岩溶漏水通道堵漏灌漿技術與實踐
發布時間:2014-08-09
1 概述
建築物基礎為薄層泥質、白雲質灰岩,岩層層間泥化剪切帶較發育,部分剪切帶及斷裂構造溶蝕嚴重。在施工過程中,一期工程圍堰基坑內沿深孔導牆(兼縱向圍堰中段)導4~導5基礎層間溶蝕麵形成了
漏水通道,在基坑內底孔消力池護坦範圍發現兩處集中湧水點,兩處湧水點初期觀測到的湧水量分別為5L/s和25L/s,後期湧水量估算超過50L/s;二期圍堰基坑內緩傾角小斷層溶蝕麵形成了更大的
漏水通道,在基坑內表孔15#~16#壩段基礎範圍內出現多處帶狀分布的大漏量湧水點,總湧水量達80~100L/s。
對這類高流速、管道型岩溶
漏水通道的堵漏處理通常采用可控製凝固時間的化學漿材,但其價格昂貴、汙染環境、yingxiangshigongrenyuanjiankang。ciwai,dixiashuiliutexingbuyizhangwo,huaxuejiangcaidejiaoningshijiannanyikongzhi,dangdixiashuiliusutaidashi,yixucaiqucuoshikongzhiliusu,fouze,huaxuejiangcaibunengchanshengjiaoningfanying。
一期工程施工過程中對導4~導5基礎
漏水通(tong)道(dao)的(de)堵(du)漏(lou)處(chu)理(li)進(jin)行(xing)了(le)長(chang)達(da)近(jin)一(yi)年(nian)的(de)摸(mo)索(suo)處(chu)理(li),研(yan)究(jiu)分(fen)析(xi)了(le)采(cai)用(yong)各(ge)種(zhong)灌(guan)漿(jiang)材(cai)料(liao)及(ji)灌(guan)漿(jiang)方(fang)法(fa)進(jin)行(xing)處(chu)理(li)的(de)可(ke)行(xing)性(xing),以(yi)及(ji)相(xiang)應(ying)的(de)水(shui)流(liu)控(kong)製(zhi)措(cuo)施(shi),最(zui)終(zhong)采(cai)取(qu)引(yin)管(guan)、閘閥控製
滲漏水流速,采用水泥灌漿方法處理好該
漏水通道。
二期工程表孔15#~16#壩段
漏水通道出現後,直接采用一期工程導4~導5
漏水通道的堵漏經驗和水流控製措施與水泥灌漿技術,一次處理成功,基本沒有耽誤原定工期。
2 岩溶
漏水狀況
2.1 一期基坑溶蝕剪切帶
漏水通道
深孔導牆(兼縱向圍堰中段 )基礎為寒武係中統上峰尖組薄層及中厚層含泥質白雲岩,岩層走向280~290°,傾向SW(上遊偏右岸),傾角一般為30~35°。導4~導5附近基岩中分布有多條溶蝕剪切帶,並形成
漏水通道,在導4~導5右側泄洪深孔消力池內形成W1和W1-1兩處大漏量集中湧水點。導4~導5和消力池開挖高程32m左右,外江水位枯水期為42m高程左右,汛期達55~56m。經分析,
漏水通道主要順兩層產狀與岩層產狀一致的溶蝕剪切帶形成,兩層剪切帶垂直間距4~5m。
兩處湧水點在清江枯水位初期觀測的湧水量分別為5L/s和25L/s,湧水量隨外江水位升高有明顯增大,經過1997年汛期高水位變化對
漏水通道的脈衝衝淘,汛後其
漏水量明顯變大,在清江枯水位時測算湧水量超過50L/s。根據連通試驗,
漏水通道內水流流速為0.2~0.3m/s。
2.2 二期基坑緩傾角小斷層溶蝕
漏水通道
二期基坑以編號300#剪切帶為界,右上側為黑石溝組第一段灰、淺灰色中厚層灰岩、白雲質灰岩,左下側為上峰尖組薄層及中厚層含泥質白雲岩。岩體中發育有300#、300-4#、300-3#、300-8#、300-9#、300-2#、300-1#七條剪切帶及F205、F213、F214、F215四條斷層,具溶蝕性,尤其是F213、F214、300-4#與F205交接部位溶蝕強烈,在15#~16#壩段基礎內形成了8個條帶形分布的湧水點及3個消水點。總湧水量達80~100L/s,單點湧水量最大達20~25L/s。F213、F214與 F205反傾,在15#~17#壩段形成一楔形體。
3 導4~導5溶蝕剪切帶
漏水通道堵漏方案與措施
3.1 堵漏的必要性
導4~導5
漏水通(tong)道(dao)的(de)存(cun)在(zai),加(jia)大(da)了(le)基(ji)坑(keng)的(de)抽(chou)水(shui)量(liang),影(ying)響(xiang)消(xiao)力(li)池(chi)護(hu)坦(tan)澆(jiao)築(zhu)與(yu)施(shi)工(gong),嚴(yan)重(zhong)影(ying)響(xiang)施(shi)工(gong)進(jin)度(du)。另(ling)一(yi)方(fang)麵(mian)地(di)下(xia)湧(yong)水(shui)的(de)長(chang)期(qi)衝(chong)蝕(shi),惡(e)化(hua)基(ji)岩(yan)結(jie)構(gou),影(ying)響(xiang)消(xiao)力(li)池(chi)護(hu)坦(tan)板(ban)抗(kang)浮(fu)穩(wen)定(ding)和(he)導(dao)4~導5的抗滑、抗傾穩定,給消力池及導牆的安全運行留下隱患,必須對
漏水通道進行先堵漏,後加固處理。
3.2 導4~導5堵漏方案研究與摸索
1997年5月,在縱向圍堰導4~導5左側深孔消力池範圍,發現兩處湧水點,為確保縱向圍堰安全及消力池護坦砼澆築質量,減小基坑抽水量,必須對導4~導5基礎進行防滲灌漿處理。灌漿孔布置在導4~導5右側,孔口高程46m,灌漿孔底高程穿過溶蝕帶以下2m,分三序施工,並從一序孔中選取一定的灌漿孔為先導孔,確定溶蝕剪切帶的分布範圍及溶蝕規模。
施工單位於1997年6月8日開始灌漿施工,後因汛期來臨,移至高程57m的導牆頂部繼續施工。先期施工的18#、22#、26#孔與兩個湧水點串通,從孔內電視錄像揭示上述三孔分別於高程15.2m、20m和27m遇溶蝕剪切帶。由於湧水流速大,灌入的水泥及水泥砂漿不能凝固,漿液被高速水流稀釋並帶走。為封堵
滲漏通道,灌漿過程中采取向孔內投粗砂、小石子,注細骨料混凝土以及在水泥漿中加入速凝劑等措施,均未湊效。本次處理灌注水泥97t、細砂45t、氯化鈣130kg。
經分析論證,認為按原定堵漏灌漿方案,不能有效控製
滲漏水的流速,堵漏灌漿難以取得成功,必須采取有效措施控製流速。進行了井點抽水和封閉湧水點控製
滲漏水流速的研究,針對護坦混凝土澆築和堵漏灌漿的程序,比較了 “先澆後灌”和“先灌後澆” 方案。“先灌後澆”方案灌漿封堵岩溶
滲漏通道難度很大,需實施井點抽水。由於溶蝕剪切帶範圍較小,
滲漏途徑短,難以在處理範圍以外實施井點抽排水措施,並且井點抽水控製
滲漏流速難度較大。經綜合比較,選定“先澆後灌”方案。
“先澆後灌”方案是在湧水點埋設可控製
漏水量的引水管,對護坦建基麵的
滲水裂隙進行嵌縫堵漏,確保護坦板混凝土在無水條件下澆築,然後進行護坦的錨樁施工。堵漏灌漿時逐漸關閉引水管,降低
滲漏shuiliusu。youyujikengneiwaideshuitouchadashiduomi,xucaiquyouxiaocuoshifangzhiguanbiyinshuiguanjinxingdulouguanjiangshihutanhunningtubanchanshengtaidongpohuai,weici,kaolvlehutanbanzengjiayazhongdehoubeicuoshi。tongshi,haiyingfangzhiyinguanjiangdusaihutanjianjimiandepaishuixitong。
3.3 岩溶
滲漏水控製措施和水泥堵漏灌漿實施
(1)引管排水與嵌縫堵漏
湧水點W1-1、W1分別用Φ150mm、Φ273mm鋼管嵌入建基麵以下50cm,采用快凝水泥砂漿嵌管,確保埋管周邊無
滲水,將集中湧水引至臨時集水坑。在引管出口安裝控製閥和預留進、回漿管。對建基麵的
滲水點,進行嵌縫處理,確保護坦混凝土在無水條件下澆築。
(2) 砼澆築及錨樁施工
護(hu)坦(tan)混(hun)凝(ning)土(tu)分(fen)兩(liang)層(ceng)澆(jiao)築(zhu),堵(du)漏(lou)灌(guan)漿(jiang)前(qian)先(xian)澆(jiao)底(di)層(ceng)混(hun)凝(ning)土(tu),並(bing)預(yu)留(liu)護(hu)坦(tan)建(jian)基(ji)麵(mian)縱(zong)橫(heng)排(pai)水(shui)溝(gou)。混(hun)凝(ning)土(tu)達(da)到(dao)設(she)計(ji)齡(ling)期(qi)後(hou),進(jin)行(xing)錨(mao)樁(zhuang)施(shi)工(gong)。對(dui)不(bu)湧(yong)水(shui)錨(mao)樁(zhuang)孔(kong)直(zhi)接(jie)進(jin)行(xing)錨(mao)樁(zhuang)施(shi)工(gong),對(dui)與(yu)溶(rong)蝕(shi)剪(jian)切(qie)帶(dai)串(chuan)通(tong)的(de)湧(yong)水(shui)錨(mao)樁(zhuang)孔(kong),待(dai)埋(mai)設(she)抬(tai)動(dong)觀(guan)測(ce)裝(zhuang)置(zhi)和(he)進(jin)行(xing)引(yin)水(shui)管(guan)關(guan)閉(bi)試(shi)驗(yan)後(hou),通(tong)過(guo)控(kong)製(zhi)引(yin)水(shui)管(guan)閘(zha)閥(fa)進(jin)行(xing)堵(du)漏(lou)灌(guan)漿(jiang),灌(guan)至(zhi)不(bu)再(zai)湧(yong)水(shui)後(hou)再(zai)安(an)裝(zhuang)錨(mao)筋(jin)。
(3) 抬動觀測裝置
為防止消力池護坦產生抬動破壞,根據溶蝕剪切帶的的產狀和分布範圍,在消力池護坦已澆混凝土上布置5個抬動觀測孔(點),並選取兩根錨樁安裝鋼筋計,監測錨樁的變形。抬動觀測孔深入到溶蝕剪切帶以下2m,鑽孔穿過溶蝕帶有湧水時,用水玻璃-水泥漿液封堵,再繼續鑽進。護坦板抬動變形按不超過20 0μm控製。
(4)關閉試驗及湧水錨樁
注漿壓力
為防止完全關閉引水管及湧水錨樁灌漿引起護坦抬動,進行了引水管關閉試驗,首先關閉W1-1,各抬動觀測點均未觀測到抬動變形值,再逐漸關閉W1,穩定20min,觀測引水管水壓力和抬動變形,當引水管水壓力達0.06Mpa時,各抬觀測點均觀測到了不同程度的抬動變形,其中一點最大抬動變形值達120μm,並且隨著壓力的升高,抬動變形值增加較快。
通過引水管關閉試驗,認為控製錨樁孔灌漿壓力不超過0.06Mpa,可不需采取增加壓重的措施,對下一步導牆右側的堵漏灌漿,隻要加強抬動觀測和錨樁受力監測,亦不需采取增加壓重措施。
(5)堵漏灌漿
堵du漏lou灌guan漿jiang分fen兩liang次ci進jin行xing,第di一yi次ci結jie合he導dao牆qiang左zuo側ce護hu坦tan湧yong水shui錨mao樁zhuang孔kong及ji增zeng布bu的de灌guan漿jiang孔kong進jin行xing溶rong蝕shi剪jian切qie帶dai出chu露lu範fan圍wei的de堵du漏lou灌guan漿jiang,第di二er次ci在zai導dao牆qiang右you側ce灌guan漿jiang充chong填tian溶rong蝕shi剪jian切qie帶dai
滲漏通道。
湧水錨樁孔灌漿時,關閉W1-1並控製W1開度,漿液中摻加速凝劑,采取間歇、複灌處理至不再湧水,再安放錨筋。灌漿順序為先邊緣區,後主流區,將水擠向主通道方向。經多個錨樁孔灌漿,W1及W1-1被bei封feng堵du。為wei防fang止zhi下xia一yi步bu堵du漏lou灌guan漿jiang對dui護hu坦tan產chan生sheng有you害hai變bian形xing,更geng好hao地di控kong製zhi漿jiang液ye,對dui連lian通tong性xing較jiao好hao的de一yi個ge湧yong水shui錨mao樁zhuang孔kong采cai取qu引yin管guan排pai水shui,另ling在zai護hu坦tan範fan圍wei以yi外wai自zi導dao牆qiang左zuo側ce向xiang導dao牆qiang基ji礎chu鑽zuan了le兩liang個ge排pai水shui孔kong,兩liang孔kong湧yong水shui量liang均jun較jiao大da,對dui一yi孔kong引yin管guan至zhi臨lin時shi集ji水shui坑keng,另ling一yi孔kong向xiang上shang引yin接jie管guan至zhi高gao程cheng42.4m,接近外江水位。
在zai導dao牆qiang右you側ce第di二er次ci堵du漏lou灌guan漿jiang是shi在zai以yi上shang工gong作zuo結jie束shu後hou開kai始shi的de,在zai導dao牆qiang右you側ce利li用yong兩liang個ge與yu左zuo側ce引yin水shui管guan相xiang通tong的de鑽zuan孔kong分fen兩liang次ci實shi施shi堵du漏lou灌guan漿jiang。第di一yi個ge串chuan通tong孔kong通tong過guo控kong製zhi引yin水shui管guan的de開kai度du,灌guan至zhi不bu進jin漿jiang,但dan引yin水shui管guan繼ji續xu出chu水shui,未wei能neng完wan全quan封feng堵du溶rong蝕shi剪jian切qie帶dai;第(di)二(er)個(ge)串(chuan)通(tong)孔(kong)灌(guan)漿(jiang)開(kai)始(shi)時(shi),引(yin)水(shui)管(guan)處(chu)於(yu)開(kai)放(fang)狀(zhuang)態(tai),灌(guan)漿(jiang)漿(jiang)液(ye)串(chuan)通(tong)達(da)到(dao)一(yi)定(ding)濃(nong)度(du)後(hou),逐(zhu)漸(jian)關(guan)閉(bi)引(yin)水(shui)管(guan),控(kong)製(zhi)漿(jiang)液(ye)的(de)的(de)流(liu)速(su),當(dang)灌(guan)漿(jiang)孔(kong)回(hui)漿(jiang)管(guan)回(hui)漿(jiang)後(hou),間(jian)歇(xie)性(xing)開(kai)啟(qi)引(yin)水(shui)管(guan)排(pai)出(chu)稀(xi)漿(jiang),當(dang)引(yin)水(shui)管(guan)排(pai)出(chu)漿(jiang)液(ye)濃(nong)度(du)接(jie)近(jin)進(jin)漿(jiang)濃(nong)度(du)時(shi),引(yin)水(shui)管(guan)保(bao)持(chi)一(yi)定(ding)的(de)開(kai)度(du),連(lian)續(xu)灌(guan)漿(jiang)直(zhi)到(dao)引(yin)水(shui)管(guan)出(chu)漿(jiang)量(liang)逐(zhu)漸(jian)變(bian)小(xiao)、漿液變稀,最後流出小流量清水,繼續灌注至引水管不出水,在0.15Mpa的壓力下停止吸漿為止,連續灌漿曆時12h,灌注水泥37.4t,細砂13.4t。
(6)溶蝕剪切帶封堵效果檢查
在上述兩孔的堵漏灌漿結束後,在導牆右側繼續進行加密灌漿,加密後,灌漿孔最終孔距1.5m。加密孔灌漿吸漿量均較小。導牆右側灌漿工作結束後,在導牆左側護擔範圍內布置2個檢查孔,鑽孔芯樣中取出水泥結石,檢查孔均不湧水,壓水透水率小於5Lu,說明堵漏灌漿取得了預期效果。
4 15#~16#壩段緩傾角斷層溶蝕
漏水通道堵漏灌漿
15#~16#壩段的
滲漏通道將直接影響壩體砼的澆築及壩基固結灌漿、帷幕灌漿的正常進行,危及大壩的安全,影響水庫蓄水,必須對其進行妥善處理。
15#~16#壩段緩傾角小斷層溶蝕
漏水通道揭露後,直接采用導4~導5堵漏灌漿的技術措施和實踐經驗,設法控製
滲漏水流速,灌注水泥砂漿和水泥漿,主要措施如下:
在15#~16#壩段基礎混凝土澆築前,對溶蝕通道各湧水點進行嵌縫、引管、埋管,對
漏水量大的兩個湧水點引管並安裝閘閥。同時,在
漏水通道上遊開挖截水井,安裝3台水泵抽水,降低
滲漏水頭及
滲漏shuiliusu,jianxiaoyongshuiliang。guanjiangqiananzhuangtaidongguancezhuangzhi,quebaoguanjiangduibatihunningtubuchanshengtaidongbianxing。dulouguanjiangshunxuweizixiayouzhubuxiangshangyoujinxing,guanjiangyali0.1~0.2Mpa,灌
注漿液為0.5:1的水泥漿和水泥砂漿,並摻加適量速凝劑。堵漏灌漿時,根據各湧水點灌漿情況開啟或關閉引水管閥門。采用上述措施後,一次成功灌漿封堵了岩溶
漏水通道。經後續錨杆、固結灌漿和帷幕灌漿的施工檢驗,該部位堵漏灌漿效果顯著。
5 結語
高壩洲工程導4~導5及15#~16#壩段岩溶
漏水通tong道dao采cai用yong水shui泥ni灌guan漿jiang進jin行xing堵du漏lou,降jiang低di了le工gong程cheng投tou資zi,取qu得de了le良liang好hao的de防fang滲shen堵du漏lou效xiao果guo,避bi免mian了le化hua學xue灌guan漿jiang的de環huan境jing汙wu染ran,滿man足zu環huan境jing保bao護hu要yao求qiu,為wei下xia一yi步bu建jian築zhu物wu基ji礎chu防fang滲shen加jia固gu處chu理li創chuang造zao了le有you利li條tiao件jian。
通過高壩洲工程岩溶
漏水通道的堵漏灌漿實踐,有以下兩點認識和體會:① 岩溶
漏水通道對工程有危害需堵漏時,首先應查明其發育規模及分布範圍,不可盲目實施堵漏灌漿。② 高流速、管道型岩溶
漏水通(tong)道(dao),采(cai)取(qu)引(yin)管(guan)控(kong)製(zhi)出(chu)口(kou)流(liu)量(liang),結(jie)合(he)在(zai)合(he)適(shi)位(wei)置(zhi)進(jin)行(xing)井(jing)點(dian)抽(chou)排(pai)水(shui),根(gen)據(ju)實(shi)際(ji)情(qing)況(kuang)製(zhi)定(ding)灌(guan)漿(jiang)程(cheng)序(xu),能(neng)有(you)效(xiao)降(jiang)低(di)水(shui)流(liu)流(liu)速(su),采(cai)用(yong)水(shui)泥(ni)灌(guan)漿(jiang)可(ke)取(qu)得(de)滿(man)意(yi)的(de)效(xiao)果(guo)。