一種漿砌石壩劣質壩體灌漿補強加固結構及方法與流程

2023-06-09 21:54:26

本發明涉及到水工結構技術領域，更加具體來說是一種漿砌石壩劣質壩體灌漿補強加固結構及方法。

背景技術：

我國已修建為數眾多的漿砌石壩，大部分是改革開放以前建造，因建設時期技術條件較落後，有些漿砌石壩壩體劣質，存在壩體空隙率過大問題，經過40多年運行，壩體逐漸出現了各種病情和險情，需進行補強加固。補強加固一般採用灌漿方法，但如果對漿砌石壩劣質壩體進行全斷面鑽孔灌漿，將會嚴重破壞壩體結構，且投資較高；如果採用局部鑽孔灌漿而灌漿部位選擇不合適，又達不到補強加固的目的，解決不了劣質壩體存在的安全問題。採用灌漿方法對壩體進行補強加固後，同時會造成壩體原排水孔堵塞失效，對壩體內部應力安全造成不利影響。

技術實現要素：

本發明的第一目的在於克服上述背景技術的不足之處，而提出一種漿砌石壩劣質壩體灌漿補強加固結構。

本發明的技術方案是通過如下措施來實施的：一種漿砌石壩劣質壩體灌漿補強加固結構，它包括漿砌石壩壩體，在所述的漿砌石壩壩體底端設置有廊道；在所述的漿砌石壩壩體內設置有原排水孔，所述的原排水孔自漿砌石壩壩體的頂部自上而下布置，所述的原排水孔的底部與所述的廊道的頂部混凝土面層連通；

在所述的漿砌石壩壩體的上遊設置有原混凝土防滲面板，在所述的原混凝土防滲面板的外側緊貼設置有新混凝土防滲面板，在所述的原混凝土防滲面板的內側朝向所述的漿砌石壩壩體上鑽有灌漿孔，所述的灌漿孔的頂部與漿砌石壩壩體頂部的接觸縫齊平，在所述的原混凝土防滲面板頂部與接觸縫的交接處設有張開變形觀測點，在所述的原排水孔的底部出口處自下而上鑽有新排水孔。

在上述技術方案中：所述的灌漿孔垂直向下布置有一列或兩列，每列所述的灌漿孔與垂直線的之間的夾角為向下遊傾斜2度，每列所述的灌漿孔的底部伸入到所述的廊道頂部混凝土面層以上2米處。

在上述技術方案中：所述的灌漿孔當布置有兩列時，兩列所述的灌漿孔之間的距離為1-2米；所述的灌漿孔的孔間距為1.5-2.5米，所述的灌漿孔的孔徑為91毫米。

在上述技術方案中：所述的新排水孔的鑽孔深度不小於5米；所述的新排水孔的孔間距與原排水孔的孔間距相同且均不小於3米；所述的新排水孔的孔徑為91毫米。

本發明還包括一種施工方法：一種漿砌石壩劣質壩體灌漿補強加固結構的方法，它包括如下步驟：

①、在原混凝土防滲面板的外側澆築有新混凝土防滲面板，新混凝土防滲面板緊貼所述的原混凝土防滲面板澆築；

②、在所述的原混凝土防滲面板的內側朝向所述的漿砌石壩壩體上鑽有灌漿孔，所述的灌漿孔的頂部與漿砌石壩壩體頂部的接觸縫齊平，在所述的原混凝土防滲面板頂部與接觸縫設有張開變形觀測點；

③、在所述的原排水孔的底部出口處自下而上鑽有新排水孔。

在上述技術方案中：在步驟②中；所述的灌漿孔中的灌漿採用三序孔法，所述的灌漿孔中的灌漿採用自下而上分段阻塞灌漿，向所述的灌漿孔中灌注水泥漿液，灌漿起始壓力0.2mpa，隨後逐段升壓至0.4mpa,原混凝土防滲面板頂部與漿砌石壩壩體的接觸縫交接處設張開變形觀測點，當接觸縫張開變形觀測點的張開變形值達到200μm時，應降低灌漿壓力或停止灌漿。

在上述技術方案中：在灌注的水泥漿液中：水與水泥的重量比為3∶1至0.6∶1，採用水泥強度等級不低於42.5級，漿液溫度保持在5-40℃之間。

在上述技術方案中：所述的灌漿孔垂直向下布置有一列或兩列，每列所述的灌漿孔與垂直線的之間的夾角為向下遊傾斜2度，每列所述的灌漿孔的底部伸入到所述的廊道頂部混凝土面層以上2米處。

本發明具有如下技術優點：1、採用一列灌漿孔布置，必要時可增設一列灌漿孔，形成兩列灌漿孔，灌漿孔布置在大壩上遊側關鍵部位，既達到對壩體補強加固的目的，也可節省工程投資，相比全斷面鑽孔灌漿可節省投資50％以上。

2、灌漿孔垂直向下遊傾斜2°，可適應原防滲面板結構上窄下寬的變截面形狀，避免鑽孔破壞上遊側原防滲面板結構；並在原防滲面板頂部與漿砌石壩體接觸縫設張開變形觀測點，便於灌漿過程控制，可避免灌漿壓力過大而導致原混凝土防滲面板與壩體漿砌石脫開，對壩體結構造成不利影響。

3、可加強原混凝土防滲面板與漿砌石壩體整體結合，灌漿孔一列或兩列連續布置，有利於壩體形成連續的垂直防滲體，可間接提高壩體抗滲能力。根據補強加固前後試驗檢測成果，經過壩體灌漿補強加固，灌漿部位壩體透水率由大於20呂榮減小至小於5呂榮，灌漿補強效果顯著。

4、結合原壩體排水孔，重新設置排水孔，恢復部分排水孔功能，降低壩體結構內部揚壓力，可保障大壩經補強灌漿後壩體結構內部穩定安全。根據壩體結構穩定與應力計算，原壩體排水孔失效後廊道頂部附近局部產生超標拉應力值，重新設置排水孔後結構應力恢復正常，均滿足規範要求。

附圖說明

圖1為本發明的結構示意圖。

圖中：漿砌石壩壩體1、接觸縫1.1、原混凝土防滲面板2、新混凝土防滲面板3、廊道4、灌漿孔5、新排水孔6、原排水孔7、張開變形觀測點8。

具體實施方式

下面結合附圖詳細說明本發明的實施情況，但它們並不構成對本發明的限定，僅作舉例而已；同時通過說明對本發明的優點將變得更加清楚和容易理解。

參照圖1所示：一種漿砌石壩劣質壩體灌漿補強加固結構，它包括漿砌石壩壩體1，在所述的漿砌石壩壩體1底端設置有廊道4；在所述的漿砌石壩壩體1內設置有原排水孔7，所述的原排水孔7自漿砌石壩壩體1的頂部自上而下布置，所述的原排水孔7的底部與所述的廊道4的頂部混凝土面層連通；

在所述的漿砌石壩壩體1的上遊設置有原混凝土防滲面板2，在所述的原混凝土防滲面板2的外側緊貼設置有新混凝土防滲面板3，在所述的原混凝土防滲面板2的內側朝向所述的漿砌石壩壩體1上鑽有灌漿孔5，所述的灌漿孔5的頂部與漿砌石壩壩體1頂部的接觸縫1.1齊平，在所述的原混凝土防滲面板2頂部與所述的漿砌石壩壩體1頂部的接觸縫1.1的交接處設有張開變形觀測點8，在所述的原排水孔7的底部出口處自下而上鑽有新排水孔6。

所述的灌漿孔5垂直向下布置有一列或兩列，每列所述的灌漿孔5與垂直線的之間的夾角為向下遊傾斜2度，可適應原混凝土防滲面板2結構上窄下寬的變截面形狀，避免鑽孔破壞上遊側原混凝土防滲面板2結構；並在原混凝土防滲面板2頂部與漿砌石壩壩體1的接觸縫1.1設張開變形觀測點8，可避免灌漿壓力過大對壩體結構造成不利影響。

所述的灌漿孔5當布置有兩列時，兩列所述的灌漿孔5之間的排距為1-2米；每列所述的灌漿孔5之間的孔間距為1.5-2.5米。

所述的灌漿孔5的孔徑為91毫米；每列所述的灌漿孔5的底部伸入到所述的廊道4頂部混凝土面層以上2米處。

所述的灌漿孔5的灌漿壓力採用逐段升壓，可按如下方式分段升壓：第一段長度2m、壓力0.2mpa，第二段長度3m、壓力0.3mpa，第三段及以後段均為長度5m、壓力0.4mpa，壓力以原上遊面板不發生抬動為原則，需通過觀測接觸縫1.1張開變形觀測點的張開變形值控制和調整灌漿壓力。

所述的新排水孔6的孔間距與原排水孔7的孔間距相同且均不小於3米；所述的新排水孔6的孔徑為91毫米；所述的新排水孔6的鑽孔深度不小於5米，具體深度根據壩體穩定實際需要計算確定。

一種漿砌石壩劣質壩體灌漿補強加固結構的方法，其特徵在於：它包括如下步驟：

①、在原混凝土防滲面板2的外側澆築有新混凝土防滲面板3，新混凝土防滲面板3緊貼所述的原混凝土防滲面板2澆築；

②、在所述的原混凝土防滲面板2的內側朝向所述的漿砌石壩壩體1上鑽有灌漿孔5，所述的灌漿孔5的頂部與漿砌石壩壩體1頂部的接觸縫1.1齊平，在所述的原混凝土防滲面板2頂部與接觸縫1.1設有張開變形觀測點8；

③、在所述的原排水孔7的底部出口處自下而上鑽有新排水孔6。

在步驟②中；所述的灌漿孔5中的灌漿採用三序孔法(三序孔法：首先施工灌漿孔5中的第一序孔，第一序孔的孔間距為灌漿孔5的孔間距的4倍即6-10m，第一序孔施工完後，在每相鄰第一序孔中間施工第二序孔，然後在每相鄰第一序孔與第二序孔中間施工第三序孔，逐序灌漿加密)。

所述的灌漿孔5中的灌漿採用自下而上分段阻塞灌漿，向所述的灌漿孔5中灌注水泥漿液，灌漿起始壓力0.2mpa，隨後逐段升壓至0.4mpa,原混凝土防滲面板2頂部與漿砌石壩壩體1的接觸縫1.1設張開變形觀測點8，當接觸縫1.1張開變形觀測點8的張開變形值達到200μm時，應降低灌漿壓力或停止灌漿。

在灌注的水泥漿液中：水與水泥的重量比為3∶1至0.6∶1，採用水泥強度等級不低於42.5級，漿液溫度保持在5-40℃之間。

上述未詳細說明的部分均為現有技術。