山西水利
·设计与施工2019年第5期
高喷灌浆技术在郭堡水库防渗施工中的应用杜宝礼
渊太谷县郭堡水库管理处袁山西
太谷
030800冤
［摘要］郭堡水库位于太谷县城东北35km处袁于1958年动工兴建袁经两次加固改造扩建袁现设计标准为50年一遇洪水设计袁1000年一遇洪水校核袁总库容3110.7万m3袁是一座以防洪尧灌溉为主的中型水库遥文章以水库应急专项除险加固工程为例袁进行了高喷灌浆方案的设计和施工袁并对灌浆后的防渗墙体进行了质量检测袁效果良好袁可为类似水库除险加固防渗施工提供参考遥
［关键词］高喷灌浆曰设计施工曰郭堡水库［中图分类号］TV543+.1
［文献标识码］C
［文章编号］1004-7042（2019）05-0015-02
1工程概况
沿及右侧墙进行了高喷防渗处理袁并向坝体延伸了120m袁与左坝段防渗墙形成连续防渗体遥并对右侧墙扶臂底板以上进行了充填灌浆遥1991要1992年对左坝端0垣042要0垣216.2段袁进行了坝基高喷防处理袁大坝0垣216.2要0垣376段坝基未作处理遥2009年郭堡水库进行了除险加固工程袁对大坝坝基松散覆盖层和部分基岩袁进行了高喷灌浆防渗处理袁灌浆范围为桩号0垣360要0垣650段袁灌浆轴线位于坝轴线上游100cm处遥
根据上述情况可知袁历次防渗墙轴线不一袁坝基
郭堡水库位于太谷县城东北35km处袁汾河支流
的小西沟尧佛峪沟与象峪河汇合处袁地处范村镇王公村袁属黄河流域汾河水系遥水库于1958年动工兴建袁经两次加固改造扩建袁现设计标准为50年一遇洪水设计袁1000年一遇洪水校核袁总库容3110.7万m3袁是一座以防洪尧灌溉为主的中型水库遥
枢纽工程包括大坝尧溢洪道尧泄洪洞尧输水洞四部分遥大坝为碾压式均质土坝袁最大坝高40m袁坝顶长730m袁坝顶宽4m袁现坝顶为混凝土路面遥在坝顶和岸坡不同高程袁布设13孔坝体坝基浸润线测压管和22个位移观测桩遥溢洪道位于大坝左端袁系开敝式袁净宽21m袁泄槽长126.3m袁出口采用挑流消能袁最大泄量4m的工作闸门和检修闸门各一个袁闸室前为圆形混凝土有压隧洞袁内径3.5m袁全长409m袁最大泄量
没有形成一道完整的防渗墙袁其中在桩号0垣216.2要0垣261之间坝基未进行过防渗处理袁大坝桩号0垣376左右迎水坡和背水坡各有一道平行于坝轴线的防渗墙袁两道防渗墙间隔20m左右袁也不连续遥整个防渗墙存在很大的渗漏通道袁不能有效地起到防渗的作用遥右坝肩存在绕坝渗漏袁且渗漏量较大遥3
应急专项除险加固工程高喷灌浆设计
1313m3/s遥泄洪洞位于大坝左侧的山体岩石中袁包括
引渠尧压力洞尧竖井尧无压洞尧明渠及挑流段袁内设4m伊
包括引渠段尧进口段尧控制段尧洞身段和出口控制闸
151.6m3/s遥新建输水洞位于泄洪洞左侧袁全长262.9m袁
根据上述情况袁本次设计高喷防渗墙共三部分院一是将建坝时的截水墙与1987年及1990年的两
道坝基防渗墙中未连续的两段松散层进行高喷灌浆处理袁使之形成一道完整的防渗墙遥
0垣650m高喷灌浆防渗墙向右延伸袁将右肩松散层全
三是在0垣000以左袁溢洪道附近有一小段松散层未进行过高喷灌浆袁为保证截水墙的连续性袁此次设计也进行灌浆处理遥
灌浆底线深入基岩1m袁灌浆顶伸入坝体2m袁但不高于947m袁参考已建的类似工程袁高喷单排布孔袁
2019年5月室遥进口段为钢筋混凝土方洞袁断面1.5m伊1.5m曰控制段为进水塔袁设平板检修闸门曰洞身段为直径2m的有压圆洞内衬1m的钢管袁管外回填混凝土曰出口控制闸室设DN1000手电两用工作闸阀袁设计流量8.2m3/s遥2
问题处理与现状
二是对2009年水库除险加固时右坝段0+360要
部进行高喷灌浆处理遥
120段冤袁进行了充填和劈裂灌浆曰1987年6月对大坝右
1985年对溢洪道右侧墙渊大坝桩号0垣000要0垣
侧黄土台地渊0垣376要0垣734冤段袁对砂砾石层进行了高压定喷灌浆防渗处理遥1988要19年对溢洪道进口前
15设计与施工SHANXIWATERRESOURCES图1高压喷射灌浆设计方案示意图
分三序袁呈折线型连接袁要求形成的防渗体厚度不小于0.2m渊见图1冤遥灌浆材料P.042.5普通硅酸盐水泥遥4080L/minMPa初步袁袁水拟浆量定灌压75浆0.2L/min指标耀1.0MPa袁院孔距气袁压1.4浆大液于m袁比重0.6摆角1.5MPa30毅袁耀1.6袁水气压scm量353袁6提
耀
耀
升速度5耀10cm/min袁旋转速度6毅/s遥具体指标通过施工4
前的高喷灌浆施试验确定袁施工质量采用围井方式进行检验遥
高喷灌浆为工
单排布置袁孔距1.4m袁采用先疏后密尧
中间插补的三序孔施工袁按照图2所示的施工流程进行施工遥施工采用150型地质钻机钻机造孔袁HB80/10型泥浆泵制浆袁灌浆采用高喷台车袁配YV6/8型37kW空压机和3XB型75kW水泵袁用WJTG原80型搅浆机进行搅制浆液袁灌浆材料按配比由进料斗送入搅浆筒内袁由灌浆泵将搅制好的浆液灌入地层遥当喷射管下到设计深度袁定位喷射方向袁送入合乎要求的水尧气尧浆袁待注入浆液冒出后袁按预定好的提升摆动速度袁自下而上边喷射边摆动边提升袁直到设计高度遥高喷灌浆按三序施工袁相邻两孔施工间隔不得低于3d遥灌浆结束后袁要进行必要的检验遥施工质量采用围井方式进行检验袁围井设2处遥
图2高喷灌浆施工流程
5施对工质量防渗墙检施验
工过程中的施工工序和施工参数袁要
16山西水利按照设计要求严格检查记录袁施工结束后30d袁还要进行围井注水试验尧钻芯检测等遥对灌浆坝段进行分段检测袁围井的布置根据监理方要求进行袁共分为5个部分袁围井布置形式如图3所示袁新灌浆孔浆液凝固不少于28d遥
渊1冤第一部分围井布置
渊2冤第二耀五部分围井布置
图3围井的布置形式
在围井中心钻质检孔袁采用清水钻探袁孔口设置护孔管袁钻孔完成后进行注水试验测定围井的渗透性袁试验结果如表1所示袁可见防渗墙施工后渗透系数大幅减小袁达到了防渗墙的设计渗透系数的要求袁高压喷射灌浆效果符合预期袁灌浆效果良好遥
对于防渗墙的连续性和厚度袁在防渗墙中心线方向布置了3条测线袁垂直测线方向布置了12条测线袁进
行地质雷达检测遥结果表明防渗墙的连续性较好袁在垂直深度范围内较连续袁防墙形态为双向齿形袁防渗墙最厚处达0.73m袁最薄处为0.17m袁渊下转第26页冤
河道治理SHANXIWATERRESOURCES向9号坝库区袁该管路埋深4m也就实现了在保温状态下将18益的泉水送到9号坝库区袁这样就实现了9号尧10号坝库区冬天不结冰遥现在的冬季袁约1200m2的水观袁引来无数游人驻足观赏遥2.4
原设计方案箱涵靠河道侧设5m宽C20素混凝土护底损坏
型机械只能直进直退尧无法掉头袁每次作业运距远尧耗时长尧运量小袁且机械自身排烟严重袁致使涵内空气含氧量极低袁长时间作业司机会出现缺氧尧恶心的情况曰只能采用人工多点作业方式袁在箱涵靠河道侧壁上每10m开一个作业口袁投入大量人工和资金才完成清淤工作遥
经全面排查发现院南涵内因上游来水长期流过袁几乎没有淤积曰北涵沟岔以下和上游淤积也很少袁最大淤积深度不超0.5m遥由于涵内壁全部为混凝土壁尧糙率很小袁涵底纵坡5译袁根据大水冲刷尧小水淤积的河道水流特点袁采用库区蓄水与清淤闸门联合调度高水头尧大水量冲淤的方式较好地解决了涵洞内的淤积问题袁同时也加强了源头管理袁禁止往敞开的支沟内倾倒垃圾袁在各支沟汇入处的箱涵侧壁口装上拦污栅袁有效解决了人为淤积问题遥3
结语
河长制的推行对柳林清河综合治理项目的运行
面上晴天鸳鸯戏水尧别有情趣袁阴天气雾缭绕尧蔚为壮
沟岔至香严寺段形成了约100毅的大湾袁行洪时洪水漩涡又急又大袁由于运行管理中没有对冲刷现象引起足够重视袁加之护底部位常年有积水或淤泥袁未能及时发现和修复因冲刷而损坏的护底遥在历经多年洪水冲刷后袁终于在2010年的野9.19冶洪水过境时造成该段100余m箱涵基础被掏空袁5节箱涵渊每节20m冤下沉3~5m袁直接经济损失150万元遥在修复时采用了新的护2.5m深袁且将其下边缘设在深1.25m尧宽0.5m的M10益袁事实证明改进方案明显优于原设计遥2.5
在运行初期袁由于缺乏经验袁加之人为倾倒等原涵内淤积
1.25m袁宽0.5m的M10浆砌石齿墙上遥清河河道在屈家
护底袁护底下铺设两布一膜土工布袁护底边搭设在深
墙方案要要要紧贴箱涵底板向河道内侧斜向下45毅插入
管理提出了新的要求袁在今后的运行中要与水文尧防汛部门建立联动机制袁以避免或最大限度减小洪水灾害造成的损失遥同时袁要服从水行政主管部门的管理袁正确处理城区生态用水与柳林泉可持续发展的关系遥
［作者简介］刘耀文（1978原），男，2005年毕业于河海大学工程管理专业，工程师。
［收稿日期］2019-03-03曰［修回日期］2019-04-15
表2
防渗墙体钻孔取芯试验结果
试验结果
孔号
饱和块饱和抗
体密度压强度渊/g窑cm-3冤/MPa1.812.62饱和变
形模量103MPa9.00饱和泊松比0.33饱和抗剪强度C/MPa0.52渍/毅50.4浆砌石齿墙上遥经过8年运行袁该段箱涵正常发挥效
因袁使得北岸屈家沟口及以下约230m段箱涵内严重淤积袁淤积最大深度2.3m遥清淤工作异常困难袁采用小渊上接第16页冤
表1
序号12345位置第一部分第二部分第三部分第四部分第五部分围井注水试验结果
渗透系数K/渊cm窑s-1冤
3.26伊10-7
2.05伊10-7耀2.53伊10-72.63伊10-7耀2.80伊10-74.65伊10-7耀4.91伊10-79.20伊10-7耀1.24伊10-6
Q-2Q-11.621.687.600.351.9726.5查袁对应急专项除险加固高喷灌浆进行了设计袁采用单排布置袁孔距1.4m袁采用先疏后密尧中间插补的三序孔高喷灌浆设计方案袁并进行了施工袁施工结束后对高喷灌浆形成的防渗墙体进行了注水试验尧地质雷达检测和取芯检测袁达到了防渗墙的设计渗透系数要求袁防渗墙的连续性较好袁在垂直深度范围内较连续袁平均厚度0.39m袁防渗墙体的质量较好袁高压喷射灌浆效果符合预期袁灌浆效果良好遥
［作者简介］杜宝礼（1979-），男，2016年毕业于大连理工大学水利水电工程专业，助理工程师。
［收稿日期］2019-03-12曰［修回日期］2019-04-20
平均厚度0.39m遥
对于防渗墙体的强度袁在第二部分和第三部分防渗墙交叉部位袁钻取了墙体样品袁进行室内抗压强度尧变形模量尧饱和抗剪强度和块体密度等试验袁结果如表2所示遥
防渗墙体强度的试验结果在不同地层中符合设计要求遥综上高喷灌浆防渗墙体的质量较好袁满足设计要求遥6
结论
通过对郭堡水库存在问题和历次处理情况的调
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