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王河地下水库高喷灌浆与沉模墙试验研究

来源:BOB    发布时间:2025-08-20 18:52:12

  • 高压喷射灌浆技术具有不需要开挖地基、 可灌性、可控性好,连接可靠、施工场地 的要求不高等优点,其施工工法理论已比 较成熟,相对来讲应用较为广泛。其与土 工膜防渗技术和混凝土防渗墙技术结合在 一起综合运用已有一些成功例子。但与振 动沉模防渗板墙技术结合在一起在一个工 程中综合应用尚未有过先例。

  旋、摆两种喷射形式各3个单 喷孔,开挖深度约1.5m。摆喷 凝结体的有效喷射半径均可以 满足预定要求,随提升速度的 减小喷射半径略有增加,旋喷 凝结体的上部由于表层干硬粘 土的影响,桩径较小,下部桩 径能够完全满足要求,但大摆方式 形成的凝结体形状很不规则, 桩体出现分叉现象。

  • 王河地下水库地下坝初步设计采用高喷板 墙施工工艺,地下防渗板墙在正式施工前, 需要在现场作相关施工工法的试验。而为 了利用振动沉模施工工艺的优越性,山东 省水利勘测设计院欲采用振动沉模和高喷 施工工艺相结合的方案代替原设计方案。 本次试验将原设计中的高喷试验优化为振 动沉模和高喷的组合,在一个围井中综合 两种技术。高喷试验采用二管法施工工艺

  • 2.3设计指标 • 防渗墙厚度δ≥18cm;渗透系数K≤1×106cm/s;强度满足C5混凝土要求。 • 2.4试验项目 • 分别做了高喷单孔试验、浅层高喷连续墙试 验、组合墙试验 、20m振动沉模板墙试验以 及围井试验 。如图所示。

  现场施工完成, 现场施工完成,当高喷凝结体和沉模板 墙具有了一定的强度时, 墙具有了一定的强度时,即可挖坑进行 检查。 检查。这种方法比较直观地观察和测量 固结体的外观形状和加固范围的大小 。 各凝结体开挖形状见工程照片。

  3.2抽水试验 3.2抽水试验 围井开挖后通过抽水试验,根据抽水流量, 围井开挖后通过抽水试验,根据抽水流量, 计算得围井总体渗透系数为7.28×10-7cm/s, 计算得围井总体渗透系数为 × , 整体防渗性能达到了设计要求。 整体防渗性能达到了设计要求。

  • 室内试验共进行了9组27块试样的抗渗、抗压试验, 其中抗渗试验4组,振动沉模墙和高喷板墙各2组; 抗压试验5组,振动沉模墙2组,高喷板墙3组。 • 试验结果表明,试件的抗渗指标均满足规定的要求,高喷 试件的抗压强度较高,振动沉模板墙试件的抗压强 度较低(主要与试件的取样位置有关),但基本达 到设计的基本要求。

  • 振动沉模防渗板墙技术是1999年以来的新 技术,具有工效高、造价低、工艺简单、 易于操作、设备性能稳定、机械化程度高 等优点,其缺点是成墙深度小、设备不能 入岩。高压喷射灌浆技术单位造价比振动 沉模高。如果将两种技术结合在一起应用, 既克服了各自的缺点,又利用了两者的优 点。本文将两种技术综合在一起在莱州王 河地下水库建设中应用,并进行了试验研 究。

  • 王河地下水库位于山东省莱州市西北15km处,王 河下游,。由于莱州市地下水开发利用长期缺乏 统一规划及有效管理,导致平原区地下水严重超采, 造成海水大面积入侵,致使工农业生产受到制约, 人民生活及人身健康受到影响。在这种条件下修 建王河地下水库,以缓解地下水环境恶化问题。地 下水库主要指标为:总库容5693万m3,最大调节 库容3273万m3,最高运行水位1.0m,死水位-9.0m, 工业用水日供水量3万t,工程为大(2)型。地下坝 的建设是水库建设的关键项目之一,包括北坝、 西坝、副坝地下防渗墙工程。 • 地下水库地质条件为砾质粗砂、微含土砾质、粗 砾中细砂及砂壤土。

  • 2.1试验位置 • 试验位置选择与坝上地质条件相符合的场地,具 体选在了西由闸东侧一块25m×60m的空地上 。 • 2.2试验目的 • (1)验证高喷防渗板墙和振动沉模防渗板墙组合实 施的可行性及连接的可靠性; • (2)联合防渗墙的防渗性能及其他指标能否达到设 计要求; • (3)根据场地的工程地质情况确定高喷施工可靠的 工艺参数; • (4)考察振动沉模双模板(20m)在本地质条件下的沉 模速度与水压力的关系,沉模深度、沉模速度在 不同地质条件下的变化,最终获取最佳施工参数

  • 全、强风化层在经过高喷处理后,其渗透指标达到了设计要 强风化层在经过高喷处理后, 但与上部覆盖层中墙体的渗透性仍存在较大差距。 求,但与上部覆盖层中墙体的渗透性仍存在较大差距。 • 20m振板经过设备工艺的改进,顺利地完成了试验计划,证 振板经过设备工艺的改进, 振板经过设备工艺的改进 顺利地完成了试验计划, 明了在本工程中可利用价值。 明了在本工程中可利用价值。 • 高喷及沉模施工的工艺及参数经过试验过程的修整已比较完 基本上可以应用于地下坝的施工。 善,基本上可以应用于地下坝的施工。 • 现有设备组合基本满足大规模施工对设备性能、强度的要求, 现有设备组合基本满足大规模施工对设备性能、强度的要求, 可以作为施工单位必备的生产条件。 可以作为施工单位必备的生产条件。 • 本次试验的工效分析比较切合实际,可用于编制设备、人员、 本次试验的工效分析比较切合实际,可用于编制设备、人员、 电力、工期计划。 电力、工期计划。 • 高喷灌浆与振动沉模技术相结合,比单纯采用高喷灌浆技术 高喷灌浆与振动沉模技术相结合, 工效高,造价低,可在类似工程中推广应用。 工效高,造价低,可在类似工程中推广应用。 • 沉模板墙技术为新技术,现行水利工程无定额,本工程人、 沉模板墙技术为新技术,现行水利工程无定额,本工程人、 材、机用量可为制定定额提供依据。

  • 由此可见,振动沉模工效比高喷灌浆工效提高一 由此可见, 倍以上。在本工程中,如采用两者的结合, 倍以上。在本工程中,如采用两者的结合,按防 渗墙总深度28m、其中沉模墙 渗墙总深度 、其中沉模墙15m、旋喷搭接长 、 度1.5m计,则比单纯采用高喷方案工效提高 计 {[181.44×(14.5/29.5)377×(15/29.5)]- × ) × )- 181.44}/181.44=54.80%。 。

  通过本次试验,考察了两种施工工艺在现有地质条件下实施 的可行性与适应性,高喷和沉模组合形成的防渗体的各项检 测指标基本达到了设计要求:实测渗透性低于设计值,高喷 墙满足抗住压力的强度要求,沉模墙接近设计值(可通过调整配比 达到要求),达到了预期目的,试验是成功的。 • 实测渗透系数远小于设计值,证明了二管法高喷技术所具有 的优势,也是地下坝建设应首选的工艺。 • 本次试验的关键性项目-高喷墙与沉模墙的连接问题,得到 了较好的解决,围井中的沉模板与旋喷段的连接,以及组合 墙中沉模板与旋喷桩的连接,经开挖检查及抽水试验,接头 连接可靠,无异常漏水点。证明了两种墙体可以联合应用于 地下坝的建设

  浅层高喷连续墙开挖 深度1.5m,连接情况 较好,摆喷墙连接富 裕度较大

  • 组合墙开挖深度lm, 旋喷桩将沉模板墙大 部分包裹起来 • 20m振动沉模板墙 开挖深度1.0m,板面光 滑、平整,接缝密实

  围井开挖深度8.0m,特点: • 沉模墙平整、密实,接缝满足要 求。 • 围井的上下形状受地层条件的影 响较大,上部l~3m规则平整, 接缝清晰;3~4m受喷射串通的 影响形成一个完整的整体,围井 由人工开凿形成;下部围井形状 又趋于规则。 • 旋喷连接段的旋喷凝结体充满了 围井面积的3/4,套接厚度较大。 • 凝结体的强度较高,围井开挖后 自稳性较好。

  建议高喷孔距为1.4m,沉模深度15m,孔位偏 差不大于2cm,钻孔孔斜率小于0.5%,采用专 用观测设施控制摆喷方向,水泥材料采取使用矿 渣硅酸盐水泥,如采用普通水泥,应添加外 加剂

  4.1 工效分析 • 高喷灌浆:按提升速度12cm/min计算,每小时完 高喷灌浆:按提升速度 计算, / 计算 小时, 成7.2m,每天纯喷射时间 小时,则喷射延米为 ,每天纯喷射时间18小时 129.6m,折合成墙面积 孔距1.4米),每 ,折合成墙面积181.44m2(孔距 米),每 月完成4717.44m2(月工作天数 天)。 月完成 月工作天数26天 。 月工作天数 • 振动沉模:按40分钟完成 块20m×0.70m板计算, 振动沉模: 分钟完成1块 板计算, 分钟完成 × 板计算 则成墙面积为14m2,每天纯上班时间 小时可完成 每天纯上班时间18小时可完成 则成墙面积为 每月完成9828 m2(月工作天数 月工作天数26 防渗面积377m2,每月完成 月工作天数 防渗面积 天)。 。