武都引水工程围堰防渗施工设计修改完整版.docx
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武都引水工程围堰防渗施工设计修改完整版
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武都引水工程围堰防渗施工组织设计
1工程简况
武都水库坝址距武都镇4.0km，是已建成的武都引水一期和待建的二期灌溉工程的水源工程，主体工程上、下游围堰采用混凝土面板土石过水围堰。
上游土石过水围堰位于峡谷进口处，距坝轴线约108m，混凝土面板堰顶高程为586.0m，挡10年一遇（10月～次年5月）的枯期流量801m3s。
围堰顶宽12m，堰顶长237m，最大堰高21.2m，采用现浇砼和预制砼楔形板块作为过流面保护材料。
截流戗堤布置于上游围堰的下游侧，作为上游围堰堰体的一部分。
围堰下游侧设1:
5的泄流陡槽段，再接6m宽的堰后平台，平台高程574.2m，在堰后平台坡脚部位设有两排旋喷桩，要求深入基岩0.5m，最大深度达到22m。
平台以下部分边坡为1:
1.5，采用现浇砼护坡，另在堰脚部位设置宽15m，厚度为2m的大块石串作为消能防冲区。
围堰上游迎水面边坡为1:
1.6，采用钢筋笼护坡、护脚。
自溃式土石子堰设在砼面板土石围堰的上部，由于围堰的布置场地受限制，采用“披纱”形式。
子堰顶高程594.4m，顶宽8m，挡2年一遇的全年流量1870m3s，土石子堰设计边坡迎水面1:
1.5，背水面1:
2.0。
下游土石过水围堰位于坝轴线下游约220～280m处，两年一遇全年洪水相应的下泄流量为1242.1m3s，下游围堰的设计挡水高程为574.4m，堰顶高程为576.0m，顶宽10m，堰顶最大堰高为6.4m，围堰轴线总长约152m，防渗线总长约190m，围堰迎水面边坡为1:
1.5，背水面边坡为1:
5，在围堰的上、下游面和顶面都采用钢筋混凝土面板护面，另外打排水孔满足透水需要，该面板厚度为1m。
为保证围堰坡脚不受冲刷，在坡脚部位设置钢筋石笼防冲，防护范围为5m，厚度为1m。
围堰河段枯水期水面宽94m，水深2.0～4.5m。
河床覆盖层厚7.5～20m，上部为alQ42卵砾石夹砂层，厚7.5～11m，不均匀系数为40，渗透系数K=2.9×10-2～8.1×10-1md，属强透水层，其中，3.5m以下为大孔层结构，即卵石粒径较大，并夹有砂层透镜体，N120重型动力触探测试，alQ41层上部N120锤击数为4～12lOcm（3.5m以上为4～6击）。
覆盖层下部为alQ41半胶结卵砾石层，渗透系数K=1.56×10-2，属强透水层，局部地段有架空结构。
下伏基岩为D25-4白云灰岩、D25白云岩、D26-1砾状灰岩、D26灰岩等，弱风化带厚3～16m。
据钻探资料，河床岩体中未发现岩溶洞穴，但岩体中发育有溶蚀裂缝，岩体透水率为q=5～29Lu，弱透水～中等透水层，厚度24～40m，其底界高程530～560m。
2围堰防渗方案
根据投标设计，上游围堰的防渗型式为：
堰体576.0m高程以上采用土工织物防渗，堰体576.0m高程以下及堰基砂砾石层采用塑性砼防渗墙，墙下基岩部分及左右岸采用帷幕灌浆。
灌浆帷幕左岸接到永久的防渗帷幕，右岸接到相对不透水层F5断层上，形成封闭防渗线。
下游围堰的堰体和堰基防渗均采用高压喷射灌浆，防渗下限高程为556.35m。
考虑到施工工期、地质条件等因素，参照近几年国内围堰防渗的成功经验，围堰防渗方案作如下调整：
上游围堰堰体576.0m高程以上采用土工织物防渗，堰体576.0m高程以下及堰基砂砾石层采用高压旋喷灌浆结合可控性塑性灌浆，墙下基岩部分及左右岸采用帷幕灌浆。
下游围堰的堰体和堰基防渗均采用高压旋喷灌浆结合可控性塑性灌浆。
经采用上述措施后，局部地段仍达不到要求的，采用塑性灌浆补强。
其上、下游围堰堰体和堰基防渗施工孔位布置见图1。
具体防渗方案及工程量分别见表1、表2。
表1围堰防渗方案说明
施工部位
防渗形式
施工要求
上游围堰
堰体及堰基覆盖层：
单排旋喷灌浆+双排塑性灌浆
墙下基岩及左右岸：
帷幕灌浆
龙口及大块石架空段：
根据情况加密塑性灌浆
按照先下游再上游后中间的排序施工，排内相邻先序孔施工完即可施工后序孔；上游排塑性灌浆Ⅲ序孔周边先序塑性灌浆和高喷灌浆孔均达到正常结束标准，则该孔可不施工；中间排孔周边先序排孔均达到正常结束标准，则该孔可不施工。
下游围堰
堰体及堰基覆盖层：
单排旋喷灌浆+双排塑性灌浆
龙口及大块石架空段：
根据情况加密塑性灌浆
表2围堰防渗工程量表
施工部位
项目
单位
工程量
备注
上游围堰
高压旋喷灌浆
m
4220
最大深度35m
塑性灌浆
m
6330
最大深度35m
帷幕灌浆
m
3540
钻孔5650m
高压旋喷灌浆（堰脚）
m
1960
最大深度22m
下游围堰
高压旋喷灌浆
m
3145
最大深度20m
塑性灌浆
m
4718
最大深度20m
3施工布置
3.1施工供风
上游围堰防渗施工布置3台750型空压机供高喷孔造孔，分别布置于钻机附近，另加一台风量为12m3min的电动空压机供高喷灌浆，可布置于2高喷台车的中部。
下游围堰布置2台750型空压机供高喷孔造孔，分别布置于钻机附近，另加一台风量为9m3min的电动空压机供高喷灌浆，布置于高喷台车附近。
3.2施工供水
施工用水由抽水机自涪江河内直接抽取，采用φ75钢管作为主供水管线沿围堰轴线通长布置。
再通过橡胶管接至各施工部位。
上游围堰施工高峰期用水量约为30m3，由监理工程师进行鉴定确认后终孔。
（4）钻进方法：
先采用冲击跟管钻至基岩面，再用地质回转钻机造孔，按要求对基岩进行取芯。
钻进过程中准确记录遇块石、基岩的具体深度。
一个单元（部位）先导孔完成后作剖面图。
（5）先导孔兼作高喷Ⅰ序孔，取芯完成后按设计参数立即进行高喷作业。
4.3高压旋喷灌浆施工
4.3.1施工方法
围堰喷射灌浆为两（或三）管法高压旋喷工艺。
其施工工艺流程为：
测量放样→钻机就位→跟进套管钻至基岩1.0m→下入带条形孔的护壁花管→起拔套管→喷射灌浆台车就位→下入喷管→旋转提升→高压喷射灌浆台车移位→回填封孔。
4.3.2施工参数
施工参数经试验确定，高压旋喷灌浆暂按表3试行。
表3高压喷射灌浆参数表
参数及条件
两管法
三管法
水
压力（MPa）
35～40
流量（Lmin）
70～80
喷嘴数量（个）
2
喷嘴直径（mm）
1.7～1.8
气
压力（MPa）
0.7～1.0
0.7～1.0
流量（m3min）
1.0～1.5
1.0～1.5
气嘴数量（个）
2
2
环状间隙（mm）
1.0～1.5
1.0～1.5
浆
压力（MPa）
35～40
0.8～1.0
流量（Lmin）
80～110
70～100
密度（gcm3）
1.5～1.6
1.7～1.8
浆嘴个数（个）
2
2
浆嘴直径（mm）
2.0～3.2
6～10
孔口回浆密度（gcm3）
不小于1.3
不小于1.2
提升速度（cmmin）
卵（碎）石层
8～15
5～10
砂土层
15～20
10～15
旋转速度（rmin）
8～20
5～15
4.3.3施工材料和灌浆浆液
（1）施工材料
①水泥
高压喷射灌浆水泥采用不低于32.5MPa的普通硅酸盐水泥。
每批水泥按要求进行检测，符合设计要求方可使用。
②水
高压喷射灌浆用水满足混凝土拌和用水要求。
③掺和料及外加剂
根据工艺试验和施工中的具体情况需要，掺加有关掺和料和外加剂，其掺量通过现场试验确定，使用前报监理工程师批准。
（2）灌浆浆液
高喷灌浆浆液一般采用纯水泥浆液，根据施工实际情况和监理工程师指示选用其他浆液或掺加掺合料等，并经试验确定，两管法纯水泥浆液拟定水灰比为1∶1～0.8:
1，浆液比重1.50～1.60gcm3。
三管法纯水泥浆液拟定水灰比为0.6:
1～0.5:
1，浆液比重1.70～1.80gcm3。
4.3.4造孔
（1）根据设计桩位布置及现场控制点，由技术人员现场放出具体孔位并明确标识，孔位中心偏差不大于5cm。
（2）将钻机移至设计孔位，加高垫平稳固后用水平仪检查钻机水平度调整到水平状态后方可开孔。
（3）采用MGY-100等型锚固钻机配偏心钻头回转跟管冲击钻进至设计孔深，起钻置入带条形孔的护壁花管，用拔管机拔出套管并保护好孔口，防止异物掉入孔内，钻孔次序与灌浆次序一致，分Ⅰ、Ⅱ两个次序进行。
（4）钻孔完成后进行孔斜和孔深测量，由质检人员进行工序验收，检测孔深达到设计要求、孔底偏斜率≤1.5%以后方可终孔，并经监理工程师验收签证，否则进行纠偏或加深。
4.3.5高压喷射灌浆
（1）注泥浆：
高压喷射灌浆前，对已钻高喷孔注入泥浆（粘土浆或膨润土浆），直至孔口返浆为止。
（2）高压喷射灌浆台车就位：
使用液压步履装置使高压喷射灌浆台车的井口装置对准孔口，然后升降液压支腿调平台车，并进行试喷检查，各管路及机械正常，各参数均达到要求后方可下入喷杆。
（3）喷杆下入：
利用卷扬机提起喷杆，使喷头通过井口对准孔位中心，将喷杆放入孔内直至孔底。
（4）制浆：
使用ZJ-800型高速搅拌机制浆，搅拌30S后，放入1m3的贮浆桶中（贮浆桶上安装过滤网对浆液进行过滤），用比重称或比重计测量浆液比重，符合要求后，进行喷灌施工。
（5）喷射提升：
两管法先开动高压泥浆泵供浆，然后开动空压机供气；三管法先送高压水，再送水泥浆和压缩空气。
静喷约30s，检查各参数均符合设计要求，测定孔口返浆密度达到要求（两管法1.3gcm3，三管法1.2gcm3）后，按设计规定的提升速度和旋转速度，开始边旋转边提升，当离设计墙顶高程1.0m时放慢提升速度，到达墙顶后静喷30s。
（6）注浆：
喷射灌浆结束后，取出喷射器具（喷头与喷杆），在孔口向该孔继续注浆直至浆液液面不再下降。
（7）机具清洗：
每喷射完一孔后，用清水冲洗机具及喷杆喷头，以免管路堵塞。
4.3.6特殊情况处理
（1）钻孔过程中，若遇有大块石集中带或漏水量大的地段，在喷射灌浆之前，先回填有级配的砾石、砂、粘土，使该地层的大孔隙减少，在灌注稳定性浆液或水泥砂浆至不吸浆后，再进行水泥浆喷射。
（2）喷射中断
在喷射过程中，因故中断，中断时间超过30分钟，准确记录中断位置，复喷时，将喷杆下入中断处以下30～50cm复喷搭接，如喷杆下不到位，采取扫孔再喷射的措施。
喷射过程中，发现喷嘴被堵等现象时，立即取出喷具，处理畅通后，将喷具插入已喷段内30～50cm进行重新喷射。
（3）遇耗浆量大，孔口不返浆或返浆浓度偏低的孔，采取下述措施处理：
①先静喷及加浓浆液，直至孔口返浆正常后才开始旋转与提升喷具。
②上下反复喷射，或在浆液中加入适量的速凝剂，缩短凝结时间，使浆液在一定地层范围内凝固，同时增大注浆量，直至正常为止。
（4）若冒浆过大，采取提高喷射压力，加快提升速度，但应经现场监理工程师批准，同时对冒出地面的浆液进行过滤、沉淀除去杂质，再予以回收利用。
4.4塑性灌浆施工
4.4.1施工工艺流程
场地平整→测量放样→设备就位→一次钻孔至设计孔深→第一段灌浆→起拔钻杆→第二段灌浆→起拔钻杆→… …→终孔段灌浆→结束灌浆→封孔。
4.4.2钻孔
采用XY-2或XY-2PC型地质钻机配Ф46mm金刚石或合金钻头回转钻进，并一次钻至设计孔深。
钻孔孔位、孔深、孔斜满足要求。
钻孔孔深以实际施工时钻入基岩1.0m为准。
4.4.3灌浆
（1）灌浆顺序和方法
相邻先序孔施工完，即可施工后序孔，灌浆采用自下而上分段、纯压式灌浆工艺，灌浆分段长度为2.0～3.0m。
（2）灌浆材料和浆液配合比
①灌浆材料
水泥：
采用不低于32.5MPa的普通硅酸盐水泥，其质量须符合设计技术标准，不使用受潮结块水泥。
粉煤灰：
细度和质量满足一级粉煤灰要求
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