凤凰水库扩建工程土坝灌浆密实性检测方法研究.pdf

第10 期2023年10 月文章编号：16 7 3-9 0 0 0（2 0 2 3)10-0 17 6-0 2陕西水利Shaanxi WaterResourcesNo.10October,2023凤凰水库扩建工程土坝灌浆密实性检测方法研究李济昌（广东建科源胜工程检测有限公司，广东东莞5 2 37 10）摘要凤凰水库大坝在长期运行过程中出现了一定程度的破坏，为了提高水库大坝的安全性，提出通过灌浆加固的方式进行处理。为保证检测成果的可靠性，在采取推荐的注水法检测方法之外，增加高密度电法进行灌浆密实性检测。两种检测方法均表明凤凰水库大坝灌浆密实性良好，满足设计及规范要求。高密度电法和注水法相结合的检测方法提高了检测结果的可靠性，可在后续工作中进行推广应用。【关键词注水法；高密度电法；灌浆密实性中图分类号TV543文献标识码B1引言对于运行很久的土坝或土石坝，坝身往往存在密实性差6等安全隐患，需进行除险加固(-3)。针对这种土坝（土石坝)一般采用灌浆方法进行加固 4-6,可以解决土坝坝体内有渗漏通道、软弱层，坝后坡浸润线出逸点过高，发生渗透破坏（管涌、流土），土坝坝体由于不均匀沉陷而产生的裂缝，坝体内存在生物洞穴，如蚁穴、鼠洞、洞及腐烂树根等问题。根据相关规范要求，土坝（土石坝）进行灌浆加固后，一般采用注水法 7-9 验证其灌浆效果，该方法比较单一，为了保证检测结果的准确性，提出增加高密度电法，与注水法共同验证灌浆效果。2工程概况凤凰水库位于风凰水上游，水库坝址以上集雨面积5.37km,河长4 0 1m,河道比降6 8.0%o。水库功能以灌溉为主，兼防洪、发电等综合利用为一体的小（1）型水库。凤凰水库达标加固工程主要任务为消除工程安全隐患，充分发挥水库防洪、灌溉效益。除险加固的主要建设内容包括：大坝坝体充填灌浆、重建大坝上游中部及上部混凝士面板、重建大坝上游下部干砌石护坡、硬化坝顶公路、重新修整大坝下游坝坡草皮护坡及排水沟与步级、修复加固溢洪道底板及边墙、重建溢洪道下游侧工作桥、重建输水涵管进水口闸门启闭机室、新建大坝安全监测设施。3注水法检测3.1试验方法灌浆工程检查孔使用钻孔常水头注水试验，检测示意图见图1。1-手动加水泵；2-调压阀门;3-压力表（栓塞气压）；87910图1机械注水法布置示意图3.2检测步骤3.2.1试验程序采用注水法进行灌浆密实性检测的重要工作，内容包含：洗孔、下置栓塞隔离试段、仪器仪表安装、水位测量等。在正式检测工作开始前，需要对各种仪器的性能进行检查，不合格的仪器严禁使用。3.2.2试验隔离在下栓塞前需要对工作管的情况进行监测，工作管不得有破裂、弯曲、堵塞等影响检测结果的情况出现。接头处需要设置止水措施。栓塞应设置在孔段内完整部位。3.2.3水位观测下栓塞之前需要对孔内的水位进行观测，下栓塞隔离后需要再次观测管内水位。水位观测时间间隔为5 min,连续2次观测水位变幅小于10 cm即可停止观测。3.2.4管内水位观测管内水位前5 次观测，时间间隔为1min,之后3次,时间间隔为10 min。之后管内水位观测时间间隔可根据管内水位下降速率进行调整，一般可按照30 min间隔进行观测。4-管路；5-水箱；6-充水栓塞；7-充水栓塞连通管路；8-试段进水管；9-充水栓塞；10-试验孔收稿日期2 0 2 3-0 6-0 5【作者简介李济昌（19 8 7-），男，江西吉安人，工程师，主要从事工程检测、监测工作。:176第10 期2023年10 月3.2.5流量观测在进行流量观测时，时间间隔也需要进行调整。其中，前5 次观测时，时间间隔为5 min；之后需要每2 0 min观测一次，连续观测不少于6 次。在观测过程中，当连续2 次量测的注入流量之差不大于最后一次注人流量的10%时，即可结束观测，在实验过程中，发现试段漏水量大于供水能力时，应记录最大供水量。3.3渗透系数计算当试验土层位于地下水位以下时，采用下式计算试验土层的渗透系数：K=AH在不含水的干燥岩（土）层中注水时，如试验段高出地下水位较多，介质均匀，且5 0 H/r200,孔中水柱高度h1时，可按下式计算渗透系数值：测线位置注水孔孔号试验段编号试段高程/m试验水头/cm试段长度/m1-1107.80102.801-2102.8097.80坝顶ZX1(K0+110)马道ZX2(K0+110)4高密度电法检测高密度电阻率法是电剖面法和电测深法的综合，其工作的基础主要是岩、土导电性存在一定的差异。人工将稳定电流作用于地下时，电流分布规律与岩土的导电性息息相关。因此，将全部电极置于观测剖面的各测点上，利用电极转换装置和微机工程电测仪可实现数据的快速和自动采集，当将测量结果送人微机后，还可对数据进行处理并给出关于地电断面分布的各种图示结果。高密度电法的作业流程如下：（1）建立高密度电法的测线高密度电法测线是根据设计方案和场地实际情况进行布置，在地表面大体沿直线布置勘探测线。每条勘探测线对应一个测线编号。根据地形起伏反应地表面以下一定深度范围内的电阻率差异变化情况，和不同的电极选用方式快速完成多种电极装置和多电极在观测剖面上的电阻率法观测。测线包括测线编号、起点坐标、终点坐标信息。（2）现场数据采集高密度电法技术野外工作测线布置根据勘探目的，结合场地情况（地质、地形等），进行布线设网。电极数量、极距应根据勘探目标体的大小、埋深等因素进行选择。采用高密度电法中的温纳法对主坝坝体顶部、马道进行隐患探测。高密度电法布设参数见表2。陕西水利Shaanxi Water Resources式中：Q为注入流量；A为形状系数；H为试验水头；1为试验段长度；r为套管内半径。3.4检测结果分析对凤凰水库扩建工程的坝体充填灌浆段进行常水头注水试验检测，目的是检查该坝体充填灌浆段渗透系数是否符合设计规范要求。依据设计文件，该大坝中部松散层度最严重位置，也是灌浆最密最深的部位，挑选坝中桩号2 个注水试验孔，一个16.67Q为坝顶K0+110,孔号为ZX1；另一个为迎水面马道K0+110,(1)孔号为KX2。进行注水试验，钻进用10 8 mm合金钻头成孔，5m为一试验段。试验观测时间以5 min为间隔，于注水管处加装水表。经过灌浆处理后，大坝中部所测的渗透系数满足设计要求，说明密实性好，见表1。表1注水试验成果渗透系数/（10-cm/s）设计值实测值526550551-397.8092.801-492.8087.801-587.8082.801-1102.8097.801-297.8092.801-392.8087.801-487.8082.80No.10October,20237.05Q21K=g1HT10.3410.285505595553655275502559355535测线编号测线1坝顶（左岸右岸方向）迎水面马道（左岸一右测线2岸方向）高密度电法检测结果见图2、图3和表3。根据检测结果可以得知，凤凰水库大灌浆密实性良好。温纳排列（a)Ps.Z.0.040.03测量视电阻率拟断面Ps.Z.0.040.0引计算视电阻率拟断面深度送代次数2 RMS误差=7 3.5%0.040.0381反演电阻模型断面28.73.38 13.0 50.4 19575129011202 43260电阻率单位ohm.m图2 测线1：坝顶（左岸右岸方向）(2)结果评定符合设计要求符合设计要求10.5110.4610.3110.510.2910.3710.44表2 高高密度电法布设参数电极间滚动测线长测线走向电极数距/m次数度/m50550580.012080.012080.0120符合设计要求符合设计要求符合设计要求符合设计要求符合设计要求符合设计要求符合设计要求12401240160200160200160200单位电极距是5.0 0 m（下转第18 0 页）:177240m.240m.240m.第10 期2023年10 月性水污染等应急事件的预警预报预案系统。（5）水资源供给保护。在丹徒区省列湖泊水资源供给专项规划未完成前，目前暂按各湖泊正常蓄水位作为省列湖泊水资源供给保护范围，依据各湖泊供水现状，其水资源主要供给周边农田灌溉与精养鱼池水产养殖使用，以及水生态环境的应用，若遭遇干旱年份，各湖泊水资源需优先满足周边农田灌溉提水水源需要，限制湖周精养鱼池供水量。当湖泊水位降低到一定程度，危急湖泊生态健康时，需充分发挥部分湖泊补水泵站功能，抽提通济河水补给前湖、中后湖等湖泊，以维护湖泊水生态健康与湖泊生物多样性。（6）水质保护。湖泊水质监测成果显示，丹徒区6 座省列湖泊现状大部为列V类水，湖泊水质总体较差，呈中度富营养化。为确保湖泊水环境质量安全，谷阳镇与荣炳盐业资源园区应切实加强本区域内防污治污工作，逐年将污水截流管道覆盖至湖泊周边，防止周边村庄居民生活与工业污水排入湖内，以保护湖泊水环境，维护湖泊生态健康。（7）湿地与生态环境保护。湖泊是沿湖周边重要的湿地陕西水利Shaanxi WaterResources资源，本规划实施后丹徒区6 座省列湖泊的调蓄库容将有较大增加，将成为所在地一块较为优良的湿地区。为加强湖泊湿地与生态环境保护，沿湖周边滩地需大量补种水生植物，严格控制污水入湖，调整渔业养殖布局和规模，引导渔业进行生态养殖，实施湖泊生态恢复系统和优化措施，湖坡以生态护坡为主。湖泊内的水生植物资源，只能在规定的收获季节进行收割，禁止使用损伤植物根系的工具。旅游等其他经济效益显著的经营项目要严格控制污染源，避免对水体生态环境造成新的污染和水体富营养化。6结语通过以上规划治理方案的实施，丹徒区6 座省列小型湖泊将有效增加调蓄库容，防洪标准将全面提高。将基本建成比较完善的湖泊防洪减灾工程体系，高效利用的湖泊水资源保障体系，湖泊健康的水生态保护体系，为丹徒区生态文明建设提供有力支撑。No.10October,2023（上接第17 7 页）参考文献温纳排列(a）Ps.Z15.055.038测量视电阻率拟断面Ps.Z.15.055.038:31正演视电阻率拟断面深度送代次数2 RMS误差=7 3.5%15.055.024.028.71反演电阻模型断面558671807 9701167 1403 1686 2028电阻率单位ohm.m图3测线2：马道（左岸右岸方向）表3高密度电法反演数据判读测线异常低阻成编号低阻区因分析土体呈二元地电结构，地层层状结构明显，电阻率整体从坝顶自上而下呈逐渐上升趋测线1无无势，坝体整体密实度良好，土体性质稳定，无渗漏异常点（区）揭示。土体呈二元地电结构，地层层状结构明显，电阻率整体从坝顶自上而下呈逐渐上升趋测线2无无势，坝体整体密实度良好，土体性质稳定，无渗漏异常点（区）揭示。5结论（1）凤凰水库在长期的使用过程中出现了一定程度的破坏，结合工程实际情况和类似工程经验，采用灌浆的方法进行除险加固。灌浆加固效果受到地层、施工方法影响较大，:180准确检测灌浆效果是非常重要的。95.013595.013595.0135结果推断判读175175175单位电极距是5.0 0 m215215215m.m.m.（2）采用传统的注水法进行灌浆密实性检测方法较为单一，存在检测结果出现误差的可能，因此，提出增加高密度电法进行灌浆效果检测。通过对凤凰水库灌浆效果进行检测，凤凰水库的灌浆效果较好，满足相关规范和设计要求。（3）随着科技的发展，土坝（土石坝）灌浆密实性检测方法也有一定的改善，建议在后续工作中采用更加先进的手段进行检测，以提高检测工作效率和准确性。1葛栋.小堰水库均质土坝除险加固防渗处理与结构计算 .河南科技,2 0 2 2,4 1（13):5 6-5 9.2任文峰.高压旋喷桩在中小型残积土坝除险加固中的应用 .水利建设与管理,2 0 2 0,4 0（0 6：4 4-4 7.3刘万军.山塘水库土坝除险加固中两种粘土防渗方案对比 J.小水电,2 0 19(0 5):7 4-7 5.【4 王俊懿.青年水库坝基高压旋喷灌浆对渗流稳定影响分析 J.黑龙江水利科技,2 0 2 3,5 1（0 2):112-113,12 9.5】薛瑾.基于非饱和渗流的均质土坝稳定性分析及加固方案研究D.昆明：昆明理工大学，2 0 2 1.6】曾云.劈裂灌浆在水库土坝中的防渗加固机理探讨 J.陕西水利,2 0 19(0 1):14 8-15 0.7张涛.高压旋喷防渗墙施工技术在鸳鸯池水库中的应用研究 .甘肃水利水电技术,2 0 2 2,5 8（11）：6 0-6 4.8王志强，朱云江，刘君建，等.碾压式均质土坝坝体渗流分析及稳定性评价 J.人民珠江,2 0 16,37（10）：5 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