工程B2包工程


△托口水电站河湾地块防渗工程试验现场开挖照片
1工程地质条件特点
  托口水电站由主坝、王麻溪引水坝、电站厂房、引水系统、通航建筑物、生态放水机组和河湾地块防渗工程等组成。正常蓄水位250m,相应库容12.49亿m3,装机容量830MW。
  B2包为河湾地块防渗灌浆工程引水坝区上层防渗工程。防渗地层为白垩系全风化杂色砾岩夹少量紫红色粉砂质泥岩、泥质粉砂岩,溶蚀风化严重,透水率在30~100Lu之间;中部地层为二叠系中统栖霞组暗褐色中厚至巨厚层白云质灰岩、黑灰色中厚至巨厚层(含砾)泥质灰岩夹黑色燧石结核、炭质灰岩、炭质页岩,其中岩溶发育部位透水强烈。中下部为二叠系中统梁山组灰白色角砾状白云质灰岩及浅灰褐、灰绿、灰白色厚层、巨厚层砾岩、砂岩夹薄层铝土质页岩、粘土岩。下部为石炭系中上统壶天群浅灰、灰白色厚层~巨厚层白云质灰岩,掺杂有灰绿色和紫红色砾岩、砂岩、含砾粉砂质泥岩,灰岩岩溶发育,透水强烈。
2 风化溶蚀红层帷幕灌浆面临的工程问题
1)红层防渗采用常规水泥灌浆方法存在的耗材多而出现的工程投资控制难题。 2)风化溶蚀红层岩性软硬不均、松散破碎、溶蚀疏松、岩溶发育、中等透水等多种不良地质条件组合,红层防渗采用常规水泥灌浆施工存在钻孔垮塌严重、分段灌浆难以实施、灌浆压力升不上,防渗效果难以保证等工艺技术难题。 3)常规的灌浆工艺,由于受岩层结构特性控制,灌浆时全孔或长段次受压灌注,局部弱面容易产生重复劈裂,导致无效灌注浆材浪费和形成帷幕均一性差,难以形成有效的防渗帷幕的质量难题; 3“自下而上、浆体封闭、高压脉动灌浆法”新工艺解决风化溶蚀红层灌浆问题的主要技术途径 1)“自下而上、浆体封闭”采用快凝塑性浆液封闭灌浆段内灌浆管与孔壁间隙,防止灌注浆液沿钻孔上返冒出孔口,实现灌浆孔段内自下而上提升灌注,达到全孔段均匀受灌目的; 2)高压脉动挤密灌浆采用脉动高压,基本消除地层三维应力大小差异,实现随机性与控制性全孔段均匀充填、渗透、挤密灌浆,避免无效灌注,减少材料浪费。 3)“改性粘土水泥浆”大量利用优质粘土,节省水泥,形成可控性耐久性好,环保型低成本灌浆材料。 4)封孔浆体材料实现灌段有效封闭、快速硬化、固后稳定、封闭可靠、灌提顺利等要求,满足不同深度、不同灌浆压力条件的灌浆需要。 5)采用全液压高压脉动灌浆泵、粘土原浆拌制集成系统、改性粘土水泥系列浆液制浆系统及各种灌浆机具实施高效灌浆施工。 4应用效果 托口水电站河湾地块B2包工程按照设计单排灌浆孔布置,孔距2.0m,采用“自下而上、浆体封闭、高压脉动挤密灌浆法”新工艺与改性粘土水泥浆液新材料,和相关技术要点施工完成灌浆孔501个,累计钻孔进尺34962m,灌段长32347m,灌入浆量12923.6m3,消耗水泥5263.4t,平均单耗162.7kg/m。 检查孔累计完成26个,压水试验、注水试验共计326段,其中一次性达到设计防渗标准的段次281段,占86.2%,大于设计防渗标准的部位均通过补强灌浆达到防渗标准,已通过工程下闸蓄水验收。 5新工艺、新材料应用技术优势 1)新工艺、新材料采用泥浆护壁一次钻孔到设计深度,较好地解决了风化溶蚀红层内钻进垮孔问题、实施浆体封闭成功解决栓塞止浆困难、选择改性水泥浆液、膏浆灌注解决浆液无限扩散难题、实施压力和注入量双控实现可控灌浆、系统的制浆、灌浆设备使用较好地解决计量和环境污染等工艺技术难题。 2)新工艺、新材料在托口水电站河湾地块风化溶蚀红层中使用,由于灌浆工艺和材料改变,与前期常规灌浆试验比较,水泥耗量降低了75%以上,同时钻孔灌浆工程量大幅优化,该工程据不完全统计,节省投资达2.0亿元以上。 3)新工艺、新材料的使用使风化溶蚀红层复杂地质条件下灌浆施工工艺简便,大大提高了工作效率,有效保证施工进度和工期。 4)新材料采用当地优质的粘土做为灌浆材料的主要材料之一,既保证了降低施工成本,又朝着低碳、环保型方向发展了一大步。  
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