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小型水利工程堤防防滲施工技術(shù)研究

2022-04-07 07:25:59化希勇
科技創(chuàng)新導報 2022年21期
關(guān)鍵詞:帷幕堤防灌漿

化希勇

(中國水利水電第十二工程局有限公司 浙江杭州 310004)

我國在發(fā)展過程中水利工程建設范圍十分廣泛,不僅有三峽這樣的超級工程,還包括了許多小型水利設施,對我國農(nóng)業(yè)發(fā)展起到極大作用。因其對民眾生活影響較大,所以國民對水利工程的重視程度也很高。然而,在水利工程建設中,堤防防滲技術(shù)一直是較難解決的問題,是工程施工過程中的技術(shù)難點[1],如不妥善治理,將給水利建設帶來一系列安全隱患,影響整個工程的正常運行。本文以酉水落水洞水電站工程為例,對大型水利工程堤防防滲施工技術(shù)進行細致研究,旨在提升該工程項目的安全性和實用性。

1 工程概況

酉水落水洞水電站位于沅水一級支流酉水北源干流的中游,壩址位于湖南省龍山縣白羊鄉(xiāng)和湖北省來鳳縣綠水鄉(xiāng)交界的龍咀河峽谷出口,距上游龍山縣城12km、來鳳縣城21km,距下游已建的灣塘電站15km。

項目工程等別Ⅲ等,主要建筑物3級,大壩設計洪水標準50年一遇,校核洪水標準500年一遇。正常蓄水位443.0m(汛期防洪限制水位441.0m),死水位440.0m,校核洪水位445.54m,總庫容3019 萬m3,總裝機35MW。

樞紐建筑物主要包括廠區(qū)及進廠公路、左右岸擋水壩、主副廠房及安裝場、溢流壩。兩岸均采用重力壩與岸坡連接,左岸接頭壩連接主廠房進水口左邊墩與左岸山坡,分5個壩段,長86.0m;右岸接頭壩連接溢流壩右邊墩與右岸山坡,分6個壩段,長125.04m。

2 工程防水施工要求

2.1 施工范圍

小型水利工程在施工過程中防滲范圍有明確規(guī)定,水利工程頂部防滲施工是整個施工過程中較為重要的環(huán)節(jié),相關(guān)施工單位要對各個環(huán)節(jié)做好防滲水施工、驗收及管理工作[2]。與此同時,在施工過程中,會運用到大量的建材及相關(guān)設備,為避免其因存放及環(huán)境因素遭受水的侵蝕,要注意做好前期防水工作,保證工程順利開展。

2.2 施工要求

雖然改革開放以來,我國科技取得了飛速發(fā)展,但是防滲技術(shù)設備和經(jīng)驗方面與發(fā)達國家相比還存在一定的差距。

當前階段,我國水利工程面臨的主要問題為防滲技術(shù)單一,這主要是因為我國科技水平和西方發(fā)達國家還存在一定差距。而防滲工程具有較高的復雜性和嚴謹性,相關(guān)影響因素較多。單一的防滲技術(shù)很難達到工程預期的防滲目標,同時我國早期水利堤壩受制于技術(shù)和經(jīng)驗因素,對工程安全造成影響。因此,在防滲施工過程中,需滿足以下施工要求。

首先,相關(guān)工作人員在工程開始之初,需對施工現(xiàn)場環(huán)境及堤防滲水情況進行實地勘察,之后根據(jù)實際環(huán)境有針對性地選擇施工技術(shù),完善施工方案,并在施工過程中嚴格依據(jù)相關(guān)方案開展施工,保證工程堤防結(jié)構(gòu)質(zhì)量[3]。

其次,很多工程因材料及設備影響導致堤壩防滲質(zhì)量問題,相關(guān)技術(shù)人員和監(jiān)理人員在施工過程中要嚴格把控建材及設備質(zhì)量,預防因材料不合格影響施工效果,并嚴格按照規(guī)定合理使用儀器,保證施工進度。

最后,水利工程堤防防滲施工會受制于很多人為和技術(shù)因素,為保證工程順利進行,可利用先進技術(shù)構(gòu)建堤防結(jié)構(gòu)三維立體圖,確定相關(guān)數(shù)據(jù),施工方據(jù)此進行針對性施工。同時,為預防因施工方人為因素影響施工質(zhì)量,需加強對施工人員的培訓力度,保證熟練掌握各項施工技術(shù)及整個施工流程,保證堤防防滲施工效果。

從上表中可以看出新疆忍冬在西寧城區(qū)3月底開始萌發(fā),4月中旬開始展葉,5月到6月到達生長盛期,花期集中在5月中下旬,花期持續(xù)20-40d左右,果實在7月中下旬成熟,呈黃色或者紅色,觀賞價值較高。落葉期10月中下旬,整個生長期達215d,新疆忍冬萌芽較早,落葉比較晚,整個綠期比較長,適宜西寧地區(qū)園林配置示范及山地造林,是不可多得的優(yōu)良園林綠化及造林樹種。

本文通過以酉水落水洞水電站為例,對其堤壩防滲施工進行具體分析。

3 施工技術(shù)

3.1 灌漿工程概況

落水洞水電站的灌漿項目包括擋水壩工程、溢流壩工程、主副廠房的鉆孔和帷幕灌漿、溢流壩壩踵及壩趾部位固結(jié)灌漿。一期為左岸擋水壩帷幕灌漿,溢流壩帷幕灌漿,右岸1#擋水壩帷幕和回填灌漿,廠房帷幕灌漿和鋼襯接觸灌漿。帷幕灌漿按壩(閘)段分序施工。

3.2 固結(jié)灌漿施工技術(shù)

溢流壩壩踵及壩趾部位各布置3 排固結(jié)灌漿孔,固結(jié)灌漿上游齒槽混凝土澆筑至413.6m,且在蓋重混凝土達到50%強度后方可進行。固結(jié)灌漿孔定好方位,誤差不大于5°,灌漿孔位置與設計孔位偏差不大于10cm。對于下游齒槽部位,為避免鉆孔破壞底板結(jié)構(gòu)鋼筋,固結(jié)孔位預埋PVC套管[4]。

固結(jié)灌漿分2 序,每個次序第一段次壓力按0.3MPa 控制,之后段次壓力均按0.5MPa 控制;固結(jié)灌漿孔的排距2.0m,孔距3.0m、孔深5.0m。

沖洗風壓及沖洗水壓分別采取50%及80%的灌漿壓力,需注意當壓力大于0.5MPa 時,運用0.5MPa 即可??蛇\用風水聯(lián)合或單一脈沖法沖洗斷層夾泥及破碎帶固結(jié)孔。結(jié)束沖洗后,需進行壓水實驗從而保證灌漿效果。在測試過程中,需要注意對存在地下水的固結(jié)孔進行涌水壓力測定,為保證試驗效果,可申報至相關(guān)工程師經(jīng)批準后適當增加灌漿壓力。灌漿過程中為防止意外情況出現(xiàn),壓力表需派遣專業(yè)人員進行看守,隨時對被灌地段情況予以觀察。在灌漿過程中需要注意,必須連續(xù)完成每個灌漿孔的灌漿工作,期間因故中斷時間必須小于30min,如中斷時間過長需重新進行清洗,針對清洗無效情況需掃孔重新從開始灌漿水灰比開始灌注。當規(guī)定壓力下灌漿量不足0.8L/min或單孔灌漿注入率不足0.4L/min,繼續(xù)進行30min灌注即可結(jié)束。如遇特殊情況無法滿足上述結(jié)束標準,需及時向相關(guān)工作人員進行報告并針對實際情況進行處理。

整個灌漿過程需嚴格依據(jù)《水工建筑物水泥灌漿施工技術(shù)規(guī)范》(SL 62-2014)完成,如灌漿中發(fā)生串漿、漿液變濃、冒漿等情況,相關(guān)工作人員需及時記錄并依據(jù)規(guī)范及時處理。

3.3 帷幕灌漿施工技術(shù)

帷幕灌漿施工前需首先處理土層或者壩體的孔隙和裂縫,并完成注漿,通過連續(xù)性阻水帷幕進而降低滲流量及滲透壓[5]。

帷幕灌漿采用自動記錄儀進行數(shù)據(jù)采集和分析。帷幕灌漿混凝土蓋重為3.0m,混凝土強度達到50%以上時方可進行灌漿。針對設置抬頭觀測設備的灌區(qū),需首先進行儀器裝置,并做好前期測試工作后即可開始正式灌漿。整個灌漿過程中需進行實時抬頭監(jiān)測并記錄監(jiān)測結(jié)果,一旦抬動變形值大于設計值時需及時停止施工,并將監(jiān)測結(jié)果報送至監(jiān)理人,根據(jù)實際情況進行處理。

先導孔采用自下而上分段灌漿法和孔口封閉法進行灌漿,分3 序,各序段次根據(jù)孔深確定,每個次序第一段次壓力按0.3MPa 控制,之后的段次壓力均按0.8MPa 控制。灌漿過程中,如發(fā)現(xiàn)建筑物結(jié)構(gòu)分縫與抬動觀測孔串通時,立即停灌,按監(jiān)理人指示采取相應的處理措施。先導孔以外的孔灌漿方法采取自上而下分段循環(huán)灌漿,順序同先導孔。制漿采用ZJ-400型高速攪拌機,灌注采用3SNS型灌漿泵。帷幕灌漿段長為5~6m,且最大不大于10m,混凝土結(jié)構(gòu)與基巖接觸的接觸段長為2~3m。灌漿壓力盡快達到設計壓力,注入率較大時,采用分級升壓[6]。

灌漿壓力表和記錄儀的壓力變送器安裝在灌漿孔孔口處回漿管路上,壓力表和壓力變送器與灌漿孔孔口間的管路長度不大于5m。灌漿壓力保持平穩(wěn),測讀壓力波動的平均值,最大值也予以記錄。灌漿漿液的濃度由稀到濃逐級變換,實際水灰比采用5∶1、3∶1、2∶1、1∶1、0.8∶1、0.5∶1等6個比例。

帷幕灌漿在設計壓力下,注入率不大于1L/min,繼續(xù)灌注30min,結(jié)束灌漿。

所有鉆孔灌漿結(jié)束并經(jīng)監(jiān)理工程師驗收合格后按照設計要求進行封孔,帷幕灌漿封孔采用“全孔灌漿法”。全孔灌漿結(jié)束需灌漿塞阻塞孔口,運用水灰比為0.5∶1新鮮水泥漿置換孔內(nèi)余漿完成循環(huán)式灌漿封孔。封孔灌漿壓力需大于灌漿結(jié)束壓力,注入率小于1L/min連續(xù)灌注60min,封孔結(jié)束。帷幕灌漿全過程采用三參數(shù)自動記錄儀采集數(shù)據(jù)。

帷幕灌漿技術(shù)主要應用于巖石和砂礫石地基施工。該技術(shù)通過連接帷幕頂部和混凝土壩體,將底部深入不透水的巖層深度,進而對地基中地下水滲透情況予以有效解決。在施工過程中,可將該項技術(shù)和下游排水系統(tǒng)聯(lián)合應用,對降低閘壩的揚壓力和滲透問題具有良好效果[7]。

3.4 導流底孔回填灌漿

由于導流底孔頂部難以澆筑密實,在頂部砼干縮后脫空區(qū)域進行回填灌漿:在導流底孔回填施工時預埋灌漿管,灌漿盒共設置12 個,排距3m,每排設置2個,間距1.8m、1.2m間隔布置,灌漿順序由上游側(cè)向下游側(cè),回填灌漿宜在導流底孔最后一層砼澆筑結(jié)束7d后進行,所用水泥的強度等級為P·O42.5,水灰比采用1∶1、0.5∶1 兩個比級,灌漿壓力采用0.3~0.5MPa,灌漿管停止吸漿,延續(xù)灌注10min即可結(jié)束灌漿。

施工過程中,在導流底孔混凝土施工中的按照設計要求預埋了回填灌漿管的方法,預埋管伸出封堵面10cm,并采取適當保護措施。

壩頂鉆孔灌漿:混凝土施工完成后,回填灌漿施工中因閘門未封閉密實,灌漿壓力將閘門向上游面頂出引發(fā)嚴重漏水,灌漿吸漿量大,難以停止。經(jīng)討論后決定從壩頂鉆孔,布置3個孔,采用水灰比0.5∶1,灌漿壓力0~0.5MPa,采用待凝、限量措施進行灌漿“堵漏”,在最大灌漿壓力下,停止吸漿,繼續(xù)灌注10min 內(nèi),灌漿結(jié)束,共計注入水泥27.132t,灌漿完成后未見漏水。預埋管回填灌漿:壩頂鉆孔灌漿完成后,按照原設計要求,在預埋管進行回填灌漿,由于壩頂鉆孔灌漿吸漿量大,未發(fā)現(xiàn)漏水情況[8]。

考慮到前期漏水嚴重的情況,后期布置檢查孔1個,在新老混凝土接合處進行了簡易壓水試驗,透水率為0.24Lu,說明漏水情況經(jīng)灌漿處理后效果較好。

在該工程建設過程中主要采取以上幾項防滲施工技術(shù)為主,檢驗通過后對如何根據(jù)工程實際情況合理運用堤壩防滲技術(shù),進而符合防滲質(zhì)量標準,使工程防滲達到預想效果,保證工程后期的穩(wěn)步進行[9]。在項目部技術(shù)人員、監(jiān)理及業(yè)主等多方工作人員詳盡分析、實驗后,明確上述防滲技術(shù)對于該工程地質(zhì)情況具有顯著效果,整個施工進程符合相關(guān)技術(shù)標準,防滲處理較為理想。

4 效果分析

隱蔽性是當前水利工程堤防防滲施工的主要特點及難點。在實際施工中,要根據(jù)現(xiàn)場勘察結(jié)果合理控制混凝土坍落度、水灰比及混凝土澆筑工作,并根據(jù)施工圖紙及相關(guān)參數(shù)針對性選用,嚴格依據(jù)相關(guān)質(zhì)量標準完成施工,達到理想堤防防滲效果。與此同時,施工前質(zhì)檢人員對水泥、人工砂、人工粗骨料等原材料進行隨機取樣,依據(jù)相關(guān)規(guī)范完成檢驗。同時,為保證中間產(chǎn)品質(zhì)量成果,質(zhì)檢人員取樣檢測普通混凝土抗壓強度、噴射混凝土抗壓強度等,結(jié)果均符合設計要求。堤防防滲施工結(jié)束后,通過鉆孔取芯法以分段方式完成取樣,并進行凈水頭試壓試驗,防滲效果符合設計要求。同時,針對施工過程中個別塊段混凝土表面麻面、露筋,局部缺棱掉角等混凝土問題,根據(jù)監(jiān)理批復的混凝土缺陷修補驗收表進行處理,處理效果良好。堤防防滲工作結(jié)束后,為對防滲墻厚度及滲水系數(shù)進行檢驗,工作人員根據(jù)工程實際情況進行蓄水壓力實驗及堤防滲漏實驗,結(jié)果均滿足施工要求[10]。

在整個工程后期高水位測試結(jié)束后,整個工程并未發(fā)生滲漏及質(zhì)量問題,證實上述防滲施工技術(shù)達到施工整體質(zhì)量要求。

5 結(jié)語

水利建設項目是推進我國經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的一個重要環(huán)節(jié),因此,要與時俱進,全面地分析其在建設中存在的問題,并采取適當?shù)拇胧?,以提高工程的整體穩(wěn)定性和安全性。本文結(jié)合實際情況,給出了一些有針對性的意見,以期為有關(guān)部門提供一些重要的參考,并為今后的水利建設工作奠定一個良好的基礎。

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