病险水库大坝加固技术和施工

病险水库大坝加固技术和施工1病险水库防渗加固综合技术对已成坝加旋喷盖板火成岩地质、基岩帷幕灌浆卡斯特地质、级配料灌浆重建严格科学的级配料结构病险水库防渗加固综合技术扬压力过大失稳溢洪闸地基渗透变形破坏,土坝坝体变形渗透破坏接触带冲刷基岩漏水渗透变形沙卵石地层渗透变形坝后反滤堵塞坝内埋管接触冲刷高压喷射灌浆、基岩帷幕灌浆劈裂灌浆技术高压喷射灌浆技术高压喷射灌浆技术压力灌浆堵洞高压喷射灌浆重做截渗环,振动沉模技术概述一般土坝断面图12土坝坝体劈裂灌浆土坝坝体劈裂灌浆裂浆技术应力场劈裂灌浆原理几何形状图1土坝横断面垂直变形等值线示意图图3土坝横断面垂直应力等值线示意图图4土坝横断面三个主应力示意图图2土坝横断面水平位移等值线示意图概述××坝应力、变形图2б1б3б23劈裂灌浆和充填灌浆的差异劈裂灌浆应力场、渗流场分布规律以劈裂为主劈裂灌浆和充填灌浆的差异理论根据适应范围工艺压力浆料作用效果P=r′h′σ3=△P＋r′h′最后达到应力平衡劈裂灌浆全孔灌注、先从小主应力面劈开，充填灌浆→地基灌浆渗透充填充填灌浆适于局部充填劈裂灌浆适于全坝体变形渗透破坏严重充填灌浆分段以利充分渗透充填充填灌浆靠自重泥浆压力劈裂灌浆由应力场决定充填灌浆粘粒含量越大越好，以利渗透劈裂灌浆严格颗料组成比例→强度充填灌浆只充填已开口的洞穴裂缝劈裂灌浆建立帷幕调整应力充填灌浆只充填局部空洞裂缝劈裂灌浆解决了渗透和变形破坏灌浆压力，裂缝冒浆孔tp4劈裂灌浆和充填灌浆的相同点劈裂灌浆和充填灌浆的相同点充填渗透劈裂补充小主应力劈裂灌浆和基岩灌浆差异原理基岩灌浆，充填渗透劈裂灌浆，劈裂充填工艺基岩灌浆，分段灌注劈裂灌浆，不分段灌浆压力基岩灌浆严格控制劈裂灌浆不控制，加大压力对象基岩灌浆，半无限体，原状岩土劈裂灌浆，人工填筑的梯形断面优缺点基岩灌浆，可控性差，靠加密孔控制方向劈裂灌浆，泥浆压力和坝体内应力场自动调整5劈裂灌浆的主要作用石榴潭水库灌浆期大坝横裂缝图3石榴潭水库灌浆期纵向裂缝图4劈裂灌浆的主要作用建立防渗帷幕解决坝体渗透稳定调整坝体内应力解决坝体变形稳定沿坝轴线布孔压力泥浆劈开坝体营造防渗泥墙帷幕压力泥浆沿小主应力面劈裂、挤压、渗透释水、固结，弱应力得到补充,强应力释放,降低应力水平灌浆压力和坝体裂缝由坝体内部应力场确定石榴潭水库裂缝实例左岸坡右岸坡注：为灌浆期间坝体产生的纵横向裂缝；注：为灌浆期间坝体各部位发生的冒浆点向裂缝；灌浆期间出现的纵、横向裂缝6固结度计算公式：劈裂灌浆主要工艺主要工艺少灌多复，八个控制每次间隔时间以固结度大于80％为准每孔灌浆不少于五次，发挥浆坝互压作用,次复灌保持坝顶不劈开灌浆压力：初灌和前两每次灌浆坝肩位移不大于2cm每次灌浆裂缝宽度不大于2cm每次灌浆坝肩位移回弹比大于0.5每次灌浆量0.5～1.0m3/m控制坝顶不冒浆控制终灌标准%100)1(1rhhrrhPU7劈裂灌浆工程照片福建亚湖水库海南半岭水库广东石榴潭水库福建亚湖水库8黄前水库劈裂灌浆后20天坝体内小主应力增量分布图4西部水库劈裂灌浆浆脉孔隙压力消散过程图6山东省黄前水库9西部水库劈裂灌浆浆脉孔隙压力消散过程图6西部水库劈裂灌浆浆脉孔隙压力消散过程图6西部水库劈裂灌浆浆脉孔隙压力消散过程图6山东省西埠水库10劈裂灌浆的新发展及存在的问题西部水库劈裂灌浆浆脉孔隙压力消散过程图6西部水库劈裂灌浆浆脉孔隙压力消散过程图6劈裂灌浆的新发展用,打消了一些顾虑带对抗渗和应力调整的作验证了压力泥浆营造的防有限元和有限差分的应用,70m以上的高坝黄土坝。→窄心墙坝。中低坝→适用范围均质坝→宽心墙劈裂、浅劈防白蚁等由对坝体的劈裂到地基的广东石榴潭水库劈裂灌浆期间的裂缝发展甘肃巴家嘴70m坝高黄土坝，湖北张家嘴地面以上60m坝高，窄心墙坝1:0.16劈裂灌浆存在的问题在理论上研究不够，至今在劈灌和充灌，劈灌和地基灌浆混渚不清，一些顾虑尚未解除，怕劈坏了大坝，高水位怕管涌，泥墙太薄不持久，泥浆不固结硬化等设计和施工队伍远不适应，大部分施工队伍对劈裂灌浆工艺不掌握,出了不少问题SD266－88规范已远远不适应，需要尽快修改。11振动沉模防渗板墙砼超薄墙概述西部水库劈裂灌浆浆脉孔隙压力消散过程图6西部水库劈裂灌浆浆脉孔隙压力消散过程图6适应条件振动沉模防渗板墙砼超薄墙概述灌浆提升成墙。将空腹板沉入地层,靠振锤的机械振动,原理工艺单模板－套接成墙双模板－沿轨道相接成墙双模板优点造墙速度快80m2/8小时槽孔之间不开叉、无接缝140元/m2～170元/m2造价低,厚10cm～20cm的卵砾石层。淤泥、粘土、沙、含少量缺点不适宜砂卵石地层不能入岩目前深度20m沉入地层硬度小于标贯20击贺庄水库贺庄水库概述概况，已正常运行28年透水，1972年建成，1976年完成劈裂灌浆沙土混合，人工堆积成坝，未碾压，严重基岩第三系沙岩不透水。坝顶以下5m，砾均质土石混合坝，坝高25.5m，长1047m，破坏情况理技术线出逸点大部分半坝高以上，已停止蓄水。计平均沉降量1.78m，沉降比8.4%，浸润填土压实度0.85，出现大量纵横向裂缝，累处理技术梅花形布孔孔距3m，为充填灌浆。孔深18m，终孔距都是5m。坝顶以下5m，深至坝底,两边各距1.0m布付排孔，付排坝体劈裂灌浆，沿坝轴线布主排孔一排，孔效果包裹。浸润线出逸点已降至地面以下2m。砾石层各孔隙都被泥浆充填，大块石被泥成封闭帷幕，副浆脉厚平均20cm，上部砂形成主浆脉厚平均25cm，竖直连续，已形贺庄水库大坝横剖面图18工程实例贺庄水库大坝横剖面图1812振动沉模防渗板墙砼超薄墙概述西部水库劈裂灌浆浆脉孔隙压力消散过程图6西部水库劈裂灌浆浆脉孔隙压力消散过程图6成墙的完整性无接缝不开叉地质的不均匀,偏心受力单板工作机的误差,尤其下楔体振板沉入一定深度的不可控性振板表面的对称光滑度双板沿轨道下沉不开叉开叉单板双板机理浆向低势能沙浆槽侵蚀因振动引起的高动能泥近沙浆,侵蚀稍轻。浆,侵蚀严重,双板只上提靠单板:因下沉上提都靠近沙双板加保护无接缝产生。防止了高能泥浆的侵蚀，振板一侧轨道示意图振板沉入示意图13高能泥浆侵入沙浆槽的动向示意图西部水库劈裂灌浆浆脉孔隙压力消散过程图6西部水库劈裂灌浆浆脉孔隙压力消散过程图6ABA沙浆砼施工顺序14西部水库劈裂灌浆浆脉孔隙压力消散过程图6西部水库劈裂灌浆浆脉孔隙压力消散过程图6浙江西险大塘开挖深度9.67m济南机场试验现场15高压喷射灌浆技术西部水库劈裂灌浆浆脉孔隙压力消散过程图6西部水库劈裂灌浆浆脉孔隙压力消散过程图6基本原理高能射流破坏土层升扬置换颗粒筛选搅拌成墙高压喷射灌浆技术喷射方式单管双管三管主要工艺定喷摆喷旋喷概述16高压喷射灌浆过程示意图西部水库劈裂灌浆浆脉孔隙压力消散过程图6西部水库劈裂灌浆浆脉孔隙压力消散过程图6高压喷射灌浆过程示意图17高压喷射灌浆凝结体结构形式高压喷射灌浆优点西部水库劈裂灌浆浆脉孔隙压力消散过程图6西部水库劈裂灌浆浆脉孔隙压力消散过程图6凝结体结构形式定摆喷折线连接旋喷摆喷直线连接半圆旋喷连接旋喷桩的连接旋喷桩的套接旋喷摆喷折线连接高压喷射灌浆优点大量资金。形状的凝结体，节约下一定深度营造任意不需要开挖可以在地速度快。设备简单、施工渗和加固。层作业。目前主要用于防适应性强，可以在多种地有大的发展前景。路、交通等已广泛应用，在水利、电力、民建、铁18高压喷射灌浆施工布置形式西部水库劈裂灌浆浆脉孔隙压力消散过程图6西部水库劈裂灌浆浆脉孔隙压力消散过程图619凝结体特种形式示意图及连接示意图西部水库劈裂灌浆浆脉孔隙压力消散过程图6西部水库劈裂灌浆浆脉孔隙压力消散过程图6凝结体特种形式示意图20凝结体特种形式示意图及连接示意图西部水库劈裂灌浆浆脉孔隙压力消散过程图6西部水库劈裂灌浆浆脉孔隙压力消散过程图621连接示意图及开挖实例西部水库劈裂灌浆浆脉孔隙压力消散过程图6西部水库劈裂灌浆浆脉孔隙压力消散过程图622高压喷射灌浆缺点及新发展西部水库劈裂灌浆浆脉孔隙压力消散过程图6西部水库劈裂灌浆浆脉孔隙压力消散过程图6高压喷射灌浆缺点工艺上经验成分太大受地层结构控制几个基本参数成墙厚度不均匀成墙抗渗能力、成墙强度尚未下达设计施工规范高压喷射灌浆的在大块体岩石中造墙堆石体中造墙由于我国测斜技术的发展深度超过80m三峡二期围堰地下防渗墙珠海热电厂广东岭澳水库、河南省张弓水库23级配料灌浆技术西部水库劈裂灌浆浆脉孔隙压力消散过程图6西部水库劈裂灌浆浆脉孔隙压力消散过程图6级配料灌浆的机理级配料充填级配料自然堆体重力和水推力成90°角，不被推走。级配料灌浆技术级配料灌浆技术要点找出重点漏水区段判断钻孔灌注条件清水分级冲灌沙石体压力水泥灌浆封闭漏水通道级配料灌浆技术优点解决了在空洞灌浆可控性节省大量水泥在高水位条件下施工提高了灌浆级别降低了灰岩地质蓄水建筑物的造价概述24级配料灌浆技术西部水库劈裂灌浆浆脉孔隙压力消散过程图6西部水库劈裂灌浆浆脉孔隙压力消散过程图6级配料灌浆的适应条件漏斗盲谷溶槽等喀斯特地质的溶洞大的裂隙节理地质构造中石接触带裂隙其它大的岩冲刷成的空洞沙卵石地层中省岸堤水库工程实例－山东技术要求高施工工序多施工进度慢基岩灌浆复杂工艺要求比一般级配料灌浆的缺点25综合技术各种结构形式西部水库劈裂灌浆浆脉孔隙压力消散过程图6西部水库劈裂灌浆浆脉孔隙压力消散过程图6高喷板墙帷幕坝体和强风化基岩连接的结构形式劈裂灌浆帷幕强风化基岩弱风化基岩高喷板墙帷幕坝体和基岩帷幕灌浆连接的结构形式劈裂灌浆帷幕基岩帷幕灌浆旋喷桩不透水地层坝内埋管重做截渗环综合技术各种结构形式图826一、张家嘴水库大坝介绍、处理、有限元计算西部水库劈裂灌浆浆脉孔隙压力消散过程图6西部水库劈裂灌浆浆脉孔隙压力消散过程图6处理措施坝体劈裂灌浆接触带高喷灌浆基岩帷幕灌浆张家嘴水库坝高60m，长960m大二型薄心墙坝心墙边坡1:0.16后出现管涌、散浸于拱效应产生了水平缝，裂坝大量变形，纵横裂缝多条。由施工心墙土体疏松，已产生裂隙发育漏水。接触冲刷，基岩为变质岩，有砼底板，不连续，已出现概述工程实例27张家嘴水库大坝介绍、处理、有限元计算张家嘴水库大坝有限元计算应力、变形图28张家嘴水库大坝介绍、处理、有限元计算二、石榴潭水库概述、处理、效果石榴潭水库隙发育的变质岩,大二型。高41m，长438m，基岩为裂残坡积土填筑均质土坝，坝设计无防渗体无砼底板施工碾压不实，土体疏松星出水点，右岸接触管涌坝后坡左岸300m2散浸和零处理措施均浆脉厚15cm浆岸坡段三道劈裂灌浆。平设计坝体河槽段二道劈裂灌穿过强风化至弱风化层接触带高喷板墙扦入基岩断层破碎带基岩帷幕灌浆效果2001年9月开工，2002年10月竣工，坝后散浸，岸坡接触带管涌全部消失，坝后渗流量由38L/S降至零，坝后地下水位降至地面以下3m浆脉平均厚21cm，出现横缝32条，纵向缝4条，平均沉降23cm，位移为负10cm。冒浆点41处。29张家嘴水库大坝介绍、处理、有限元计算石榴潭水库概述、处理、效果左岸坡右岸坡注：为灌浆期间坝体产生的纵横向裂缝；注：为灌浆期间坝体各部位发生的冒浆点向裂缝；石榴潭水库大坝纵向裂缝分布图2石榴潭大坝纵剖面横向裂缝分布图1石榴潭水库劈裂灌浆期间横向裂缝图10石榴潭水库劈裂灌浆期间大坝纵向裂缝图11右岸左岸上游散浸部位管涌点下游石榴潭水库大坝背水坡管涌、散浸位置平面图1230三、岭澳水库概述、处理、效果及剩余工程问题西部水库劈裂灌浆浆脉孔隙压力消散过程图6岭澳水库岩为裂隙发育的变质岩58.5m，长500m，小一型,基残坡积土填筑均质土坝坝高设计无防渗体无砼底板下部疏松砂砾含量大施工碾压一次铺土层80cm，带发生强烈渗透变形已成空洞流土，坝后排水体冒沙,接触坝背水坡大面积散浸、管涌处理措施平均浆脉厚18cm坝体二道劈裂灌浆基岩3m，扦入坝体5m接触带高喷板墙扦入概述效果以下，浆脉前后水位差7.5m全部消失,浸润线出逸点降至设计高程完成，第30天坝后坡散浸管涌,流土河槽孔距20m，岸坡孔距10m，20天坝体劈裂灌浆1997年开工，第一序孔喷34