高壓擺噴灌漿在三河水庫左岸治漏工程中的技術(shù)應(yīng)用

【摘要】濟源市三河水庫位于濟源市思禮鎮(zhèn)境內(nèi)，蟒河支流塌七河下游，總庫容225萬m3，校核水位181.56m，興利庫容89.77萬m3，興利水位179.36m。

大壩為粘土心墻砂礫壩，壩頂長度196m、寬度8m，壩高12.5m，壩頂高程181.56m。壩前壩坡1：2.7，壩后壩坡1：3.1，最大放水量1.5m3/s。

【關(guān)鍵詞】高壓擺噴灌漿；三河水庫左岸治漏；工程技術(shù)

根據(jù)《防洪標準》GB50201-94，三河水庫工程等別為IV等，工程規(guī)模屬小（Ⅰ）型。其下游為濟源市城區(qū)，水庫擔(dān)負著重要的防洪作用，水庫設(shè)計洪水標準50年一遇，校核洪水標準500年一遇。

1、水庫現(xiàn)狀及存在問題

該水庫于1956年興建，完工后由于壩體粘土心墻施工質(zhì)量差，壩體存在滲漏現(xiàn)象。2011年對水庫進行除險加固，主要對壩體及壩基進行了防滲處理，水庫蓄水水位179.36m左右，總蓄水量約95萬m3，近壩庫區(qū)河底高程約175.00m。

2015年，思禮鎮(zhèn)在距大壩約180m以上的上游庫區(qū)底進行開挖擴容，最大開挖深度約3.0m，開挖最低處高程約為170.00m，低于近壩庫區(qū)河底高程，致水庫漏水，28天后庫區(qū)蓄水全部漏出，至今庫區(qū)內(nèi)無蓄水，變成了一個嚴重的污染場地，雜草叢生，蚊蟲泛濫，治漏工程亟待實施。

2、勘察及建議

經(jīng)對水庫的地質(zhì)勘察，結(jié)論如下：庫區(qū)滲漏因庫區(qū)擴容開挖所致。

庫區(qū)開挖擴容將庫區(qū)的天然防滲鋪蓋層含礫低液限粘土挖穿破壞，造成庫區(qū)內(nèi)強透水層直接出露，庫水滲入強透水層，補給到庫區(qū)地下水之中，隨地下水通過地下徑流方式向下游排泄。

地質(zhì)報告建議：針對庫區(qū)地層分布及滲漏特點，建議對庫區(qū)河床內(nèi)形成垂直滲漏主要通道的強透水層出露地區(qū)進行土工膜或粘土鋪蓋防滲處理。

3、擬定治漏方案

3.1 治漏工程主要內(nèi)容。設(shè)計人員結(jié)合地質(zhì)勘察報告，經(jīng)過進一步計算分析與論證，擬定本次工程治漏主要內(nèi)容如下：對新庫區(qū)左岸岸坡進行土工膜鋪設(shè)，并鋪蓋粘土層；右岸加高現(xiàn)有地面高程至180.47m，并對臨水側(cè)岸坡回填10cm粗砂，鋪設(shè)土工膜，填筑50cm粘土層。

3.2 擬定治漏方案。水庫總體防滲，結(jié)合地質(zhì)勘察報告，可采用3種防滲方案。

3.2.1 粘土覆蓋防滲。將庫區(qū)內(nèi)整個外漏區(qū)域進行粘土層覆蓋，形成隔水封閉，保證防滲要求。此方法，施工組織、工藝簡單；但施工過程中受降雨影響較大，覆蓋區(qū)域大，工程投資較大。

3.2.2 復(fù)合土工膜斜坡防滲。復(fù)合土工膜的鋪設(shè)，施工工藝簡單，質(zhì)量容易控制，投資較少；但施工工序復(fù)雜，工期較長，不利于施工組織，工藝要求高。

3.2.3 高壓擺噴垂直防滲墻。該方案施工工藝單一，施工過程受外界環(huán)境影響較小，施工組織簡單，工期短，防滲效果好，滲漏系數(shù)可達10-6cm/s-10-7cm/s；但該方案為地下隱蔽工程，工藝較復(fù)雜，質(zhì)量不容易控制。

4、左岸高壓擺噴灌漿設(shè)計

4.1 根據(jù)地質(zhì)情況和相關(guān)技術(shù)規(guī)范，左岸透水層位置位于地下20m左右處，岸坡防滲采用高壓擺噴灌漿法，擬初定高噴墻擺噴孔距為1.6m，成墻厚度為20cm，擺噴灌漿采用折接形式，擺角為36°。

透水層位置最深處高程160.10m，水庫設(shè)計水位179.36m，故防滲墻承受的水利坡降i=96.3，設(shè)計防滲墻最大破環(huán)坡降為i=120。

4.2 防滲墻插入土層深度。為了防止防滲墻與土層結(jié)合不嚴，造成接觸繞滲，接觸面允許坡降i=5-6，板墻厚度d及作用水頭h，可得防滲墻插入土層深度e=（h-id）/2i。

本次設(shè)計左側(cè)岸坡采用高壓擺噴灌漿形成的防滲墻共計1206m，最大鉆孔高程為158.60m，深度為22.4m。最小鉆孔高程為173.50m，深度為7.5m。0+000—0+226段灌漿形成的防滲墻插入土層1-1.5m，0+226—0+1206段插入土層深度為1m。

4.3 擺噴防滲墻技術(shù)參數(shù)

4.3.1 方法：高壓噴射灌漿采用三重管法。

4.3.2 材料選擇。高壓噴射漿液采用P.O42.5級水泥拌制，細度要求通過80um方孔篩的篩，余量不大于5%；拌和用水采用機井水；若要減緩水泥漿液沉淀速度，可在硅酸鹽水泥中添加3%水泥重量的膨潤土和3%膨潤土重量的碳酸鈉，膨潤土的細度應(yīng)為200目。

4.3.3 高壓噴射灌漿試驗

（1）采用三重管法噴射灌漿的水灰比為1：1—0.8：1。漿液存放時間：當(dāng)環(huán)境氣溫10℃以下時，不超過5h；當(dāng)環(huán)境氣溫10℃以上時，不超過3h；當(dāng)存放時間超過有效時間時，應(yīng)按監(jiān)理指示，降低標號使用或按廢漿處理。

（2）在現(xiàn)場高壓噴射灌漿作業(yè)開始前，應(yīng)按施工圖要求和監(jiān)理指示，選擇地質(zhì)條件具有代表性的區(qū)段，并按選定的配合比進行高壓噴射灌漿的板墻成墻工藝試驗，以選定孔距以及噴射流量、壓力、擺速和提升速度等工藝參數(shù)。

成墻試驗計劃選擇Ⅰ序孔2個、Ⅱ序孔2個，1#孔與2#孔之間孔距為1.4m，2#孔與3#孔之間孔距為1.6m，3#孔與4#孔之間孔距為1.8m，墻孔深4m。

（3）根據(jù)工程地質(zhì)資料和以往施工經(jīng)驗擬定試驗參數(shù)。

5、防滲墻質(zhì)量指標

5.1 高壓擺噴防滲墻滲透系數(shù)≤1×10-6cm/s，允許滲透比降≥120.設(shè)計要求墻體強度R28≥3.0MPa，成墻有效平均厚度≥0.20m。

5.2 采用圍井法檢查高噴墻的防滲性能：

5.2.1 圍井試驗。圍井形成至少14d以后，在井內(nèi)鉆孔進行注水試驗，鉆孔位于圍井中心，鉆孔直徑不小于110mm，孔深應(yīng)至圍井底部。孔內(nèi)下入過濾花管。

5.2.2 滲透系數(shù)的計算。利用圍井進行滲透試驗時，可按照《水工建筑物防滲工程高壓噴射灌漿技術(shù)規(guī)范》的規(guī)定計算高噴板墻的滲透系數(shù)。在均質(zhì)透水地基中進行注水試驗時，按照下式計算板墻的滲透系數(shù)。

式中：K—滲透系數(shù)，m/d；Q—穩(wěn)定注水量，m3/d；t—高噴板墻厚度，m；L—圍井板墻中心線周長，m；S—圍井內(nèi)外水頭差，m；H—井內(nèi)注水面至井底的高度，m；h0—地下水位至井底的高度，m。由于試驗是布置在該工程軸線位置上的，因此通過對堤頂部墻體開挖檢查和觀查分析得出的參數(shù)可作為選擇高噴施工參數(shù)的依據(jù)。開挖檢查結(jié)束后應(yīng)對墻體邊緣的堤體進行恢復(fù)。