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固结灌浆在南水北调台儿庄泵站工程中的应用 尚俊伟 孙 勇 于继禄 中水淮河规划设计研究有限公司 安徽蚌埠 233001 摘 要：台儿庄泵站主泵房基坑开挖后，将揭穿上覆土层至基岩。根据地勘报告，该层基岩为赋存裂隙岩 溶水的石灰岩，渗透性强，承压水头约15～16m。基坑可能出现突涌破坏，仅采用单一深井降水施工难度 较大，为有效降低基岩承压水，减小基岩涌水量，防止基坑突涌破坏，增强基岩的整体性和抗渗性，需对 该站址区石灰岩基做地基处理。设计经综合分析比选，采用水泥浆固结灌浆对基岩进行处理，通过对基岩 上覆土层厚度、灌浆压力等的计算和灌浆孔位置的合理布置，并严格控制施工过程，使基岩的整体性和防 渗性得到显著提高，大大减少了基坑涌水量，有效地解决了施工降水困难。 关键词：固结灌浆；泵站；基岩；基坑开挖；施工降水 1工程概况 台儿庄泵站是南水北调东线工程的第7级泵站，位于山东省枣庄市台儿庄区境内。第一期工程新 靠韩庄运河北大堤布置，工程等别为I等，主要建筑物为1级。台儿庄泵站工程主要由主泵房、副厂 房、安装问、进出水池、进出水渠、清污机闸、排涝穿堤涵和交通桥等组成。泵站站身北侧紧靠韩庄 运河大堤(堤顶高程33．OOm)，主泵房下部为块基型结构，设计底高程为8．30m，进水池紧靠主泵房 布置，设计底板底高程10．05m，堤顶至泵房建基面最大开挖深度达24．7m。 工程区地势平坦，地面高程25．97～26．60m。主泵房及前池段勘探深度内揭露地层自上而下共分 六大层，主要岩性为壤土夹礓石、黏土夹礓石、壤土、壤土夹砂、中粗砂、黏土。基岩(即第⑦层) 为奥陶系马家沟组(0。)石灰岩，灰黑色一黑色，夹少量的黄色泥质灰岩，裂隙发育，呈网状分布， 经所取岩样统计，高倾角裂隙平均每米1组，缓倾角裂隙平均每米5～20组，岩体被裂隙切割成块 状，强风化一中等风化，岩芯长度多为5～lOcm，部分为10～20cm，局部破碎，岩样致密，坚硬。 岩芯采取率50％～90％。裂隙多充填方解石结晶，部分裂隙结合较紧密，掰开后裂隙面上有黄色水 锈。岩芯有少量小岩溶，与裂隙连通，直径多1～5cm，部分较大，有少量黑色铁锰矿物充填。根据 室内试验结果统计，该层岩石的饱和抗压强度平均值为62．3MPa，小值平均值为47．4MPa，大值平 区地下水类型主要为潜水和承压水，上部土层综合渗透系数6．5×10一cm／s，为主要潜水含水层， 潜水位24．9～25．Om左右；下伏石灰岩赋存裂隙岩溶水，渗透系数为1．9×10_～3．87×10cm／s， 6 具有较强渗透性，上覆黏土渗透系数3．24×10cm／s，构成了相对隔水层，承压水位在23．5m左 右，与潜水位差1．5～2m，承压水头约15～16m。 主泵房基坑开挖后，将揭穿上覆土层至基岩。采用均质含水层承压水非完整井基坑涌水量公式计 水量较大，给施工降水带来一定难度。设计施工期采用深井降水方案进行基坑降水，共布置降水井 度仅0．8～1．8m，且土层夹中粗砂薄层，在基岩承压水作用下，能产生突涌，顶穿黏土隔水底板，造 成基坑破坏。为有效降低基岩承压水，减小基岩涌水量，防止发生基坑突涌破坏，同时增强岩基的整 体性和抗渗性，需对该站址区石灰岩基做地基处理。 ．160 、、％～㈣_∥7 固结灌浆在南水北调仓藕囊蔫震勰鬻黼鳞麟■ 2固结灌浆设计 根据主泵房段地质实际情况，经综合分析比选，确定采用水泥浆(水泥强度等级不低于 P．O 32．5级)固结灌浆对基岩进行处理。该方法是应用渗人及劈裂充填的形式使浆液深入岩石裂 隙及破碎、疏松的部位，形成岩石与水泥的固结体，提高岩石的整体性和防渗性从而达到防渗堵 漏的目的。 2．1上覆土层厚度确定 常规固结灌浆以基岩上部设置混凝土盖重为主，盖重厚度通常不小于3m，以便约束岩石表面裂 隙张开。根据本工程建筑物设计及地质具体情况，基岩富含承压水，最大承压水头达16m，水位在 23．5m左右，黏土为相对隔水层，设计采用基岩上部保留一定厚度上覆土层，同时土层至基岩段采 用钢管护壁使浆液直接进人基岩的方法来实施固结灌浆，该方法的上覆土层既能代替混凝土盖重的作 用，同时又能保证施工时承压水不发生突涌破坏，而上覆土层厚度的确定则成为固结灌浆能否顺利实 施的一个关键因素。其上覆土