理论教育 山东贺庄水库土砂坝劈裂注浆维修方案

山东贺庄水库土砂坝劈裂注浆维修方案

时间:2023-06-26 理论教育 版权反馈
【摘要】:山东省贺庄水库为大型水库,土砂组合坝坝长1043m,最大坝高25.5m,坝顶高156.50m。为解决该坝的渗透稳定和变形稳定问题,采用劈裂注浆工法。图6.15贺庄坝沿轴线应力分布劈裂注浆设计参数选取与施工工艺。总注浆历时7个月,初注注浆量每延米1.5m3,复注注浆量每延米1.0m3。贺庄水库1977年初到1977年底完成劈裂注浆,至今坝体裂缝已全部停止,坝后的散浸和渗流,除8m典型坝段以外,已全部干燥。

山东贺庄水库土砂坝劈裂注浆维修方案

(1)概述。山东省贺庄水库为大(2)型水库,土砂组合坝坝长1043m,最大坝高25.5m,坝顶高156.50m。1969年兴建,1970年建成。由于坝体建筑质量差,竣工后1971~1974年坝体连续出现多条大的裂缝,有的纵向裂缝长80m,缝宽5~10cm,深5m。坝后坡出现大面积散浸,高度达一半坝高以上,局部已出现明流。坝顶坝坡发生大量沉陷变形和塌坑,从竣工至灌浆前大坝的沉陷量一般为40~120cm,最大沉陷量150cm。经对原坝体的应变应力计算,坝体表面和内部都发生了严重破坏,验算结果见图6.15与图6.16结果表明,岸坡段、坝顶大部分均纵向拉裂,产生横向裂缝,右岸最大拉裂深度达坝顶以下5m,左岸最大拉裂缝深度达坝顶以下7.3m。河槽段坝顶局部纵向受拉,桩号0+100~0+550坝顶为横向受拉,纵向裂缝达坝顶以下5m,坝体下部受剪切破坏。为解决该坝的渗透稳定和变形稳定问题,采用劈裂注浆工法。

图6.15 贺庄坝沿轴线应力分布 (单位:MPa)

(2)劈裂注浆设计参数选取与施工工艺

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图6.16 贺庄坝0+350断面横向应力分布 (单位:MPa)

1)劈裂注浆设计参数的选取。沿坝轴线布置一道主排注浆孔,因坝高的1/2以上土体非常疏松,下部较好,故在主排孔上下游侧各2m布置副排孔,终孔距10m,主排孔深至基岩,副排终孔距5m,自坝顶深至坝高的2/3,注浆压力不限。劈裂注浆浆料土粘粒含量27%,粉粒含量50%,其余为中细砂,浆液重度1.3~1.6g/cm3。为使坝体土充分湿化变形和内部应力调整,三排孔第一序注浆孔全部注入重度为1.3~1.4g/cm3的稀浆,第一次或第二次复注以后注入重度为1.5~1.6g/cm3的稠浆,营造浆体防渗帷幕。每次复注的时间间隔,第一次为5天,第二次15天,第三次30天……总注浆历时7个月,初注注浆量每延米1.5m3,复注注浆量每延米1.0m3

2)注浆工艺。“少注多复”是坚持始终的原则。在整个注浆过程中坚持六项控制:①孔底注浆,第三次复注以前实现下劈上不劈,坝顶不出现裂缝,以后坝顶裂缝缝宽每次注浆不超过2cm;②每次注浆停注以后24小时坝顶裂缝回弹比(裂缝回弹量/裂缝张开量)应为1~0.5,当回弹比出现0.5以下时,附近的注浆孔即可终注;③坝肩位移,每次注浆的位移量不大于2cm,回弹比仍按上述控制;④不准坝顶冒浆,坝坡有冒浆出现可在出浆口堆砂反滤;⑤少注多复,每次注浆所形成的浆脉厚度2~3cm,固结度达90%以上才准复注;⑥求得坝顶坝坡的最大沉降量,是解决坝体变形稳定的主要目的,初注用稀浆增加复注次数是关键,至第三次复注的前三个月,坝顶沉降量20~40cm,最大沉降点42cm,以后逐步减少到30天的沉降量小于0.5mm,坝体变形稳定基本解决,浆体防渗帷幕也可构筑完成,附近的注浆孔即可终注。

(3)效果。在坝宽的16m范围之内,坝体沉陷变形缩小的体积加注入干土的体积,经折算坝体土的干重度平均提高0.16g/cm3,由原坝体的1.5g/cm3,提高到1.66g/cm3。坝体每年的平均沉降量由约30cm,降为1~2mm,坝体裂缝完全停止,变形稳定得到解决。为检验泥浆脉的分布和厚度,在河槽段和岸坡段开挖2个探井,井深至坝底,井径1.6m。在坝顶以下0~5m的土体受拉区,主浆脉的厚度一般为5~10cm,两侧分布密集的副浆脉,未发现有松土层和土体结构之间的孔隙;距坝顶5~10m,主浆脉厚15cm左右,副浆脉变少;距坝顶15m以下副浆脉不再出现,主浆脉的厚度达23cm,形成垂直连续的防渗帷幕。浆体干重度为1.5~1.7g/cm3渗透系数k=i×10-7cm/s,抗渗坡降J>50。

贺庄水库1977年初到1977年底完成劈裂注浆,至今坝体裂缝已全部停止,坝后的散浸和渗流,除8m典型坝段以外,已全部干燥。1991年最高水位达到151m,全坝没有异常反应。

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