Aplicación de la tecnología de split grouting en el refuerzo de presas de tierra de pequeños embalses.
1. Información básica
El embalse de Tiandi está ubicado en el norte de He Village, ciudad de Peifeng, condado de Yongding, aguas arriba del afluente Fuxi y a unos 7 km aguas abajo del embalse de Tiannong. Es un pequeño embalse importante utilizado principalmente para riego y control de inundaciones. El área de recolección de agua de lluvia sobre el sitio de la presa del embalse es de 5,8 km2, el nivel normal de almacenamiento de agua del embalse es de 601,80 m y la capacidad de almacenamiento correspondiente es de 840.000 m3.
El proyecto del centro del embalse consta de una presa principal, un aliviadero, una alcantarilla de conducción de agua, una central eléctrica detrás de la presa y otros edificios. La presa es de tierra homogénea con una altura de 26,0 metros y una longitud de coronación de 152,50 metros. El cuerpo de la presa está lleno de suelo residual de grano grueso: grava y arena representan aproximadamente el 40% y arcilla el 15%. El lecho de roca es arenisca fuertemente erosionada con grietas desarrolladas, la mayoría de las cuales son más grandes que la abertura permitida. Durante el diseño y construcción de la presa, no había piso de concreto y el suelo se rellenó directamente sobre el lecho de roca con las grietas desarrolladas. Además, la tierra de relleno está suelta y la densidad seca es de 1,42 ~ 1,46 g/cm3. Después de que se confiscó el embalse, una gran área de agua suelta empapó la pendiente trasera de la presa y la zona de contacto de los cimientos de la presa fue arrastrada. Por ello, el nivel del agua ha sido controlado durante el funcionamiento del embalse, lo que dificulta el normal almacenamiento de agua. Red de referencia de tesis.
2. Diseño de refuerzo antifiltraciones
La presa se caracteriza por ser corta, corta y suelta. El cuerpo de la presa y la zona de contacto han quedado seriamente dañados por las filtraciones. En vista de las características anteriores, se comparan las siguientes soluciones de diseño.
2.1 Tecnología anti-filtración de lechada dividida: lechada dividida, coloque dos filas de orificios de lechada cerca del eje de la presa, con un espacio de 1,5 m, los orificios están dispuestos en forma de flor de ciruelo y la construcción es llevado a cabo en dos secuencias. Distancia entre hoyos: 4 m en el tramo de río y 2,5 m en el tramo de talud de ribera. La profundidad del orificio es de 0,5 m en el lecho de roca, la presión del orificio de lechada es de 0 ~ 0,5 MPa, el espesor promedio de la cortina es de 50 ~ 200 mm (acumulado) y el espesor acumulativo de la parte superior de la presa no es inferior a 30 mm. los orificios de drenaje están dispuestos a lo largo del eje de la presa para establecer una cortina antifiltración continua. Los orificios de la fila auxiliar están dispuestos aguas arriba de los orificios de la fila principal. La estabilidad a la penetración y la estabilidad a la deformación del cuerpo de la presa se resuelven mediante la división, extrusión, penetración, llenado y consolidación por humidificación del lodo a presión. El plazo de construcción es de 90 días y el presupuesto estimado es de 280.000 yuanes.
Ventajas: equipo simple, período de construcción corto, bajo costo, calidad estable y confiable.
Las desventajas son: altos requisitos técnicos y necesidad de equipos profesionales para la construcción.
2.2 Muro antifiltración de hormigón: dispuesto a lo largo del eje de la presa, con un espesor de pared de 40 cm, un plazo de construcción de 1,20 días y un presupuesto estimado de 880.000 yuanes. Red de referencia de tesis.
Ventajas: Calidad estable y confiable.
Desventajas: alto costo, largo período de construcción, equipo enorme, altos costos de implementación, pequeño volumen de proyecto, difícil de aceptar para el equipo de construcción.
2.3 Pilotes de inyección por chorro de alta presión (pilas de inyección por chorro): la distancia entre pilotes perforados es de 1,0 m, el diámetro del pilote es de 0,7 m y se estima que los pilotes de inyección por chorro de alta presión entre pilotes ser 112.000 yuanes.
Las ventajas son: calidad estable y confiable, y equipos de construcción locales fáciles de movilizar.
Las desventajas son: alto costo y largo período de construcción.
Plan 1 Inyección dividida (1): Esquema adoptado en el diseño de refuerzo de la presa. A través del análisis de acoplamiento del mecanismo de falla y deformación de la presa, esta es la solución óptima entre varias soluciones técnicas. Porque la lechada dividida puede complementar el suelo con una tensión principal insuficiente a través de la presión de lechada p=△p r'h '. En la fórmula, △p es la presión del orificio en la parte superior del tubo de lechada, en kg/cm2; R'h ': se refiere a una cierta presión alta de la columna de lodo en kg/cm2 desde la boca del tubo de lechada hasta el cuerpo de la presa. Durante el proceso de inyección, juega un papel importante en la división del cuerpo de la presa y en la compresión, llenado, filtración y ajuste de tensiones del suelo en ambos lados. A medida que aumenta el número de lechadas, la presión de lechada P ejerce los efectos mencionados anteriormente sobre el suelo en ambos lados de la veta de lechada muchas veces. Al mismo tiempo, después de que la lechada se detiene varias veces, el suelo de la presa rebota y comprime la. purines, favoreciendo el drenaje, consolidación y endurecimiento de la veta de purines. El proceso de inyección dividida es un proceso de ajuste y redistribución de tensiones en diferentes campos de tensiones del cuerpo de la presa. Red de referencia de tesis.
Con base en el análisis anterior, la mayor ventaja de esta solución es que resuelve los problemas de estabilidad de filtración y estabilidad de deformación que enfrenta la presa, y restaura la estabilidad de filtración y estabilidad de deformación de la presa; barato en costo; y la calidad es estable y confiable.
3. Construcción de inyección
3.1 Medidas de construcción:
Para la presa, se han tomado las siguientes medidas en la tecnología de inyección: Durante la construcción de la presa y Después de su finalización, se produjo una gran cantidad de asentamientos y deformaciones, lo que provocó que el área del suelo a una profundidad considerable debajo de la cresta de la presa y la pendiente del banco de la presa se encontrara en una zona de tracción longitudinal (3) a lo largo del eje de la presa, con el pequeño plano de tensión principal. perpendicular al eje de la presa. Al disponer los agujeros densamente y aumentar la presión de la inyección, la pequeña superficie de tensión principal se puede ajustar a 90 grados. Este proceso sólo se puede completar después de la tercera inyección. En la sección de la presa donde la pendiente del banco es inferior a 5 m, el pequeño plano de tensión principal a lo largo de la dirección longitudinal no es obvio. Durante la construcción se dominaron los siguientes principios:
3.1.1 Pozos densos: dos filas de. agujeros de flor de ciruelo, el espacio final entre agujeros es 2,5
3.1.2 Aumentar la profundidad de perforación: pasar a través del cuerpo de la presa y entrar en el lecho de roca a 0,5 m de la parte superior de la presa
3.1.3 La lechada es primero fina y luego espesa: vierta la lechada fina durante la etapa de ajuste de tensión. La gravedad específica es de 1,3 g/cm3 y la gravedad específica es superior a 1,4 g/cm3 durante la etapa de construcción de la cortina; p>
3.1.4 Aumente la presión de lechada tanto como sea posible;
3.1.5 Aumente el número de rejuntas, no menos de 6 veces, extienda el tiempo de lechada y el intervalo debe; no ser inferior a 3 días.
3.2 Control de construcción:
Con el fin de mejorar el efecto del inyectado y asegurar la estabilidad de la presa durante la construcción del inyectado, se implementan los siguientes controles sobre el proceso y los indicadores técnicos de construcción:
3.2.1 Antes y después de cada inyección, el desplazamiento horizontal de cualquier punto de medición en la pendiente de la presa no deberá exceder los 2 cm. Después de que el cuerpo de la presa comience a rebotar, se permite el siguiente relleno. p>3.2.2 La proporción de lodo en la etapa de ajuste de tensión es de 1,3 ~ 1,4 g/cm3, y la etapa de construcción de la cortina anti-filtración es de 1,4 ~ 1,5 g/cm3
3.2.3 Orificio de uso; tecnología de inyección del fondo para retrasar la división de la parte superior de la presa tanto como sea posible. En términos generales, no se permite que la parte superior de la presa se parta antes de la segunda recarga. El ancho de las grietas en la parte superior de la presa no deberá ser superior a 2,0 cm a la vez. El cuerpo de la presa comenzará a rebotar después de detener la inyección y antes de volver a aplicar la inyección;
3.2.4 Presión de inyección. (presión de la boca de la tubería de lechada): la presión de apertura no está limitada y la presión de funcionamiento se mantiene alrededor de la presión cero. Cuando se produce presión negativa, la gravedad específica del lodo se puede aumentar a más de 1,4 g/cm3
3.2.5 El intervalo entre cada recarga es de 3-5 días
3.2; .6 La cantidad de lechada a la vez: No. La primera vez es 0,5 ~ 1,0 m3/m/hora, y la segunda vez es aproximadamente 1,0 m3/m/hora. La cantidad total de lechada debe cumplir con los requisitos de espesor de las venas de lodo de diseño: el espesor promedio de diseño es de aproximadamente 0,20 metros (la densidad aparente seca de las vetas de lodo es de 1,6 gramos/centímetro cúbico, según la cantidad total de suelo inyectado);
3.2.7 Estándares finales de lechada: No aparecerán más grietas transversales y oblicuas en la parte superior de la presa. Después de mantener la presión cero durante 5 días, ya no habrá presión negativa en la boca de la tubería de lechada ni en el espesor. de las venas de lodo alcanzarán el valor de diseño;
3.2.8 Sellado: Parte superior de la presa Las grietas longitudinales se conectan a las venas de lodo. Después de que el lodo se deshidrata, se hunde 0,3 m y se rellena. suelo seco después del endurecimiento;
4. Análisis del efecto de lechada (4)
Desde que se construyó la presa en 1957. Construida y levantada dos veces en 1977 y 1977, la estructura de la presa tiene ciertas particularidades, lo que resulta en un complejo campo de tensiones en el cuerpo de la presa y una inyección muy difícil. Se aumenta la etapa de ajuste de la tensión y el volumen de inyección y el límite de tiempo de inyección exceden con creces el diseño. Debido al relleno suelto fuera de la pared derecha del aliviadero y a las montañas empinadas en ambos extremos de la presa, hay una gran cantidad de puntos de fuga de lodos concentrados en el costado del cuerpo de la presa y en las pendientes de las orillas izquierda y derecha cerca del aliviadero. . Una vez finalizada la inyección, todos los fenómenos anteriores desaparecen y se garantiza la estabilidad del cuerpo de la presa.
4.1 Análisis de cambios de infiltración
La inyección fraccionada del dique de tierra del embalse duró 90 días y se invirtieron 620m3 de arcilla. Según la densidad aparente seca de las vetas de lodo después de la consolidación y el endurecimiento, el espesor promedio de cada veta de lodo principal es de 16,7 cm. A través de la excavación y verificación de la presa de tierra después de la inyección, se encontró que la distribución de las vetas de lodo en la presa. Son todas las venas de lodo fino dentro de los 3 m por debajo de la parte superior de la presa. Paralelas al eje de la presa, hay de 1 a 2 venas de lodo principales debajo.
El espesor a la mitad de la altura es de aproximadamente 30 cm y el coeficiente de permeabilidad de las venas de lodo es k = i× 10-7 cm/s. Después de que aparecen las venas de lodo, la relación de permeabilidad del suelo de la presa se reduce considerablemente y la relación de permeabilidad del cuerpo de la presa. cae de 0,07 antes del enlechado. Aumenta a 0,22 después del enlechado. El pantano y el flujo abierto detrás de la presa han desaparecido, el punto de escape de la línea de infiltración cae por debajo de la elevación del lecho del río y la filtración superficial es cero. Durante el proceso de inyección, hay 12 puntos de inyección delante de la presa y 18 puntos de inyección detrás de la presa. Los puntos de inyección son esencialmente los mismos que los puntos de inmersión esparcidos en niveles altos de agua en el depósito. Esto muestra que la cortina de muro de barro continuamente cerrada que se ha dividido a lo largo del eje de la presa se ha conectado al canal de fuga y el canal de fuga ha sido bloqueado por lodo. Dado que la presión de la columna de lodo es mayor que la presión de la columna de agua cuando el depósito está en un nivel alto de agua, en el canal de fuga original y en algunas áreas del suelo donde el suelo de la presa está suelto y el gradiente anti-filtración es muy bajo, El gradiente anti-filtración generado por la presión de la columna de lodo es mucho mayor que el generado en el nivel de agua más alto. El análisis teórico y la prueba de alto nivel de agua de este año después de la inyección han demostrado que la cortina de penetración del muro de lodo formada por la inyección dividida y la compresión, penetración y llenado del suelo de la presa en ambos lados de la vena de lodo con el lodo aseguran la penetración. Estabilidad de la presa de tierra.
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