土工膜与高喷灌浆垂直防渗联合应用.pdf

2012年第3期
东北水利水电
工程施工
文章编号]1002-0624(2012)03-0029~02
土工膜与高喷灌浆垂直防渗联合应用
黄为,蒋晓峰2,崔双利1
(1.辽宁省水利水电科学研究院,辽宁沈阳110003;2.东港市孤山灌区管理处,辽宁丹东118313)
[摘要]通过土エ膜与高喷灌浆在阜新蒙古族自治县细河拦河蓄水工程中垂直防渗工程中的
联合应用实例,介绍了土工膜及高喷灌浆的技术特点、设计方法、施工工艺及理想的防渗效果。
[关键词]垂直防渗;土工膜;高压喷射灌浆
[中图分类号]rV543.8
[文献标识码]A
1概述
豁口。这些缺陷均以高喷灌浆工法进行搭接处理。
高喊灌浆工法的特点是,在地面钻小孔便可以在地下
该工程地层岩性自上而下分别为:0~2m壤土;2~-6m
形成迮续的防渗墙。此外灌浆过程中,高压、高速的浆
粗砂、砾砂;6m以下为粘土夹层。
(水)、气射流束可将相的地下障碍物冲刷并胶结牢固。2垂直防渗设计
所以,高喷禮浆工法具有躲避、包容地下障碍物以及修补
该工程坝基及上游两岸堤基的基础防渗,以垂直铺设
各类地下防渗墙(膜)缺陷的独特功能。土工膜基本不透
土工膜为主,以高喷灌浆修补土工膜缺陷为辅。
水,而且价格低廉,因此是一种理想的垂直防渗材料。其2.垂直铺设土工膜
中,在粉质或砂质地基中用机械成槽、泥浆护壁,然后在槽
垂直埋膜的施工工艺流程:开挖施工导槽→启动开槽
中垂直铺设土工膜的技术他是一种很先进的工法。然而
设备一→开槽→排渣→垂直铺膜→回填。槽宽0.20m,槽深
由于一些施工因素或工艺的局限性,也可能会出现垂直防
大于设计埋膜深度0.5m。土工膜纵向接头采用搭接方式,
渗膜断挡或“天窗”等缺陷。这些部位是明显的集中渗漏通
搭接长度
道,如不及时封闭,将会造成大量的渗漏,并严重地危及挡
2.2高喷防淰墙
水建筑物的安全。对此,在垂直防渗的各种工法中唯有高
高喷防渗墙既要修补、封闭士工膜的缺陷段,又要与
压喷射灌浆工法能够较为理想地予以修补处理。
邻近的土工膜相胶接,二者联合建立起连续可靠的防渗体
阜新蒙古族自治县地处辽宁省西北部,是缺雨少水的系。为此既要使高喷墙与土工膜之间贴近,而土工膜又不
半干旱地区。县城中心的细河段,防洪标准低,常年河水水能被高速水、气射流破坏。所以该工程设计为小角度摆喷
量很少,而且污染严重。河道内乱采砂、乱倒垃圾、蚊蝇孳生
对接形式的防渗培单元。
等,严重危及防洪安全且污染城市环境。为了提高城市防洪
高喷灌浆工法,通过旋喷、定啧及摆喷,可形成折接
标准,发展经济和提高人民生活质量,必须对此河进行综合
套接及对接等多种形式的高喷防渗墙。结合工程的特点,
治理。2004年初即开始修建的细河拦河蓄水工程,其中
所采用的摆喷对接方式可获得理想的效果。其技术原理及
河橡胶坝蓄水后,将在县城内形成宛如一条玉带的人工湖
依据为
面。结合绿化、美化工程的实施,这里将成为城市居民优雅
1)小角度对喷的水、气射流基本平行于土工膜,而且
的体闲场所,并为发展经济创造良好的生态建设基础。
相互贴近。通过高速射流的喷射动压、脉冲振荡效应、锤击
为了防止大量滲漏,首先在橡胶坝及两岸河堤的基础作用、水楔效应以及气穴数应等作用,有效地切割了土体。
中,垂直铺设了防渗土工膜。工程主体质量优良,但也存在
而且还很容易射穿并充分冲刷土工膜与地层土之间的接触
着4个缺陷区段:第1区段,铺膜时,土工膜自动脱落人槽面。使高喷墙与土工膜的胶接长度及质量均得到了加强。
中,致使该段铺设质量不合格;第2区段,锯槽遇到大块
2)高压水射流轴线与土工膜的夹角很小,在0°~7.5?间
石,只能抬锯通过,致使土工膜埋深没能达到设计高程;第摆动,对土工膜的冲击力仅为正面喷射(夹角90°)的0.03
3区段,右岸堤基垂直防渗土工膜与橡胶坝基垂直防渗土
倍左右,远远小于土工膜的斯裂强度及顶破强度。同时士工
工膜轴线成80角,锯槽机工法师艮不能相搭接,断挡
膜背水面并非ギ临空面,依附背面的土层更增加了其抗冲击
m;第4区段,施工中槽壁坍塌,重新开檀,致使相郐两基垂能力。因而小角度摆喷对接墙保证了土工膜的安全无损。
直防渗土工膜虽然搭接6m,但两膜相离,形成2.5m宽的
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3)孔间相对喷射可充分利用喷射能量,搭接段的射流MPa,流量70~80L/min;灌浆管升速12cm/min,摆速12
可对未凝耱体重复喷射与搅拌,邻孔喷射时间间隔小于墙次/min,摆角15;旋喷转速8r/mine
体初凝时。邻孔间的障碍物(如块石等),可受到两孔的
2)浆液配制。灌注浆液按设计的水泥品种及配方在制
双向喷射,从而提高了墙体的水泥含量、均匀性和密实度,浆站配制,控制进浆密度为1.58~1.65kg/L,孔口冒浆密度
降低了墙体的孔洞、气泡等缺陷率。
大于1.25kg/L
2.3高喷墙与土工膜的搭接
3)施工机械及动力。该本工程主要的施工机械为钻
高喷墙与土工膜轴线平行,间距为0.10~-0.20m。高喷机、高压水泵、空压机、灌浆泵、搅浆机及高喷台车等。总功
墙的长度应包含土工膜的缺陷段,并分别向其两侧延长,率为150kW,设备动力为180kWV柴油发电机组。
保证与合格士工膜的搭接长度不小于5m。
4工程质量
2.4垂直防淰深度及抗渗设计
该工程设计水头AH=3.5m,经渗流计算,确定土工4.1工程质量检测
膜埋深S=6.0m,则高喷墙平均深度为6m,而且至少需插
1)土工膜埋设。通过施工过程检测以及抽样开挖检
入粘土夹层0.5m。校核计算J=0.13(逸出点坡降)<刀
査,未发现土工膜有卷曲、皱褶、孔洞现象。土工膜平整垂
0.18(堤基允许坡降)。土工膜属于不透水材料,其渗透系数
直,接缝处膜端边垂直搭接长度满足设计要求,膜与膜紧
为1x10-1~-10-cm/s。
密贴在一起。
1)土工膜的计算厚度:7=0.075mm,该工程选用规格
2)高喷灌浆。诸多钻孔探明高喷灌浆段的岩性,上层
为0.5mm的PE土工膜。
(约2m)是壤土,表层较密实,下层为粗砂、砾砂。在壤土
2)高喷墙体的孔间距设计为2.0m,每个灌浆孔单侧中,高压摆嗑板长1.4-1.1m,板厚0.1~0.2m;在砂层中,
喷射板长大于1.2m。灌浆浆液设计为1:0.1:0.8(水泥:粘
板长1.8~2.5m,板厚0.15~0.,25m;在锯槽回填砂(较疏
土:水),使用普通硅酸盐水泥,强度等级32.5MPa
松)中,板长可达3.5m。
(GB134-1999,GB175-1999)。利用设计浆液所形成的培
3)高喷墙与土工膜的胶接。现场施工及开挖检査表明
体,允许渗透坡降「J]>100。高喷墙的厚度为:t=AHI/
摆喷对接墙段上,邻孔之间的高喷板墙与土工膜的胶接长
J。计算得>35cm,即い满足抗渗强度要求。据q=けK,r度为0.5-2.0m,孔间距为2.0m。胶接面上浆液饱满,没有
(H1-H2)/(L+m2H1+0.7)等公式,经计算要求高喷防渗墙泥皮、土夹层等杂物。
的渗透系数K<7.6×10-5cm/s
4)高喷板墙