高喷灌浆截渗工程生产性试验探析.pdf

2023.11胡学玉1，王志滨2，牛加胜1（1.山东省水利工程建设监理有限公司，山东 济南 250013；2.济南市清源水务集团有限公司，山东 济南 250014）揖摘要铱 以济南市玉清湖水库除险加固工程为例，探讨了黄河冲积平原地区平原水库高压喷射灌浆截渗工程生产性工艺试验的方法，阐述了试验过程中需要关注的各项施工工艺参数，为今后黄河冲积平原地区类似高喷灌浆截渗工程施工提供借鉴。揖关键词铱 高喷灌浆；截渗工程；黄河冲积平原；平原水库揖中图分类号铱 TV543揖文献标志码铱 A揖文章编号铱 1009-6159渊2023冤-11-0044-03山东是建设平原水库最早、最多的省份，从20 世纪 70 年代开始，山东省平原水库的建设基本没有间断。这些平原水库绝大多数分布在黄河冲积平原，坝基土多为新近沉积的欠固结软土地基，地基土结构松散、强度低、易液化、抗渗和抗冲刷能力差，透水性较强。初期由于对这些工程地质条件认识不足，工程措施不当造成运行中出现了一些病险隐患，甚至危及大坝运行安全，如坝体填筑过程中的不均匀沉降、建筑物墙体沉降开裂、坝基渗漏、渗透变形破坏、坝后浸没盐渍化等。对这些问题，通过 40 多年来的探索研究，加上新工艺、新材料的应用，基本形成了一套对病险水库有效的除险加固处理方案。本文以济南市玉清湖水库除险加固工程高压喷射（以下简称高喷）灌浆截渗生产性工艺试验为例，对其生产性工艺试验及关键技术进行分析，为类似高喷灌浆截渗工程提供借鉴。1工程概况玉清湖水库坐落于黄河冲积平原与山前冲洪积平原交互处，库下有 30 多条古河道，地质条件复杂。水库围坝长 9 639.5 m，最大坝高12.4 m，蓄水深 10 m，总库容 4 850 万 m3，调节库容 3 630 万 m3，年供水量 14 600 亿 m3。水库自2001 年投入运行后，供水效益和社会效益显著，但由于坝基渗漏，存在渗流安全隐患，水库未能发挥其最大效益。在当今水资源短缺的形势下，对水库进行除险加固，消除安全隐患，最大程度地发挥其供水效益非常必要。2生产性试验方案生产性试验施工前，施工单位应组织技术管理、质量管理、设备管理、安全管理等人员编制试验方案，必要时可组织专家评审，经技术负责人审核后报监理机构审批。按照玉清湖水库除险加固工程设计要求，本次加固坝基防渗采用高喷灌浆防渗墙，防渗墙采用高喷灌浆“一旋一摆搭接”和“旋喷搭接”两种形式，第（11）层黏土层作为相对不透水层，“一旋一摆搭接”孔间距为 1.0 m，“旋喷搭接”孔间距为0.85 m。高喷灌浆防渗墙轴线距坝轴线 1.5 m，防渗墙深入相对不透水层不小于 1 m，墙顶深入坝体不小于 1.0 m，平均深度 41.63 m。按设计要求，高喷灌浆防渗墙施工前应进行现场单孔、围井两个试验，设置 3 个单孔旋喷桩、3 个单孔摆喷桩进行单孔试验，在取得符合设计要求的旋喷有效直径和摆喷半幅有效喷射长度后，采用相应施工参数进行围井试验。围井试验设置“一旋一摆搭接”和“旋喷搭接”两个围井。2.1.1单桩试验桩布置形式共设置 3 个单孔旋喷桩如图 1，3 个单孔摆收稿日期：2023-08-14作者简介：胡学玉（1963），男，研究员山东水利44窑窑2023.11表 1 设计拟定的单桩试验参数表图 2 摆喷试验桩示意图 mm图 1 旋喷试验桩示意图 mm喷桩进行单孔试验，如图 2 所示。2.1.2围井试验布置形式围井采用“一旋一摆搭接”和“旋喷搭接”两个围井。1）设计旋喷搭接孔间距 0.85 m，围井孔位布置如图 3 所示。2）设计一旋一摆搭接孔间距 1.0 m，检查围井孔位布置如图 4 所示。1）旋喷单桩试验参数。根据设计拟定的参数：水灰比 1颐1、水泥浆浆压 36耀38 MPa、气压0.8耀1.0 MPa、转速 10 r/min、水泥浆流量逸80 L/min、气流量 1.2耀1.5 m3/min，通过 8 cm/min、10 cm/min、12 cm/min 三组不同的提升速度进行对比试验，对设计拟定的参数进行验证，从中选取满足设计要求的试验参数作为施工参数。2）摆喷单桩试验参数。根据设计拟定参数：摆角 60毅、水灰比 1颐1、水泥浆浆压 36耀38 MPa、气压0.8耀1.0 MPa、摆速 8次/min、水泥浆流量逸80 L/min、气流量 1.2耀1.5 m3/min，通过 8 cm/min、10 cm/min、12 cm/min 三组不同的提升速度进行对比试验，对设计拟定的参数进行验证，从中选取满足设计要求的实验参数作为施工参数，设计拟定的单桩试验参数见表 1。3）围井试验。在取得符合设计要求的单桩旋图 3 旋喷搭接围井布置示意图 mm图 4 一旋一摆搭接围井布置示意图 mm喷有效直径和单桩摆喷有效喷射长度后，采用相应施工参数进行围井试验，通过围井试验检查旋喷桩和摆喷桩的连接情况。1）人员配置。项目经理、技术负责人、安全员、试验员、质检员、施工员、材料员、资料员个 1试验桩参数旋喷试验桩摆喷试验桩123123摆角60毅60毅60毅水灰比111111111111水泥浆浆压/MPa363836383638384038403840气压/MPa0.81.00.81.00.81.00.81.00.81.00.81.0提升速度/（cm min-1）8101281012转速/摆速10 r/min10 r/min10 r/min8 次/min8 次/min8 次/min水泥浆流量/（L min-1）808080808080气流量/（m3min-1）1.21.51.21.51.21.51.21.51.21.51.21.5胡学玉，王志滨，牛加胜：高喷灌浆截渗工程生产性试验探析45窑窑2023.11图 6 二重管旋喷注浆示意图图 5 摆喷和旋喷单桩试验施工工艺流程图人；机长 2 人、机械操作工 6 人、技术工人 4 人、普通工人 3 人。2）设备配置。施工机械设备见表 圆。（如图 5、图 6 所示）3生产性试验质量控制1）要每孔准确就位调水平，垫牢机架，使立轴垂直，才能开始钻孔作业。2）应对参加人员全面进行技术交底、安全交底；技术人员把该孔号的编号、钻孔深度、下管深度、提升速度、浆液比重、浆液流量、灌浆压力等参数以书面形式通知操作人员，悬挂现场，并报请监理工程师现场验证孔位后方可正式钻孔、喷射灌浆。1）开始钻进时，采用低速吊打，每钻进 45 m，进行一次钻机塔架垂直度测量。钻孔结束后利用测斜仪对每个孔进行孔斜率测量，孔斜率不大于0.5%，满足设计要求。2）每孔钻进结束前由质检员检测钻孔深度，合格后方可终止。1）灌浆过程中对附近地面的标高进行监测，及时发现异常情况。2）高压水泥浆液压力要达到试验方案要求，钻进过程中经常检查灌浆压力、浆液流量、浆液比重、提升速度等，并及时做好现场记录。若出现压力骤然下降、上升或冒浆异常现象，应立即停钻检查，问题排除后方可开钻。3）浆液配比符合试验方案要求。4）严格控制提升速度、旋转速度和摆速。5）检查摆喷角度，每次更换钻杆，要提出喷口检查喷射角度是否偏斜，若偏斜应及时进行校正。6）高喷喷射灌浆过程中，由于灌浆压力较大，应专人检查灌浆段周围坝顶和边坡情况，同时在坝顶上下游及下游排水沟边设置坝体变形观测点，一经发现坝顶或边坡有起鼓或局部裂缝现象，应立即停止灌浆，将钻杆上下活动，反复 23 次，待起鼓浆气排通或等起鼓部位恢复，方可按监理指示搭接恢复灌浆。4生产性试验成果试验桩灌浆完成 14 d 后，按设计要求对完成单桩旋喷 1#、2#、3#孔和摆喷 4#、5#、6#孔的单桩桩顶开挖检查，测取旋喷有效直径和摆喷有效喷射长度；28 d 后进行钻孔取芯，并通过试验测取抗压强度、进行静水头压水试验测得渗透系数，通过钻孔取芯检测和开挖检测，选择合适的提升速度。（下转第 52 页）表 2 施工机械设备表序号设备名称型号规格数量单位功率/kW1高喷台车GP602台202高压灌浆泵3E160C1台903空压机AG-371台374钻机XY-2-3001台225灌浆泵HB80/101台46立式搅浆机LJ1002台37挖掘机XE601台8LED 照明灯200 W8套9潜水泵3 kW3台310柴油发电机200 kW1台200胡学玉，王志滨，牛加胜：高喷灌浆截渗工程生产性试验探析46窑窑2023.11（上接第 46 页）通过现场记录、桩头开挖、钻孔取芯对比分析，形成以下施工参数：气压力 1.0 MPa，1.4 m3/min；注浆压力 36 MPa；供浆量不少于 80 L/min；提升速度 8 cm/min；水泥采用 P.O 42.5 普通硅酸盐水泥，经抽样送检，原材料质量全部合格。通过现场记录、桩头开挖、钻孔取芯，形成以下施工参数：气压力 1.0 MPa，1.4 m3/min；注浆压力 36 MPa，供浆量不少于 80 L/min；提升速度8 cm/min；水泥采用 P.O 42.5 普通硅酸盐水泥，经抽样送检，原材料质量全部合格。摆角 60毅。5结 语分析试验成果，通过单桩桩顶开挖检查、钻孔、取芯、室内试验、现场注水试验等几方面对比得出结论：1）单桩旋喷灌浆效果优于摆喷，但旋喷有成墙厚度大、钻孔间距小，水泥用量多，造价高，施工效率低等缺点。2）单桩深层摆喷灌浆整体效果差，特别是孔深 30 m 以下壤土夹姜石或黏土等特殊地质条件，受地下水位产生的压力损失等影响，灌浆效果较差。可适当降低提升速度，提高质量效果。3）提升速度对灌浆质量影响较大，提升速度慢则质量好，成桩连续，均匀密实；速度快则质量相对较差。4）旋转速度对旋喷成桩有效半径影响较大，转速快则半径小，转速慢则半径大；同理，摆速对摆喷成桩半幅有效长度影响较大，摆速快则长度小，摆速慢则长度大。5）孔斜对桩间搭接影响很大，特别是超深（30 m 以下孔段），要严格控制孔斜率。（责任编辑 赵其芬）其次，可以采用加权平均法对各项指标进行综合评分。在给定的评价指标体系中，每个指标都会有不同的权重，反映了其在整个评估过程中的重要程度。对于每个指标，可以通过专家判断或者统计数据来确定其相应的权重值。然后，根据每个指标的得分和权重值，进行加权平均计算，得出一个综合评分，用于评估移民生产生活水平。此外，为了更加准确地评估移民的生产生活水平，还可以引入一些定量和定性相结合的方法。例如，可以对某个指标进行税前税后收入比较，计算出移民的税后收入增长情况，来反映其经济生活水平的提升。同时，也可以开展问卷调查或实地访谈，了解移民的教育、医疗、居住等方面的情况，以获得更加全面的评估结果。最后，需要对评估结果进行分析和解释。通过对移民生产生活水平评估的结果进行统计分析，可以找出其中存在的问题和不足，并提出相应的改进措施。同时，也要注意对评估结果进行适当解释，指出评估方法的局限性和不确定性，以保证评估结果的可靠性和科学性。4结 语通过运用先进的监测技术和数据分析方法，可以准确获取移民的生产生活指标，如农业产值、收入水平、教育程度等。这些数据为政府部门提供了科学依据，以便更加精准地制定并实施扶持政策，进一步提高移民的生产效益和生活质量。此外，水利工程移民监督评估技术的应用还有助于发现存在的问题和不足之处，通过对移民生产生活水平的监督评估，现一些移民的收入增长缓慢，职业技能水平有限，缺乏可持续发展的产业支持等问题。针对这些问题，相关部门可以有针对性地制定措施，包括提供职业培训、引导移民发展新兴产业等，从而进一步提高移民的生产生活水平。通过全面、客观地监测移民的生产生活状态，政府部门可以更加科学地制定扶持政策，解决存在的问题和不足之处，实现移民“搬得出”“稳得住”“能致富”的总体目标。（责任编辑 赵其芬）杨青兆，刘永慷，田啟翰：谈水利工程征地移民生产生活水平的监督评估方法52窑窑