坝基稳定性范文
坝基稳定性范文（精选8篇）
坝基稳定性 第1篇
关键词：亭子口重力坝,抗滑稳定,强度储备系数法,改进等K′法,安全评价
0 引 言
重力坝复杂坝基的深层抗滑稳定安全性是重力坝设计中的关键问题。据不完全统计,我国已建、在建及设计中的大中型重力坝中地基内有软弱夹层的达92座,而改变设计、降低坝高、增加工程量或在后期加固的达30余座[1]。正是坝基软弱结构面勘查的困难性和强度参数测定的复杂性导致了深层滑动的不确定性,那么做好坝基抗滑稳定分析的重要意义不言而喻。为此,国内外诸多学者做了大量的研究工作。文献[2]基于可靠度思想提出了应用于重力坝抗滑稳定的分项系数有限元法;文献[3]研究了碾压混凝土坝稳定临界准则公式以及设计安全系数;文献[4]利用三维弹塑性有限元对整体式折线重力坝的深层抗滑稳定进行了分析,并提出了加固方案;文献[5]基于塑性力学上线解的基本理论,利用评价边坡稳定的三维极限方法分析坝基的深层抗滑稳定。
“现行重力坝设计规范规定基于等K′法的刚体极限平衡法为主要校核手段,但该法在核算深层抗滑稳定性时,因求解时须采用诸多假定,对一些地质条件特殊复杂的工程可能忽略了某些控制因素,会得出不符合实际的结果”[6]。限于刚体极限平衡法本身的局限性,在理论上不可能做到严密完整,对复杂地基深层抗滑稳定问题有必要进行有限元分析。有限元法可以将应力、变形和破坏机制分析结合起来,模拟各种复杂的边界条件,还可以灵活改变参数进行超载、强度储备和敏感性分析等,从而使坝基深层抗滑稳定分析工作更为科学、更加符合实际。文献[7]认为有限元分析坝基深层抗滑稳定的成果,可作为坝基加固处理方案的评价和选择依据。
深层抗滑稳定问题的复杂性决定了安全评价判据的多元性。刚体极限平衡法在计算方法、荷载、工程措施等方面积累了丰富实践经验,得到的安全系数K′可作为大坝安全度的主要依据。但采取有限元强度储备安全系数法分析时,则将极限状态时对应的强度储备安全系数kf作为评价大坝安全的一个重要判据。
本文结合亭子口水电站工程,针对厂房坝段,采用非线性有限元强度储备系数法,搜索坝体及坝基系统最危险的滑移模式,得到极限状态下强度储备安全系数;依据最危险的滑移模式,按照基于改进等K′法的刚体极限平衡法进行核算,对亭子口水电站厂房坝段加固后的坝基安全性做出评价。
1 工程概况
亭子口水电站位于四川省广元市苍溪县境内,是嘉陵江干流开发中唯一的控制性工程,是以防洪、发电、灌溉及城乡供水为主的综合利用工程。主体建筑物为混凝土重力坝,坝顶高程466 m,最大坝高109 m,坝顶长1 108 m,坝后厂房总装机1 000 MW。
本工程厂房坝段在坝基下的K
2 平面非线性有限元计算
文献[8]认为对于重力坝深层抗滑稳定分析要选取典型坝段找出最不利计算剖面,用平面有限元来分析计算。故本文按平面有限元展开计算分析。天然岩体由于成因和结构构造运动,其不均匀性非常明显,节理、裂隙和断层发育且分布规律复杂,很难准确地把握其工程尺度范围内的物理力学性能,往往缺乏足够的试验资料和经验数据,致使材料的实际强度参数f′、c′有可能低于设计要求的标准强度。强度储备系数法主要考虑材料强度的不确定性和可能的弱化效应,以此研究结构在设计上的强度储备程度,能够比较真实地反映结构破坏的实质和可能的失稳模式。该法认为基岩的抗剪断摩擦系数f′和抗剪断凝聚力c′具有一定的安全储备,将其下调kf倍,当坝基屈服区足够大,并与自由边界连通形成贯通屈服区时,坝基失稳破坏,此时的kf即为所求的强度储备安全系数。
2.1 计算原理
由塑性力学,一般材料的弹塑性本构关系可写成:
或 {σ}=[Dep]{ε}
2.2 仿真方案
对于采取加固措施(即设置上下游齿槽)的厂房坝段,由于不同厂坝连接方式的模拟可能会对计算结果影响较大,故而采用方案一(主副厂房与坝体固结联合抗滑方案)和方案二(主副厂房分离、副厂房与坝体固结联合抗滑方案)两个仿真方案模拟。具体地,在建坝前基岩中已存在初始地应力,主要由构造地应力和岩体自重应力组成。构造地应力的模拟比较复杂,简化起见,本文采用现有河谷形状的基岩在自重作用下产生的应力作为初始地应力。坝体的施工过程和蓄水过程对坝体及坝基变形和应力有一定影响,因此模拟坝体是分6次浇筑建成,蓄水分6步完成。
2.3 计算模型
对于坝体与厂房中的孔洞构造等,由于对基础的应力变形影响不大,在建模时概化为实体考虑,计算时对相关坝体单元采用容重等效的方法处理;坝基则主要模拟深部软岩层带及岩层分界面。
坝基计算范围包括基础深度取1.5倍坝高,自坝踵向上游取2倍坝高,自坝趾向下游取约3倍坝高。平面坐标系以顺河向为X轴,指向下游为正;以竖直向为Y 轴,向上为正。计算网格以四结点四边形单元为主,为了边界和岩体结构的过渡,辅之以退化的四边形单元。对NS2-1-9、NS2-1-8、NS2-1-6、NS2-1-4、NS2-1-2等软弱岩层以及K
2.4 计算荷载
本文计算的荷载组合为正常工况。正常蓄水位458 m,相应下游水位372 m,淤沙高程400 m,浮容重7.8 kN/m3。考虑水荷载时,把坝体当作不透水材料,基础当作透水材料,在坝体上下游表面施加表面水压力,建基面上施加扬压力,岩基施加通过渗流计算得出的结点渗透体积力。计算时考虑的荷载类型有:坝体上下游水压力、扬压力、渗透体积力、泥沙压力和坝体自重等。根据室内试验与现场原位试验成果,类比其他工程经验,材料物理力学参数建议值见表1。
2.5 计算成果分析
方案一采用非线性有限元强度储备系数法进行渐进破坏过程计算分析得到的结果表明:在降低强度时,坝体坝踵区域最先出现拉剪破坏,随后坝踵塑性破坏区向深部向上游扩展,接着深部软弱岩层NS2-1-8出现压剪破坏区。伴随强度储备系数的增加,软弱岩层NS2-1-8的塑性破坏区沿层面向上游扩展;最终尾岩部位岩屑砂岩屈服并与软弱岩层NS2-1-8的塑性屈服区贯通,形成完整的滑移通道,此时计算不再收敛,强度储备安全系数kf为2.7,揭示了方案一最危险的滑移模式。系统的极限承载能力由软弱岩层NS2-1-8的强度控制。
方案二计算结果表明:由于坝基有下游临空面,而主厂房不能提供坝体的滑动抗力,故在降低强度时,坝体坝踵区域出现拉剪破坏后,岩层K
3 刚体极限平衡法核算
3.1 计算方法
通过非线性有限元法的计算获得各方案最危险的滑移模式后,本文参照文献[9],对各方案相应的坝基滑动面采用刚体极限平衡法进行稳定核算。对于方案一双滑面形式拟采用等K′法计算,计算公式见式(6)、(7),计算简图见图6;对于方案二单滑面形式,过程较简单,简略起见,本文未列出计算公式。
K′=
式中:K′为按抗剪断强度计算的抗滑稳定安全系数;W为作用于坝体上全部荷载(不包括扬压力,下同)的垂直分值,kN;H为作用于坝体上全部荷载的水平分值,kN;f为BD面上的抗剪断摩擦系数;G1、G2为岩体ABD、BCD重量的垂直作用力,kN;f′1、f′2为AB、BC滑动面的抗剪断摩擦系数;c′1、c′2为AB、BC滑动面的抗剪断凝聚力,kPa;A1、A2为AB、BC面的面积,m2;α、β为AB、BC 面与水平面的夹角;Q、φ为BD面上的作用力及其与水平面的夹角;U1、U2、U3为AB、BC、BD面上的扬压力,kN。
3.2 抗力方向角φ的确定
采用双滑面形式等K′法计算时,滑裂角β一般由试算得到,而抗力方向角φ则难于准确给出。我国工程界据经验常假定φ=0,但这样求出的成果偏于安全。一般情况下,φ角愈大,抗力值也愈大,因此有必要利用φ角。通常,如果抗力区内没有垂直节理裂隙,则采用垂直第二破裂面(即指图6所示BD面),破裂面上抗力Q的方向角φ取值为tg-1(f/K′)(f为第二破裂面上的摩擦系数,K′为安全系数);或者参照有限元分析结果,得到第二破裂面上各点主应力的平均倾角作为抗力方向角φ[10]。
通过有限元计算分析,得到第二破裂面上各结点主压应力(见图7)。对破裂面上单元面积加权平均计算,得到主压应力的平均倾角为31.7°。但是,将此值作为抗力方向角得到的安全系数偏大,由于破裂面上受力复杂,仅考虑压应力方向不易符合实际情况,难以应用于工程实际,这里仅作为参考,说明坝基抗滑稳定的安全余度较大。
进行刚体极限平衡法核算时,采用改进等K′法试算得到安全系数K′。所谓改进等K′法,即令等式(8)成立,与文献[7]规定的等式(6)和(7)联立求解确定φ值和安全系数K′。改进等K′法合理地考虑了尾岩抗力体可提供的抗力作用,计算结果更为符合实际,可以为工程设计提供合理的抗力方向角。本文参考有限元计算成果,采用改进等K′法计算得φ值为17.3°。
3.3 核算成果
采用基于改进等K′法的刚体极限平衡法核算方案一和方案二的深层抗滑稳定得到的核算成果见表2。
4 安全评价
对坝基抗滑稳定进行安全评价,不同计算方法采用不同的安全判据。采用非线性有限元强度储备系数法计算时,依据极限状态时所对应的强度储备系数kf作为大坝的安全判据。大坝及坝基系统的极限状态即是指滑移通道上的塑性屈服区贯通,此时大坝已失稳。极限状态和刚体极限平衡法所考察的破坏状态是一致的,即滑移通道处处处于破坏状态,但极限状态实际上是一种虚拟状态。
本文计算得到的仿真方案一和方案二的最危险滑面相应极限状态的强度储备安全系数kf分别为2.7和2.2,而按照现行规范规定的刚体极限平衡法核算得到的安全系数K′则分别为3.20和3.12。这是因为非线性有限元法考虑了坝体坝基系统的变形性质、滑动面的非线性本构关系,所以在降强度的过程中表现出来的是一个渐进破坏过程,有的部位抗力可能已经发挥到抗剪断峰值强度,而有些部位则仍然处于弹性状态,即滑动面上各点不是同时达到峰值强度,故坝基最终强度储备系数不可能大于相应的抗剪断安全系数。有限元计算成果表明大坝坝基稳定有一定的安全余度;刚体极限平衡法核算成果说明最危险滑移面的抗滑稳定安全系数是满足规范要求的。因此,亭子口厂房坝段加固后的大坝坝基稳定是安全的。
5 结 语
(1)结合亭子口水电站工程,采用非线性有限元强度储备系数法对重力坝复杂坝基进行了稳定分析,同时依照规范基于改进等K′法对最危险滑移面进行了核算,做出了安全评价,认为坝基抗滑稳定是安全的,从而为工程设计提供了有意义的参考。
(2)重力坝深层抗滑问题十分复杂,不可能用单一安全系数去衡量其稳定安全度。非线性有限元强度储备系数法考虑材料强度的不确定性和可能的弱化效应,探求大坝系统渐进破坏过程,得到极限状态时的强度储备系数,可以用来研究坝体的真实安全余度,可靠性和可操作性好。
(3)此外,对厂坝连接方式进行了模拟,结果表明不同模拟方式得到的计算结果有所不同,需要对厂坝联接方式的模拟作进一步深入探讨研究。
参考文献
[1]潘家铮.重力坝设计[M].北京:水利电力出社,1987.
[2]周伟,常晓林,徐建强.基于分项系数法的重力坝深层抗滑稳定分析[J].岩石力学,2007,28(2):315-320.
[3]常晓林,陆述远,赖国伟.碾压混凝土坝稳定临界准则公式及设计安全系数研究[J].水利学报,1998,(5):60-64.
[4]袁林娟,常晓林.整体式折线重力坝的深层抗滑稳定及加固研究[J].岩土力学,2003,24(3):626-630.
[5]张发明,陈祖煜,弥宏亮.坝基三维深层抗滑稳定分析的极限方法[J].辽宁工程技术大学学报,2003,(6):776-778.
[6]潘家铮.建筑物的抗滑稳定和滑坡分析[M].北京:水利出版社,1980.
[7]DL5108-1999,混凝土重力坝设计规范[S].
[8]张津生.浅析刚体极限平衡法[J].水力发电学报,2005,24(5):26-33.
[9]SL319-2005,混凝土重力坝设计规范[S].
坝基清理单元评定表 第2篇
工序/单元工程施工质量报验单（承包[
]质报号）合同名称：合同编号： 致（监理机构）：
□工序/□单元工程已按合同要求完成施工，经自检合格，报请贵方复核。
附：□工序施工质量评定表
□工序施工质量检查、检测记录
□单元工程施工质量评定表
□单元工序施工质量检查、检测记录 承包人：（现场机构名称及盖章）质检负责人：（签名）日期：
年月日 监理机构意见 复核结果：
□同意进入下一工序□不同意进入下一工序
□同意进入下一单元工程□不同意进入下一单元工程 附件：监理复核支持材料。监理机构：（名称及盖章）监理工程师：（签名）日期：年月日
说明：本表一式份，由承包人填写，监理机构复核后，监理机构份、返承包人份。坝基清理单元工程施工质量验收评定表 单位工程名称 单元工程量
分部工程名称
△围坝填筑工程（2+700～3+800）施工单位
山东水利工程总公司 单元工程名称、部位
▲坝基清理（3+100～3+300）施工日期
2015年1月10日～2015年3月29日 项次 工序编号
工序质量验收评定等级 1 基面清理 优良 2 △基面平整压实 优良 3 6
施工单位 自评意见
各工序施工质量全部合格，其中优良工序占
%，且主要工序达到等级。
单元质量等级评定为：
年月日 监理单位 复核意见
经抽查并查验相关检验报告和检验资料，各工序施工质量全部合格，其中优良工序占
%，且主要工序达到等级。
单元质量等级评定为：
年月日
注1：对重要隐蔽单元工程和关键部位单元工程的施工质量验收评定应有设计、建设等单位的代表签字，具体要求应满足SL176的规定。
注2：本表所填“单元工程量”不作为施工单位工程量结算计量的依据。基面清理施工质量验收评定表 单位工程名称 工序名称、编号
分部工程名称
△围坝填筑工程（2+700～3+800）施工单位
山东水利工程总公司 单元工程名称、编号
▲坝基清理（3+100～3+300）（QYXNHSK-I-3-1-3）施工日期
2015年1月10日～2015年3月26日 项次 检验项目 质量标准
检查（测）记录或备查资料名称 合格数 合格率 主 控 项 目 1 表层清理
坝基表层的淤泥、腐殖土、泥炭土、草皮、树根、建筑垃圾等应清理干净
坝基表层的淤泥、腐殖土、泥炭土、草皮、树根、建筑垃圾等已清理干净 2 坝基内坑、槽、沟、穴等处理
按设计要求清理后回填、压实，并符合本标准5.0.7条的要求
按设计要求清理后回填、压实，并符合本标准5.0.7条的要求。压实度：97%-98.5% 5 100 3 结合部处理
清除结合部表面杂物，并将结合部挖成台阶状
清除结合部表面杂物，并将结合部挖成台阶状 一 般 项 目 1 清理范围
基面清理包括坝身、戗台、铺盖、盖重、坝岸防护工程的基面，其边界应在设计边线外0.3～0.5m。老坝加高培厚的清理尚应包括坝坡及坝顶等
符合设计及规范要求 上游：24.86m-25.06m 下游：29.86m-30.06m 8 100 施工单位 自评意见
主控项目检验点100%合格，一般项目逐项检验点的合格率
%，且不合格点不集中分布。
工序质量等级评定为：
年月日 监理机构 复核评定意见
经复核，主控项目检验点100%合格，一般项目逐项检验点的合格率
%，且不合格点不集中分布。
工序质量等级评定为：
年月日
基面平整压实施工质量验收评定表 单位工程名称 工序名称、编号
分部工程名称
△围坝填筑工程（2+700～3+800）施工单位
山东水利工程总公司 单元工程名称、编号
▲坝基清理（3+100～3+300）（QYXNHSK-I-3-1-3）施工日期
2015年3月26日～2015年3月29日 项次 检验项目 质量标准
检查（测）记录或备查资料名称 合格数 合格率 主 控 项 目 1 坝基表 面压实
坝基清理后应按坝身填筑要求压实，无松土、无弹簧土等，并符合5.0.7条要求 坝基清理后已按坝身填筑要求压实，无松土、无弹簧土等，符合5.0.7条要求
压实度：95.4%-98.4% 13 92.9 一 般 项 目 1 基面平整
基面应无明显凹凸 基面无明显凹凸，平整。施工单位 自评意见
主控项目检验点100%合格，一般项目逐项检验点的合格率
%，且不合格点不集中分布。
工序质量等级评定为：
年月日 监理机构 复核评定意见
经复核，主控项目检验点100%合格，一般项目逐项检验点的合格率不集中分布。
工序质量等级评定为：
年月日
坝基稳定性 第3篇
1.1 地形地貌
坝区处于黄河托克托—龙口峡谷段的出口处。黄河由东向西流经坝区, 河谷为“箱”型, 宽360～400 m。河床大部分为岩质, 两岸为岩石裸露的陡壁, 高度50～70 m。
1.2 地层岩性
坝基地层为奥陶系中统上马家沟组 (O2m2) , 根据岩性和工程地质特征, 可分为3段共11个小层, 岩性见表1。
1.3 地质构造
坝区地层呈平缓的单斜, 总体走向NW315°～350°, 倾向SW, 倾角2°～6°。中小型断层 (Ⅲ、Ⅳ级断裂) 及裂隙是坝址区主要的构造形迹。构造裂隙主要有4组, 以走向NE20°～40°和NW275°～295°两组相对较发育, 走向NE70°～80°和NW300°～355°两组次之。
1.4 风化与卸荷
坝区岩体风化作用以物理风化为主, 化学风化相对较微弱。两岸和河床岩体均有一定程度的卸荷, 卸荷带厚度大体与弱风化带相当。左岸弱风化带平均厚度为3.8 m;右岸局部存在强风化, 平均厚度3.2 m, 弱风化带平均厚度4.5 m;河床部位弱风化带平均厚度3.2 m。
1.5 含水层类型
根据埋藏条件和含水介质特征坝址区地下水划分为O2mundefined岩溶裂隙潜水、O2mundefined岩溶裂隙承压水和O2mundefined岩溶承压水三类。
O2mundefined岩溶裂隙潜水:含水层厚度2.60～15.58 m, 在坝线附近残留小部分, 以上被剥蚀掉, 以溶隙、裂隙含水为主, 属于弱—中等透水性岩体。水位基本与河水位持平。
O2mundefined岩溶裂隙承压水:含水层厚40.00～43.80 m, 在河床坝线处顶板埋深2～16 m, 属于弱—中等透水性岩体, 其相对隔水顶板为O2mundefined薄层灰岩夹泥化夹层, 厚度0.80～1.45 m。水位在864.4～864.6 m之间。
O2mundefined岩溶承压水:含水层总厚度19.22～20.44 m, 在坝线河床处埋深59～70 m。以溶孔、孔洞含水为主, 裂隙和溶隙不发育。本层岩体透水性不均一。承压水位在864.5 m左右。O2mundefined、O2mundefined层为相对隔水顶板, 总厚13～15 m。
1.6 岩体 (石) 物理力学性质
1.6.1 岩石力学特征
O2mundefined、O2mundefined、O2mundefined层岩性相同, 均为致密坚硬岩石类, 其饱和抗压强度平均值为87～120 MPa。
O2mundefined、O2mundefined层岩性为薄层灰岩和薄层白云岩, 饱和抗压强度平均值分别为104 MPa和125 MPa, 岩块弹性模量平均值分别为85.67 GPa和44.09 GPa, 属于致密坚硬岩石。
O2mundefined层岩石干容重平均值为24.8 kN/m3, 干抗压强度平均值为29 MPa, 饱和抗压强度平均值为17 MPa, 属于软岩, 并为易软化岩石。
1.6.2 岩体力学特征
O2mundefined、O2mundefined、O2mundefined:新鲜岩体具有较高的强度, 且各向异性不明显。作为河床坝基主要持力层的O2mundefined层, 其垂直静弹性模量平均值为18.07 GPa, 水平方向为20.20 GPa;垂直方向变形模量平均值为10.24 GPa, 水平方向为10.94 GPa。
O2mundefined、O2mundefined层薄层灰岩、白云岩岩体力学强度相对稍低, 且各向异性较明显。以点荷载强度为例, 平行层面方向点荷载强度仅为垂直层面方向的60%～70%。
O2mundefined层岩质软弱, 表现出强度低, 抗变形能力差的特点, 弹性模量、变形模量均较低。该层在坝基下埋深较大。
1.6.3 岩体地球物理特性
弱风化与卸荷岩体:O2mundefined、O2mundefined、O2mundefined层平洞地震波纵波速度平均值为2 120 m/s;O2mundefined层平洞地震波纵波速度平均值为2 290 m/s;O2mundefined层平洞地震波纵波速度平均值为2 010 m/s。
微风化—新鲜岩体:O2mundefined、O2mundefined、O2mundefined层, 平洞地震波纵波速度平均值为4 522 m/s;竖井地震波纵波速度平均值为3 894～4 171 m/s;钻孔声波纵波速度平均值为5 840 m/s。
2坝基岩体分类
依据岩性、岩体风化与卸荷程度、岩体结构类型、岩体纵波速度 (地震波) 、岩体完整性系数和结构面的发育特征等因素和指标, 并重点考虑了软弱夹层分布与性状特征及其对工程的影响, 坝基岩体可以分为三大类六小类 (见表2) 。
3坝基深层抗滑稳定问题
3.1 软弱夹层发育特征
根据勘察期间及施工揭露情况, 坝址区发育有多层软弱夹层, 根据物质组成与成因, 将坝区发育的软弱夹层划分为三类, 即岩屑岩块状夹层、钙质充填状夹层和泥化夹层, 其中泥化夹层又细分为泥质类、泥夹岩屑类和钙质胶结物与泥质混合类, 各类夹层的一般特征和典型夹层编号见表3。
各夹层基本沿层面发育, 其中泥化夹层的延伸性较好, 且厚度较大, 一般厚度5～10 cm, 大于围岩界面起伏度。泥化夹层 (泥化带) 常与两侧的劈理带、节理带构成三元结构。泥质类泥化夹层泥化程度较高, 泥质含量一般在90%以上, 但不均一, 局部含有较多岩屑。泥化夹层中岩屑的矿物成分主要为方解石和白云石, 与围岩相同;泥质物的矿物成分主要为伊利石, 局部含有微量或少量的高岭土和蒙脱石。
3.2 软弱夹层抗剪强度指标建议值
勘察期间进行了大量的室内外试验工作, 采用的试验方法主要有:原位大型抗剪试验 (自然固结快剪、饱和固结快剪) 、室内中型剪试验 (饱和固结快剪) 、原状饱和固结快剪试验和重塑土饱和固结快剪试验。结合软弱夹层性状特征和试验成果, 坝基软弱夹层抗剪强度指标建议值见表4。
注: (1) f、c为纯摩指标, f′、c′为剪摩指标; (2) 泥质类包括:NJ305、NJ305-1、NJ307、NJ307-1等;泥夹岩屑类包括:NJ301、NJ302、NJ303、NJ304、NJ304-1、NJ306、NJ306-1、NJ306-2、NJ308-NJ308-7、NJ401等;钙质充填物与泥质混合类包括:NJ304-2。
3.3 河床坝基深层滑移边界条件
根据河床坝基各种结构面组合和强度特征分析, 河床坝基深层滑移模型为坝后有抗力体的软弱夹层控制形式。
上游拉裂面:滑移体上游方向的拉裂面主要由NE20°～40°裂隙构成。
两侧切割面:滑移体两侧切割面主要由NW275°～295°裂隙构成。
滑动面:由于软弱夹层分布的多层性和性状的差异性, 河床坝基控制性滑动面的确定较为复杂。在河床部位, 由上而下依次发育有NJ306-1、NJ306、NJ306-2、NJ305、NJ305-1、NJ304-2、NJ304-1、NJ304、NJ303等泥化夹层, 其连续性好, 强度低;O2mundefined层上部钙质充填夹层较发育, 竖井揭露到其平均分布间距仅0.8～1.7 m, 其抗剪强度明显低于大坝混凝土/基岩胶结面指标;此外, 尚有个别岩屑岩块状夹层和三级泥化夹层发育。这些夹层分布深度不同, 抗剪强度存在明显差异, 对坝基抗滑稳定的影响程度也不相同。
尾岩抗力体:在河床坝基及坝后抗力体范围未发现倾向上游的缓倾角断层发育。坝区倾向上游的缓倾角裂隙不甚发育。
4针对深层抗滑稳定的处理措施
由于坝基岩层倾向左岸偏下游, 在设计过程中最终选择左岸布置电站厂房, 右岸布置泄洪建筑物的方案, 可使开挖深度和坝基软弱夹层埋藏深度相适应, 减少为挖除软弱夹层额外增加的工程量。
国内外已建和在建的大、中型水利水电工程中, 在坝基存在软弱夹层的复杂地基处理方面, 取得了丰富的实践经验。根据这些经验, 对软弱夹层的处理措施, 应按其产状、埋深、夹层性状及其对坝体的影响程度, 结合工程规模进行研究, 按照施工条件和工程进度, 综合分析确定。已建工程坝基深层软弱夹层已采用而又行之有效的处理措施有明挖、洞挖、大口径混凝土桩, 深齿槽 (坝踵处, 坝趾处) 和预应力锚索等, 其作用归纳起来为以下三大类。
(1) 挖除或截断软弱夹层, 提高坝基岩体的抗剪强度;
(2) 增加尾岩抗力;
(3) 同时提高坝基岩体的抗剪可度与增加尾岩抗力。
龙口水利枢纽坝基及坝肩地层主要由奥陶系马家沟组 (O2m) 及第四系 (Q4) 地层组成。坝区地层中发育有连续性较好的软弱夹层共23层。在河床部位, 地层中的NJ305-1、NJ305、NJ306-1、NJ306-2泥化夹层, 因其埋藏浅, 已经挖除, 因而不控制坝的抗滑稳定。而NJ304-1、NJ304、NJ303则是河床坝基中的控制滑动面, 其摩擦系数f=0.25～0.35, 凝聚力c=10～35 kPa。
由于坝基泥化夹层多且连续性好, 抗剪断强度低, 故大坝深层抗滑稳定问题是本工程的重大技术问题。为确保大坝安全, 本工程设计采取了如下工程措施。
(1) 挖除。对浅层连续泥化夹层 (如NJ305) 因其埋藏浅, 尾岩不能形成对坝体的有效支撑, 采取挖除的方法。
(2) 在坝踵设置齿槽。齿槽底宽12 m, 齿槽深入NJ304下1 m左右, 利用齿槽的抗剪断作用提高NJ304以上各夹泥层的抗滑稳定性, 并利用齿槽控制坝体沿NJ304以下夹泥层滑动。电站及安装间坝段结合厂房开挖, 在坝基中部设置齿槽, 齿槽底宽22 m, 齿槽深入NJ303夹层1 m以下。
(3) 枢纽泄水建筑物采用二级底流消能, 确保尾岩的厚度和稳定。因龙口坝基存在多层泥化夹层, 必须依靠坝趾下游尾岩抗力作用才能维持坝的稳定, 因此, 在一定长度内保护尾岩免遭破坏是十分重要的。为此表孔、底孔采用二级底流消能。为保证抗力体厚度, 选用尾坎式消力池, 一、二级池池底高程分别为858 m和857 m。底孔、表孔一级消力池长分别为75 m和80.34 m, 二级消力池底孔、表孔共用, 池长均为64 m。消力池纵横缝设有止水, 消力池水重有利于增大尾岩抗力。
(4) 加强坝的整体稳定性。龙口坝基分布有多层连续的泥化夹层及不连续的钙质充填物与泥质混合类夹层, 夹层倾向下游及左岸。由于夹层埋藏深度及力学性能的不均一及钙质充填物与泥质混合类夹层的不连续性, 所以各坝段稳定安全度不同。为提高坝的整体稳定性, 将部分坝段间横缝均做成铰接缝, 横缝基础部分共有3段灌浆 (1#～3#、10#～16#、17#～19#共3段) , 使各坝段整体作用加强。
(5) 安装间坝段及岸坡坝段下游利用废渣压重, 增大尾岩抗力。左、右岸下游利用废渣分别回填至高程872.9 m和866.0 m, 除满足布置要求, 还可增大尾岩抗力, 提高两岸边坡坝段及安装间坝段的抗滑稳定性。
(6) 坝基防渗帷幕及抽排系统。坝基设上游帷幕和坝基排水。上游帷幕设主副2排, 主帷幕深入相对隔水层5 m, 上游帷幕向两岸坝肩延伸约50 m。主排水孔深入控制滑动面以下, 确保坝基扬压力符合设计要求。抗滑稳定计算时不考虑抽排作用。
(7) 坝基及尾岩进行固结灌浆, 并在尾岩布置预应力锚索, 加固基岩和尾岩。坝基、尾岩根据岩石条件有针对性地进行固结灌浆处理, 以提高坝基、尾岩的承载能力、整体性和均一性。在底孔、表孔坝段坝趾下游一级消力池前半部布置预应力锚索:即在坝体下游地表20 m范围之内, 通过预应力锚索施加20 000 kN的垂直压力。
5结语
龙口水利枢纽的坝基工程地质条件复杂, 其中软弱夹层发育, 深层抗滑稳定问题为该工程的主要工程地质问题之一。在工程设计过程中, 对该问题充分重视, 进行针对性的设计。在施工过程中, 根据开挖所揭露的软弱夹层实际情况对前期设计进行优化调整。在以后的运行过程中, 仍需对大坝进行必要的变形监测, 发现问题及时分析研究。
摘要：龙口水利枢纽工程是黄河中游的一座二等大 (Ⅱ) 型水利水电工程, 坝基岩体质量较好, 但存在数层近水平的软弱夹层, 影响坝基的抗滑稳定性。简单介绍了坝基工程地质条件和岩体分类, 重点阐述了坝基深层抗滑稳定问题与处理方法。
水库坝基渗流压力观测探析 第4篇
关键词：大坝蓄水,渗流压力,监测
一、坝基渗流压力观测的目的
坝基渗流观测的目的在于了解坝基渗流压力的分布, 监视土石坝防渗和排水设备的工作情况;估算坝基渗流实际的水力坡降, 判断运行期间有无管涌、流土及接触冲刷等渗透破坏的问题;根据渗流压力的分布及大小并结合工程的水文以及地质条件进行坝基渗透稳定性分析。
坝基渗流压力观测也采用测压管、渗压计, 可以根据测点的具体情况选用。
二、观测布置
坝基渗流压力通常是在坝基埋设测压管来进行观测, 如果受到条件限制无法布置测压管, 再选用其他形式的渗压计。
1. 坝基渗水压力测压管应沿渗流方向布置, 每排不少于3根。
2. 渗水压力测点一般应设在强透水层中。若双层地基或多层地基应在强透水层中布置测点, 但在靠近下游坝趾及出口附近的相对弱透水层内也要适当布置部分测点。
3. 为检验防渗和排水设施的作用效果, 在这些设施的上下游都要布置测点, 以了解渗水压力的变化。
4. 为获得坝趾出逸坡降和承压水的作用情况, 需在坝址下游一定范围内布置若干测点。
在均质砂粒石地基中, 具有水平防渗铺盖的均质坝, 观测坝基渗水压力一般布设四根测压管, 一根埋于坝顶上游, 一根位于下游坡, 反滤坝址上下游各埋设一根。对于塑性截水墙或垂直防渗帷幕的心墙坝, 一般在截水墙前后各布设一根测压管', 反滤坝趾上下游各布设一根测压管。具有垂直防渗设施的斜墙坝, 如果粘土截水墙、灌浆帷幕或混凝土防渗墙靠近上游, 测压管可全部布置在防渗设施下游。具有水平防渗设施的斜墙坝, 一般应在土石坝施工时预埋L形测压管进行观测。见图1。
在非均质地基中, 为了有利于资料分析, 一般观测断面布置时宜与浸润线观测断面相重合, 垂直于坝轴线布置至少2~3个观测断面为宜。
双层透水地基, 如果透水性上小下大, 测压管进水管段一律埋人强透水层。必要时还应在坝脚和渗流出口附近的弱透水层中各埋设1根。多层结构的透水地基, 在每层分别埋设测压管, 而且每层不少于3根。可以观测强透水层的渗水压力, 弱透水层的隔水作用。而且在设有出口减压排水措施时, 应按实际需要布置测点观测出口的渗流情况, 见图2。
1——测压管;2——坝体;3——排水体;——砂砾层;5——铺盖;6——防渗体
1——测压管;2——斜墙;3——透水层;4——承压层;5——不透水层;6——防渗体
岩石地基中, 当岩基比较完整、透水性比较小时, 可以仅在坝基面布置测点。对于有局部破碎带、断层、裂隙和溶洞的岩基, 需应该顺着透水走向布置测压管。测压管的进水管段应深入破碎带、断层、裂隙中。
一般在有水平或向下游倾斜的破碎带、断层夹层地基中选若干断面, 每个横断面布置1~3根测压管。如果存在与坝轴线成夹角的透水断层、裂隙, 有产生集中渗漏, 应沿断层或裂隙布置1~3根测压管。
三、测压管的构造及观测方法
坝基测压管的结构和观测基本与观测浸润线的测压管基本相同, 但进水管段较短, 一般小于0.5m。坝基渗流压力观测一般与浸润线同时进行, 但在水位每上涨1.0m, 下降0.5m时增测一次, 以掌握渗流压力随着库水位变化的相应关系。
坝基固结灌浆快速施工技术 第5篇
江西洪屏抽水蓄能电站位于江西省靖安县境内, 下库坝址距县城约40km, 为周调节抽水蓄能电站。下库大坝为碾压混凝土重力坝, 坝顶高程185.5m, 最大坝高74.5m。重力坝基础设置有固结灌浆工程, 其中固结灌浆孔分别设置有间排距3×3m和4×4m两种, 均呈梅花形布置, 其中 (1) ~ (9) 坝段设置有间排距3×3m、孔深为6m的孔合计为920个; (1) ~ (3) 坝段设置有间排距3×3m、孔深为15m的灌浆孔合计为90个; (3) ~ (7) 坝段设置有间排距4×4m、孔深为6m的灌浆孔合计为157个。
根据招标文件地质部分显示, 坝址区构造较发育, 断层共有30条, 挤压破碎带共有34条, 主要为Ⅲ级结构面, 断层及挤压破碎带以NW方向的高倾角为主, 其中延伸较长, 宽度大于0.5m的断层有F3~F8、F12、F21、F26、F31等10条, 该10条断层中最宽为位于下坝线下游河床的F26, 宽1~2m, 为Ⅱ级结构面。
坝线的断层以NW~NWW方向为主, 其走向与坝线交角均较大, 除F12宽0.1~0.5m外其余断层规模均比较小, 宽度均小于0.3m;除F143、F147两条断层倾角缓外, 其余断层倾角均较陡。顺岩层缓倾角挤压破碎带在坝址两岸亦较发育, 主要分布在高程150m以下岸坡, 通过坝线的顺层面缓倾角挤压破碎带较不发育, 挤压破碎带主要发育于左岸, 且为切坡向的中倾角。坝址节理有四组, 坝址岩体上部发育卸荷张开节理, 且连通性较好。
2 施工方案的选择
由于下库大坝固结灌浆和碾压混凝土交叉施工, 坝基固结灌浆施工与碾压混凝土施工干扰大, 直接影响坝体混凝土施工进度。为减少固结灌浆对大坝工期的影响, 拟在下库大坝EL.127m以上6m孔采用Ⅰ序孔无盖重固结灌浆+Ⅱ序孔引管有盖重固结灌浆的施工方法。具体为:在大坝基岩混凝土覆盖前, 对坝基Ⅰ序孔采用无盖重固结灌浆, 待Ⅰ序孔灌浆完毕后, 再进行Ⅱ序孔造孔, 然后采用20塑料管将Ⅱ序孔引管至坝后或监理人指示其他部位, 待其上部坝体混凝土浇筑覆盖后, 待混凝土强度满足灌浆要求后, 进行Ⅱ序孔灌浆。
3 材料与设备
主要施工机械设备见下表1。
4 施工工艺流程及施工要点
4.1 施工工艺流程
灌浆施工程序:抬动观测孔钻孔→固结灌浆孔钻孔 (Ⅰ序) →压水试验→Ⅰ序孔灌浆、封孔→固结灌浆孔钻孔 (Ⅱ序) →引管、封堵→混凝土浇筑→Ⅱ序孔压水试验→Ⅱ序孔灌浆、封孔→固结灌浆检查孔→验收。
4.2 施工要点
(1) 钻孔。固结灌浆孔可采用风钻或其他形式钻机钻孔, 钻孔直径不宜小于38mm。钻孔孔位与设计位置的偏差不宜大于10cm, 钻孔方向、孔深应满足设计要求。
(2) 孔位冲洗及压水试验。孔位冲洗包括钻孔冲洗及裂隙冲洗。钻孔冲洗应使用大水流或压缩空气进行, 排除孔内的岩粉、渣屑, 孔底沉积厚度应不大于20cm;裂隙冲洗应采用压力水进行, 冲洗压力采用灌浆压力的80%, 并不大于1MPa, 冲洗时间至回水清净为止, 或不大于20min。
压水试验在裂隙冲洗后进行, 固结灌浆孔采用简易压水。试验孔数不少于总孔数的5%, 检查孔压水试验采用单点法。
(3) 引管、封堵。灌浆引管采用20塑料管, 灌浆引管插入距孔底30cm, 孔口采用棉絮加m20砂浆封堵密实。
(4) 灌浆压力。设计要求Ⅰ、Ⅱ序孔灌浆压力均为0.4MPa。灌浆过程中应根据抬动监测情况及时调整灌浆压力, 以不发生抬动为原则, 抬动值规定不大于200μm。
(5) 浆液比级和变换原则。固结灌浆水灰比采用2∶1、1∶1、0.8∶1、0.6∶1四个比级, 开灌采用2∶1浆液。浆液变换原则如下:
当灌浆压力保持不变, 注入率持续减少, 或注入率保持不变而灌浆压力持续升高, 不得改变水灰比;当某一比级浆液注入量达到300L, 或注浆时间达到30min, 而注入率和灌浆压力均无显著变化时, 应加浓一级水灰比;当注入率大于30L/min, 根据施工具体情况越级变浓。灌浆。固结灌浆采用全孔一次灌浆法。在设计压力下, 注入率不大于1L/min时, 持续灌注30min, 即可结束灌浆。抬动观测。抬动观测孔安装抬动观测装置, 抬动观测装置采用百分表进行观测, 抬动值不大于0.2mm。封孔。固结灌浆封孔采用“全孔灌浆封孔法”。全孔灌浆完毕后, 单位工程灌浆结束后, 抬动观测孔、压水试验孔等亦进行封孔处理, 其封孔方法及要求同固结灌浆孔。固结灌浆质量检查。固结灌浆质量检查采用钻检查孔进行单点压水试验的方法。检查孔的数量不宜少于灌浆孔总数的5%, 检查结束后应进行封孔和灌浆。
压水试验在灌浆结束后3d进行。压水试验透水率q≤5Lu为合格。要求孔段合格率在85%以上, 不合格试段的透水率值不超过设计规定值的150%, 且不集中, 灌浆质量可认为合格。
5 工程监测及评价结果
下库大坝坝基固结灌浆施工期间无安全事故, 同时根据监测单位提供的灌前、灌后声波监测数据, 均满足设计要求, 即该施工方法是合理的, 该施工方法保证了施工工期及施工质量, 为后续工程施工提供了保障。
6 结论及建议
在确保大坝灌浆质量的前提下, 坝基固结灌浆Ⅰ序孔无盖重+Ⅱ序孔引管灌浆施工工法减少了混凝土钻孔工程量, 避免了在有盖重固结灌浆施工过程中损坏预埋件, 免除了固结灌浆与其它施工部位的相互干扰, 满足了碾压混凝土连续上升的要求, 加快了施工进度。其具体优势如下: (1) 解决了固结灌浆与混凝土浇筑相互干扰的特点, 加快了施工进度。 (2) Ⅰ序孔采用无盖重固结灌浆, 易于观察岩石表面的串、冒浆问题, 便于及时处理。 (3) 避免钻坏混凝土内埋设的钢筋、预埋件、测试仪器等构件。 (4) 节省了直接钻混凝土的费用。但该方法只适用于孔深不大于6m的混凝土重力坝坝基岩石固结灌浆施工。
摘要：为了减少坝基有盖重固结灌浆对大坝混凝土施工进度的影响, 在洪屏抽水蓄能电站下库大坝施工过程中, EL.127m以上固结灌浆6m孔采用Ⅰ序孔无盖重固结灌浆+Ⅱ序孔引管有盖重固结灌浆的施工方法。结果表明该施工方法减少了混凝土钻孔工程量及灌浆干扰, 避免了在有盖重固结灌浆施工过程中损坏预埋件, 满足了碾压混凝土连续上升的要求, 加快了施工进度。
西丰诚信水库坝基帷幕灌浆处理方案 第6篇
西丰诚信水库为粘土心墙土坝, 坝体设计顶宽5.0m, 土坝顶设计高程为262.56, 设计长度为590m。防渗措施采用帷幕灌浆与粘土心墙相结合, 具体为:土坝在粘土心墙以下采用帷幕灌浆防渗, 防渗墙深入相对不透水层5m, 防渗墙最大高度33.4m, 大坝基础防渗帷幕灌浆设计施工范围为0+000-0+590。其主要作用防止水库渗漏。按设计及监理要求, 透水率q≤5Lu。综合经济因素, 采用帷幕灌浆。
2 工程地质概况
西丰诚信水库坝址区由奥陶系黄顶组白色粗粒大理岩夹灰绿色角闪黑云片麻岩, 其间穿插晚古生代似斑状花岗岩和后期侵入的燕山期辉绿岩脉, 上部为第四系覆盖层, 主要由耕植土、碎石土、砾砂、圆砾组成, 厚度在2.80-14.07m。
3 帷幕灌浆施工设计
西丰诚信水库帷幕灌浆区施工范围为0+000-0+590, 灌浆孔孔距为2.0m, 深入相对不透水层至少5m。原设计帷幕灌浆孔385个, 后根据工程施工要求, 实际施工467个。帷幕灌浆孔采用双排和单排3序加密施工, 灌浆采用孔口封闭、孔内循环的灌浆方法施工。
4 设计工程量及完成工程量
西丰诚信水库幕灌浆2005年10月16日开始至2007年5月30补孔施工完毕, 完成钻孔514个, 帷幕灌浆孔467个, 检查孔47个, 帷幕灌浆孔灌注水泥619088.98Kg。
5 施工布置
5.1 施工供电系统。
施工用电由施工现场变压器用杉木杆架设专用线路至施工工作面。
5.2 施工用风系统。
施工用风由空气压缩机通过专用风管送至施工面。
5.3 施工用水系统。
施工用水由潜水泵直接从基坑中抽取。施工排水主要为钻机用水, 由于水量较小直接排在基坑内, 集中统一抽至基坑外。
5.4 制浆系统。
制浆平台根据施工需求搭设在灌浆泵附近, 用槽钢及马道板搭设平台, 占地约70m2, 距地面约0.8m。
5.5 机械设备及施工人员。
根据施工强度, 该施工面共动用机械设备20台, 参与本次施工的人员达59人。
6 帷幕灌浆施工程序及工艺控制
6.1 总体施工程序。
清理施工现场→测量放控制点→由控制点测量放孔位→I序孔→II序孔→I-II序孔→检查孔→补充帷幕灌浆孔。
6.2 单孔施工程序。
钻机对中孔位→整平稳固钻机→造孔→下灌浆花管→拔外管→测孔深、孔斜→下孔口装置→灌浆→机械封孔→人工封孔。
6.3 工艺控制。
6.3.1钻孔。前期采用SGZ-IIIA地质回转钻机施工, 钻孔至设计孔深。由于受工期限制, 后采用英格索兰MZ-200型钻机跟管钻施工, 钻孔孔径为φ150mm。6.3.2灌浆:a.灌浆方法:帷幕灌浆孔采用孔口封闭自上而下, 逐段循环的灌浆, 每段5米, 使全孔各段自行复灌, 不需待凝灌浆方法。b.灌浆压力:灌浆压力见表1。c.灌浆材料、浆液配比及变换标准:灌浆所用水泥由32.5级普通硅酸盐水泥, 对水泥细度的要求为通过80μm, 方孔筛余量不大于5%。灌浆水灰比采用5:1、3:1、2:1、1:1、0.5:1, 在高搅机配置好某一比级的浆比后送至搅拌槽中。根据要求, 在施工过程中测量浆温, 所测浆温均在5℃以上。在帷幕灌浆中严格按要求逐级变浆, 未发现任何串、冒、漏浆时不得越级变浆。某一浆比, 注入量达到600L时, 注入率与初始值之比大于0.8, 则加浓一级浆比, 否则按原比级灌至结束。当0.5:1浆液注入量达到1000L后, 压力及注入率变化不大时, 采用间歇灌浆, 间歇时间为10~20min, 直至达到结束标准。d.灌浆结束标准:在规定压力下, 当注入率不大于0.4L/min时, 继续灌注15min, 或当注入率不大于1.0L/min时, 延续灌注3 0min后结束。e.封孔:灌浆结束后, 用0.5:1的浓水泥浆置换孔内稀浆并提升尾管, 压力达到设计压力后, 屏浆15min后结束。
6.4. 施工质量过程控制。
质量控制检查严格执行“三检一验”制。6.4.1机组内部班组自检。机组班长、记录员控制施工孔孔深段长及灌浆时装置的正确与否、灌浆压力、结束标准等情况。对各环节、施工人员必须服从班长、记录员安排, 施工时记录员必须如实记录施工情况, 确保施工质量。6.4.2机组质检员。检查控制钻孔的孔位、孔斜、方位, 保证准确及时测斜, 并将资料整理分析, 如发现有违反技术要求施工方法, 应及时通知施工人员纠正处理。6.4.3终检人员。对施工的全过程进行质量控制, 对关键工序实施签证制度, 以确保施工满足设计要求, 对施工中出现的异常情况采取有效的措施及时处理并上报项目部。主要工序通知监理工程师验收。
7 灌浆资料统计分析与效果检查
7.1 单位注入量分析。
一期围堰帷幕灌浆施工时按施工次序依次施工的Ⅰ序孔、Ⅱ序孔、Ⅲ序孔, Ⅰ序孔的单位注入量为CⅠ=787.31Kg/m, Ⅱ序孔的单位注入量为CⅡ=395.79Kg/m, Ⅲ序孔的单位注入量为CⅢ=188.87Kg/m, 从单位注入量上看, CⅠ>CⅡ>CⅢ, 递减率分别为49.7%、52.3%。
7.2 单孔平均扩散半径分析。
单孔平均扩散半径R, 采用下述回归公式:
式中:R———扩散半径 (m) ;
V———单位扩散体 (m3/m) ;
g———单位注入量 (Kg/m) ;
1500———0.6:1水泥结石容重。
通过对灌浆资料统计与计算, Ⅰ序孔平均扩散半径RⅠ=1.02m, Ⅱ序孔平均扩散半径RⅡ=0.73m, Ⅲ序孔平均扩散半径RⅢ=0.50m。从扩散半径上看, RⅠ>RⅡ>RⅢ, 符合灌浆规律。最大单孔平均扩散半径为Rmax=1.67m, 最小单孔平均扩散半径为Rmin=0.30m。Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ序孔平均扩散半径为R=0.74m, 大于孔距的二分之一0.50m, 说明帷幕灌浆已形成帷幕。
7.3 检查孔、坑槽检查分析。
帷幕灌浆施工结束后, 共布置了12个检查孔和2个坑槽检查。在检查孔施工过程中, 根据要求采用φ150mm的潜孔钻钻孔, 观察钻孔时孔内有无返水, 在钻孔过程中检21钻孔时孔内有返水, 按照工程监理部文件进行补灌, 注入量为701.85Kg, 单位注入量为161.56Kg/m, 之后根据质安办要求, 在检21两侧增布检查孔检21-1、检21-2, 在下游侧布坑槽检查1#。检21-1、检21-2钻孔、注水均合格。检查孔均按技术要求进行灌浆、封孔。坑槽验收后, 按技术要求进行坑槽回填。
从检查孔q值来看, 除检21孔q值大于5Lu外, 其余均小于5Lu。
7.4 帷幕灌浆孔质量评定。
帷幕灌浆孔在灌浆结束后, 质检工程师、监理工程师根据灌浆的过程控制, 对单孔进行质量评定。质量评定结果为:帷幕灌浆孔467个, 合格孔数为461个, 合格率为98.6%;优良孔数为385个, 优良率为84.1%, 总灌浆长度为9785.9m, 优良灌浆长度为.8269m。
8 帷幕补灌孔施工
后期帷幕灌浆补灌孔是针对岩溶发育部位所进行的帷幕补强灌浆, 施工局部为三排孔, 灌浆方法及浆液变浆标准和前述围堰帷幕灌浆相同, 压力略有加大, 在灌浆工艺上也与前期相同, 由此, 灌浆段集中于岩溶发育段上2.5-5.5m范围, 对沿岩溶发育段的渗流能起到有效的堵截, 降低渗流量。通过灌后与灌前的实际渗流量比较, 该种改进的灌浆方法处理效果较为理想。
9 结论
诚信水库坝基防渗帷幕灌浆和针对集中渗漏点的补强灌浆处理方案是成功的, 达到了该工程对坝基的防渗要求, 对类似在基岩层中的防渗施工采用水泥灌浆施工方法提供和积累了可靠的施工经验和技术参数。
摘要：针对西丰诚信水库坝基帷幕灌浆处理方案进行论述。
关键词：西丰诚信水库,帷幕灌浆,施工
参考文献
[1]DL/T5148-2001.水工建筑物水泥灌浆施工技术规范.
浅议坝基防渗墙渗漏处理措施 第7篇
1 防渗墙漏浆的危害
混凝土防渗墙在施工过程中, 漏浆损失连同堵漏、处理各地段塌坑耗用的材料费、机械费和人工费高达数百万元, 不但造成巨大的经济损失, 同时工程进度、质量和安全也受到严重的影响。因此, 防止漏浆以及采用科学的堵漏方法具有极其重要的意义。
2 堵漏方法
2.1 冲击钻堵漏方法
防渗墙施工中, 遇到地层较稳定, 渗漏不太严重的时候, 可以采用投料、钻具挤压的堵漏方法, 解决渗漏问题。
冲击钻堵漏是在漏浆时, 向孔内投入粘土球 (加各种纤维) 、块石、混凝土等, 用钻具压密后, 停等一段时间, 再用钻具进行挤压、钻进。将比较稠的或带骨料的粘土混合物挤入漏浆的部位。
其中泥浆是钻进施工中必备的材料之一, 泥浆的作用主要有如下几点。
具有护壁的作用:通过泥浆护壁, 使孔壁表面形成一种致密的、透水性很小的泥皮, 使孔壁表面土体由分散度较高的介质胶结成整体, 维护了槽壁的稳定。
具有悬浮和携带钻渣的作用:通过泥浆可以悬浮一定大小的钻渣而不会沉淀, 同时钻渣被泥浆携带排出孔外。
具有冷却与润滑的作用:钻机在钻进时频率可达50次/分钟, 钻头对岩石或土层的冲击、切削、摩擦而产生热能, 很容易引起钻头的升温及磨耗, 通过泥浆可以冷却钻头, 而且能起到良好的润滑作用。
由于泥浆的稠度, 钻具的重量及水文地质条件等各方面的因素, 此种堵漏的方法适用于地质条件简单、影响半径很小、渗漏不严重的防渗墙堵漏施工中。
2.2 地质钻机灌浆堵漏方法
灌浆堵漏是用地质钻机打孔到漏浆的位置, 下设专用的灌浆管路。浆液通过泥浆泵注入裂隙孔洞、卵石层或基岩接触带渗漏层, 经过充填、沉淀、胶结形成与渗漏通道有一定结合力的固体物质。
由于灌浆中采用较高压力, 浆液向四周形成较大的影响半径, 达到充填、堵塞地下水流通道的目的。灌浆材料颗粒较小, 最大颗粒为中粗砂, 在浆液悬浮流动状态下, 可充满大小裂隙, 有良好的可灌性。浆液材料由于加入水泥、膨润土等胶结物, 停等一段时间后, 具有一定的强度。灌浆完毕后在防渗墙施工中能经受冲击震动, 达到堵漏的目的。
灌浆强度的控制, 一般先采用1∶1或0.8∶1的水泥浆进行初灌。如无压、不返浆, 可换水泥砂浆, 加砂量逐步增加, 并适当加入外加剂。根据灌浆的强度, 可采取停停灌灌的方法, 当吃浆量逐渐减少孔口有返浆现象则停灌待凝。再灌1∶1水泥浆, 待凝扫孔后做压水实验, 透水率达到10Lu以下可结束灌浆。
在堵漏灌浆施工中, 根据防渗墙施工特点, 为确保坝体安全, 采用下护壁管, 将管底封死。当地质钻机钻进过程中发生渗漏时, 隔断了防渗墙槽孔中泥浆的串通。保证了槽孔的安全, 也保住了坝体的安全。
此种方法对于地质条件复杂、透水通道、渗漏严重, 一般方法不能解决渗漏时可用此灌浆堵漏法。
2.3 大口径设备堵漏方法
此种方法是在护壁堵漏的原理上创新出来的, 是利用大口径管下入漏浆孔内, 底部用絮凝砂浆砼、粘土等物料封堵, 防止管内外浆面连通, 再利用小直径钻具在管内直接施工, 该工艺除特殊地质情况外, 在部分地段取得了明显成功, 是处理漏浆的一种即经济又简便的方法。
3 堵漏灌浆注意事项
(1) 堵漏灌浆可以在发生渗漏以后马上进行, 也可在槽孔回填后停工期间进行。在槽孔的最后几次堵漏时, 只能用粘土堵漏, 不能用其他块状、纤维状材料填堵, 便于灌浆前的清孔工作。
(2) 在严重漏浆的槽段, 为确保坝体安全, 可以予灌处理来预防塌孔, 就是冲击钻在钻进到一定孔深时, 地质钻机进行钻进、压水试验, 这样可以有目的堵漏灌浆, 可以大幅度减少地质钻机的进尺和施工难度。要随时注意槽孔内泥浆变化, 确保泥浆质量。
(3) 从堵漏灌浆施工全过程看, 处理好一个孔一般3~5天, 灌浆次数需2~4次, 所用台班是比较少的, 可以说在防渗墙施工中影响不大。尤其在防渗墙施工中堵漏灌浆节省了大量的施工时间, 可以达到快速有效的堵漏目的。
(4) 通过地质钻机钻孔, 可以准确地确定漏浆的部位和基岩面的高度及岩性, 为防塌堵漏预案的制定奠定了科学的基础, 也可以避免冲击造孔时穿透强透水层而造成大面积漏浆导致坝体的坍塌。
(5) 堵漏灌浆时经常观察孔 (槽) 边缘是否冒浆, 并采取嵌缝、降压、变浓、限流、限量、间歇等特殊处理措施。
4 结语
在处理坝基防渗墙前, 要根据地质条件的复杂程度、渗漏的严重状况采用合理的措施、切合实际且有效可行的方法与工艺, 以达到满意的处理效果。做到施工质量、进度、成本三控制, 达到工程建设安全的目的。
参考文献
基础灌浆技术在坝基处理中的应用 第8篇
关键词：坝基处理,固结灌浆,帷幕灌浆
1 工程概况
某水库工程由拦河坝、溢洪道、放空洞、发电引水建筑物、发电厂及升压站等土建工程、金属结构设备制作和安装工程以及相应临时工程组成。拦河坝为混凝土面板堆石坝, 坝顶高程187.9m, 防浪墙顶高程189.1m, 趾板底高程132m, 相应最大坝高55.9m。坝顶按一般交通要求布置, 宽5.5m, 长444m。大坝防渗系统由混凝土面板、趾板、“U”形挡墙、岸墙、灌浆帷幕及接缝间的止水组成。
2 基础灌浆施工技术
本工程基础处理工程分为固结灌浆、帷幕灌浆。砼面板堆石坝钻灌遵循先固结后帷幕的原则进行。
固结灌浆孔基岩段长≤6m的孔, 采用全孔一次孔内循环灌注, 基岩灌浆段长8m的孔采用分段孔内循环灌浆法。砼面板堆石坝趾板两排固结灌浆孔, 先下游排固结钻灌施工, 后上游排固结钻灌施工, 排内分两序进行。砼面板堆石坝多排固结孔, 先边排固结钻灌施工, 后中间排固结钻灌施工, 各排内固结钻灌分两序进行。
帷幕孔均采用孔内循环纯水泥浆灌注, 帷幕灌浆基本孔采用自上而下分段钻灌法。帷幕灌浆接触段均单独钻灌并待凝, 段长2m, 其它孔段5m, 终孔段适当加长, 但不超过8m。帷幕孔最后一段的透水率≤5Lu, 否则加深5m, 直至符合要求, 帷幕灌浆分三序进行, 先进行Ⅰ序孔钻灌, 再进行Ⅱ序孔钻灌, 最后进行Ⅲ序孔钻灌。相邻的前序孔的孔深大于后序孔孔深15m, 后序孔方进行施工。
3 固结灌浆施工过程控控制
3.1 固结灌浆施工工艺及方法
趾板固结灌浆施工, 在砼强度达到50%设计强度后开始。固结灌浆浅孔固结采用全孔一次性灌注, 孔内循环灌浆法。深孔固结 (孔深≥8m) 孔采用分段灌注孔内循环灌浆法。砼面板堆石坝趾板两排固结灌浆孔, 先下游排固结钻灌施工, 后上游排固结钻灌施工, 排内分两序进行。多排固结孔时, 先边排固结钻灌施工, 后中间排固结钻灌施工, 各排内固结钻灌分两序进行。
3.2 施工工序
1) 钻孔。固结灌浆及其检查孔均采用YT-24型手风钻造孔, 孔深≥8m的孔采用地质钻机造孔, 造孔均按序次进行。固结钻孔时, 先钻Ⅰ序孔, 待Ⅰ序孔灌后再进行Ⅱ序孔的钻进。砼面板堆石坝趾板固结钻孔孔深为6m, 左岸趾板▽170以上的固结孔深为5m。钻孔结束后均经监理验收在钻孔验收单签字认可。各部位固结孔的孔位、孔向和孔深均满足设计要求。固结孔在钻孔结束后及时进行钻孔冲洗, 冲净孔内岩粉、泥渣;
2) 冲洗。钻孔结束后及时用钻进的清水进行孔壁冲洗, 直至孔口返清水为止。各固结灌浆孔在灌前均作裂隙冲洗, 当邻近有正在灌浆的孔时不进行裂隙冲洗。裂隙冲洗方法采用压力水冲洗法。裂隙冲洗的压力为相应灌浆压力的80%。冲洗完成后24h内没有进行灌浆的, 在灌浆前重新进行裂隙冲洗;
3) 压水。固结灌浆检查孔作单点法压水试验, 基本孔压水按固结灌浆单元总孔数的5%选取, 在灌前进行压水试验, 试验压力为灌浆压力的80%;
4) 制浆。灌浆所用水泥的强度等级为42.5, 使用的水泥不受潮结块、出厂日期不超过3个月。灌浆用水为砼拌制用水, 拌浆的温度不高于40℃。在固定机房中, 用高速搅拌桶拌制所灌水灰比水泥浆, 并用比重秤对水泥浆进行测定;
5) 灌浆。分两序施工、记录, 采用孔内阻塞、孔内循环, 单孔灌注法。浅孔固结孔选用全孔为一段灌浆法, 其阻塞器阻塞在砼与基岩接面0.3m以上, 砼面板堆石坝固结灌浆压力为0.4Mpa。深孔固结, 分段方法为上3下5;灌浆压力上段为0.4Mpa, 下段为0.45Mpa。各孔的灌浆连续进行。开灌前根据压水试验成果备足灌浆材料。若因故中断按规定要求进行处理, 并如实记录中断灌浆的时间、原因、处理措施、处理效果以及对灌浆质量的影响程度等情况。在设计灌浆压力下, 单孔注入率不大于1L/min, 继续灌注30min后, 灌浆结束。
6) 封孔。灌浆结束后, 排出孔内稀浆, 用M10水泥干性砂浆人工捣实, 并浆孔口抹平, 深孔采用全孔灌浆封孔法。
4 帷幕灌浆施工过程控制
4.1 帷幕灌浆施工工艺及方法
砼面板堆石坝帷幕灌浆在该部位固结灌浆结束后进行。帷幕灌浆分三序进行, 先进行Ⅰ序孔钻灌, 再进行Ⅱ序孔钻灌, 最后进行Ⅲ序孔钻灌。帷幕孔采用孔内循环纯水泥浆灌注, 帷幕灌浆基本孔采用自上而下分段钻灌法。帷幕孔孔径Φ59mm。帷幕灌浆接触段均单独钻灌并待凝12h, 接触段段长2m, 其它基本孔段5m, 终孔段适当加长, 但不超过8m。帷幕孔最后一段的透水率≤5Lu, 否则应加深5m, 直至符合要求。
4.2 过程控制
1) 放样。由测量人员用测量仪器测放各工作面的钻灌控制点;
2) 定位。施工技术人员以测量仪器测放的控制点或实际混凝土浇筑分缝线桩号为基准, 根据孔位布置确定帷幕灌浆孔位, 孔位偏差不大于10㎝;
3) 预埋。所有帷幕孔均按放样尺寸预埋用以固定地质钻机或固定移动钻机平台的拉筋钩。
4) 钻孔。帷幕灌浆在相应的部位固结灌浆结束后进行。帷幕灌浆均在盖重混凝土强度达到50﹪后才开始进行钻孔灌浆。钻孔按先后次序及要求进行, 其孔深、孔径、孔向、孔位等均符合设计或规范要求, 并在钻孔结束后及时验收, 填报钻孔验收单。砼面板堆石坝部份按河床、左岸、右岸分别独立编号。河床自左到右, 左岸自下往上, 右岸自下往上的顺序进行编号。增设的只帷幕孔按增W1′、增W2′编号。
5) 测斜。设计孔深>20m的帷幕孔钻孔, 原则上在钻孔完成后进行测斜, 所有测斜孔要做好测斜原始记录, 计算测斜成果并进行成果汇总。垂直孔或顶角小于5°的帷幕灌浆孔;
6) 冲洗。帷幕孔各孔段均在灌浆前先进行钻孔冲洗, 后进行裂隙冲洗。钻孔冲洗采用压力水由导管导入孔底由底往外冲洗, 回水清净结束, 钻孔冲洗结束孔内沉积厚度均不超过20㎝;
7) 压水。各帷幕灌浆段在灌浆前均进行了简易压水试验。先导孔均自上而下进行正规单点法压水试验;
8) 制浆。灌浆水泥采用42.5#不受潮结块的新鲜普通硅酸盐水泥, 用水同拌制混凝土的水。纯水泥浆的搅拌使用普通搅拌机, 搅拌时间大于30s, 浆液自制备至用完时间, 普通水泥浆液≤4h, 浆液温度保持在5o~40o之间, 超过规定时间和温度予以舍弃。配制的浆液比重与标准比重偏差均控制在±0.01以内;
9) 灌浆。在确保基础岩体及趾板不被抬动的前提下, 尽量提高帷幕灌浆的压力。灌浆时一般尽快达到设计压力, 当灌浆压力保持不变, 注入率持续减少时, 或当注入率不变而压力持续升高时, 不改变水灰比。帷幕灌浆在规定的压力下, 灌浆孔段注入率不大于1L/min时延续灌注60min (自上而下) 或30min (自下而上) 结束。帷幕接触段及遭遇灌前涌水、灌后返浆和地质条件复杂等情况时均采取闭浆、待凝措施, 待凝时间根据具体情况确定, 接触段为12h;
10) 封孔。各孔灌浆结束均及时进行封孔, 封孔采用分段灌浆浆封孔法和全孔灌浆封孔法。
5 结论
拦河坝坝基灌浆处理工程固结灌浆和帷幕灌浆结束后, 自评合格率100%, 质量完全符合设计及规范要求。
参考文献
[1]叶锋, 阮雪茵.大坝基础灌浆在台州市水库除险加固工程中的应用[J].浙江水利水电专科学校学报, 2009 (6) .
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