(1)布置。根据专家意见,在防渗墙至下游53m核心区域布置高压旋喷桩,在防渗墙及趾板区域为加密区,布置5排,间排距2m;趾板下游为渐变区,按满足变形过渡要求桩间距逐渐加大,依次向下游间排距按2.0m、3.0m、4.0m、5.0m、6.0m进行渐变。旋喷桩桩深均为20.0m,桩径1.2m,布置约562根桩。根据当时的工程进度安排,部分桩安排在坝基开挖前施工,部分桩在坝基开挖后施工。
(2)桩深确定。根据大坝坝基覆盖层组成,覆盖层为砂卵砾石组成,但含有四层壤土夹层,第一层顶面标高173~175m,厚2~3.7m,最厚6.6m;第二层顶面标高162m左右,厚0.5~1.5m,最厚6.4m;第三层顶面标高152~150m,厚2~4m,最厚6.2m;第四层顶面标高148~142.65m。根据勘探资料分析,砂卵砾石总体属中密~密实,但各层砂卵砾石层的密实程度和压缩性有一定不均一性,其次砂卵砾石中四层壤土夹层易产生基础变形和不均匀沉降,是控制基础变形的主要因素。
基础处理时考虑将表层第一层壤土夹层挖掉,挖至高程165.00m,第二~第四层较深不易挖掉,采用高压旋喷桩置换处理,根据第四层壤土夹层平均高程145.00m左右,并考虑第四层壤土夹层的不连续且厚度不大,从高程165.00m以下取桩长20.0m,即桩底高程145.00m。
(3)高压旋喷桩技术参数。根据河床地质情况,由于存在孤石和大量的卵石,高压旋喷桩采用三管法施工,以提高灌浆效果,通过生产性试验获取了成桩的技术参数,其参数见表2.7。
表2.7 河口村水库大坝基础高压旋喷桩灌浆参数参考表
其他参数如旋喷钻孔、浆液配比等要求按照《水利水电工程高压喷浆技术规范》(DL/T 5200—2004)的规定执行。最后根据试验结果确定合理的施工工艺及参数。
根据本工程工期和工作量,高压旋喷试验施工计划先采用150型地质钻机2台(配合金钻头)及全液压式跟管钻机EGL-100型2台,高喷台车1台,配高压水泵、空压机及泥浆泵、制浆设备2套。施工时,采用三班制连续作业,统筹安排、合理搭接、严格按《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》(SL 62—2014)施工,最大限度地减少钻、灌工序间的相互干扰,以加快施工进度。
(4)浆液试验材料。
1)新三管法采用喷射注浆的水灰比初定为1∶1,并根据试验调整。灌浆浆液采用42.5级普通硅酸盐水泥浆,浆液密度1.4~1.5g/cm 3 。配合比试验测试内容包括浆液拌制时间、浆液密度等。
2)浆液存放时间:环境气温在10℃以下时,不超过5h;环境气温在10℃以上时,不超过3h;当浆液的存放时间超过有效时间时,按监理人指示,降低标号使用或按废浆处理。
3)灌浆试验采用符合国家标准的42.5级普通硅酸盐水泥,水泥细度要求通过80μm方孔筛筛余量不大于5%。出厂期超过3个月的水泥不使用。
4)灌浆用水采用现场河中水,其水质、水温符合灌浆要求。在水泥浆液中掺入速凝剂、减水剂、稳定剂以及监理工程师指示或批准的其他外加剂,其最优掺量要通过室内试验和现场灌浆试验确定。
坝基高压旋喷桩处理仅为防渗墙至下游53m范围。该范围以下至坝轴线范围,河床高程174.00~171.00m,根据坝基覆盖层壤土夹层分布情况,分布在表层的壤土夹层最深7.0m左右,直接影响坝基沉降。将该区域原处理方案强夯改为部分开挖换填处理,设计将其全部挖到高程165.00m,以将河床下第一层壤土夹层全部挖掉,一直开挖到坝轴线,基础开挖后采用25t振动碾碾压12遍,然后换填主堆料及过渡料,提高坝轴线上游区域基础整体变形能力。
施工期,在坝轴线上游坝基开挖至高程165.00m时,建基面基本为砂卵石层出露,第一层黏性土夹层已基本清除完。但在坝轴线下游坝下0+000~0-180靠近右岸及左岸岸坡部位发现仍有较厚的黏性土层及砂层透镜体,对此处进行了开挖处理。其中左岸坝D0+040~D0+100,坝下0-110~210开挖至高程167.60m,右岸坝D0+160~D0+212,坝下0+00~坝下0-160开挖至高程164.70m;坝轴线上游河床左岸趾板D0+110~D0+230,坝上0+140~坝上0+198,开挖至高程161.00m。
坝基开挖后,分别采用过渡料及主堆料进行换填。