武汉鹦鹉洲长江大桥南锚碇地下连续墙止水措施

武汉鹦鹉洲长江大桥主桥为(200+2×850+200)m三塔四跨悬索桥,该桥南锚碇采用地下连续墙支护的明挖基础,地下连续墙为圆形结构,外径68m、壁厚1.5m,设计深度不小于27.5m。该区域覆盖层厚度较薄,基岩为白云质灰岩,局部裂隙发育,地下水与长江水力联系密切,为做好地下连续墙基础止水,避免发生漏水险情,综合应用了防渗墙、铣接头、墙底嵌岩、帷幕灌浆等止水措施。经基坑开挖前的抽水试验、开挖过程中的监控监测、开挖后的实体验槽证明,地下连续墙墙体、接头缝、墙脚、基岩面均未发生渗水现象,未发生灾害性突水情况,实现了预期止水效果。

江苏某填埋场截水帷幕渗流分析

可靠的截水帷幕可有效阻断填埋场发生渗漏事故时污染物扩散的途径,对于填埋场的安全性有着重要的意义。通过江苏某填埋场垂直防渗系统中截水帷幕的深度变化,对截水帷幕2侧地下水渗流场进行模拟分析,得出截水帷幕深度需达到20 m,才可保证截流效果。

露天煤矿截水帷幕效果检验方法及截水效果分析

某露天煤矿为减少矿坑疏排水量,通过施工截水帷幕切断矿坑北侧河流补给通道。根据现场施工条件,采用低强度抗渗混凝土地下连续墙、HDPE防渗膜、超高压角域变速射流注浆、咬合桩4种工艺构建截水帷幕。为检验施工过程中露天煤矿截水帷幕的效果,针对低强度抗渗混凝土地下连续墙、HDPE防渗膜、超高压角域变速射流注浆等3种截水帷幕工艺,进行了4次围井试验。试验结果表明,在露天煤矿深厚砂卵石层动水、低温条件下,低强度抗渗混凝土地下连续墙、HDPE防渗膜、超高压角域变速射流注浆帷幕均具有良好的截水效果,渗透系数分别达到8.34×10^(–7)、6.28×10^(–7)、7.85×10^(–7) cm/s,与原材料室内实验得出的渗透系数基本吻合。在4种帷幕工艺的共同作用下,露天煤矿矿坑疏排水量显著减少,围井试验在截水帷幕施工过程中具有良好的效果检验作用。

生态脆弱露天矿区截水帷幕下松散层水位演化规律

我国蒙东地区生态环境脆弱,水资源匮乏,露天煤矿高强度开采引起地下水系统的补、径、排条件发生剧烈变化,导致松散层水位大幅下降、地表河流流量衰减、生态环境破坏。为揭示生态脆弱露天矿区在截水帷幕下的松散层水位演化规律,分析生态脆弱露天矿区地下水分布特征和采动对松散层水位的影响,开展截水帷幕下的松散层水位理论计算和物理模拟试验,结合现场监测数据分析截水帷幕下内蒙古扎尼河露天煤矿、元宝山露天煤矿松散层水位演化规律。结果表明:生态脆弱露天矿区松散层渗透系数大、水位埋藏浅;露天开采对矿区松散层水位影响巨大,矿区周边数千米范围内的松散层水位下降数米到数十米;理论计算和物理模拟发现,截水帷幕外侧松散层水位抬升幅度与帷幕长度呈正相关关系;远离帷幕的水位变化速率较为平稳,靠近帷幕附近的水位变化相对剧烈;扎尼河和元宝山露天煤矿现场监测结果显示,帷幕外侧松散层水位升高3.43~9.12 m,帷幕内侧水位降低3.21~10.15 m,外侧水位抬升幅度与截水帷幕完成率成正比。截水帷幕作用下的松散层水位理论计算和物理模拟结果可指导现场工程应用,截水帷幕能够显著抬升生态脆弱露天矿区周边松散层水位,保护矿区松散层水资源。

截水帷幕在露天煤矿截渗减排中的应用

为解决扎尼河露天矿矿坑疏排水量大、生产成本高、环保风险大等问题,采用地下混凝土防渗墙、防渗膜大深度垂向隐蔽铺设、高压旋喷注浆、钻孔咬合桩等4种帷幕技术,沿煤层北部隐伏露头建造一座平面长度近6000 m、最大深度超过50 m、有效厚度>0.6 m的弧线型沟槽灌入式+桩孔压入式落底截水帷幕。项目实施过程中攻克了低强度(8~10 MPa)抗渗(P6级)混凝土配合比技术、超长槽段开挖与护壁技术、防渗膜叠覆铺设与连接技术、高掺量粉煤灰-水泥混合浆液注浆充填技术、砾石层中高压旋喷成桩技术等5项技术难题,在帷幕墙建造过程中和结束后,采用取心验证法、抽水试验法、流场观测法和水量分析法等4种方法检验了帷幕墙的质量与截水效果。结果表明混凝土浇筑连续均匀,粉煤灰-水泥混合浆液充填密实、胶结完好,高压旋喷桩和钻孔咬合桩桩径达标、桩体完整;墙体渗透系数为8.34×10-7 cm/s,渗透性达极微透水级;墙体内外两侧最大水位差已达10 m以上;矿坑疏排水量已减少60%,目前仍在减少中。帷幕墙截水效果明显,达到了设计要求。该项目是我国露天煤矿采用综合帷幕技术解决疏排水问题的成功示范。

MJS工法在砾石层中的应用及成桩差异性

在我国某露天煤矿截水帷幕建造过程中,由于受架空高压线、地埋光缆、地埋排水管等多处障碍物影响,局部区域直接成槽工艺无法施工,因此,选择可以"全方位"施工的MJS工法完成此类区段建造。MJS试桩结果表明,该工法在东西两侧卵砾石层施工区成桩质量差异明显,为查明成桩差异性原因,采用地质勘探、重力触探试验和抽水试验等方法,从砾石层厚度、砾径、含砂量、地层密实度和含水层渗透能力等方面进行分析。结果表明,在砾石层厚度大、含砂量小、地层密实、含水层渗透性强的施工东区无法成桩,而在条件相反的施工西区成桩质量符合要求。研究成果拓宽了MJS工法的应用范围,对类似条件下MJS工法施工参数的选择具有指导意义。

露天煤矿截水帷幕防渗膜垂向隐蔽铺设施工工艺

防渗膜(HDPE土工膜)目前广泛应用于防污染、防渗漏、防扩散为主的防渗工程中,且铺设形式复杂多样。在我国某露天煤矿地下截水帷幕工程中,将防渗膜进行大深度垂向隐蔽铺设,深度可突破50 m,作为帷幕墙防渗主体;利用接头箱技术,实现了不同槽段间的防渗膜叠覆连接;通过注浆回填工艺,在压紧防渗膜的同时,提高了帷幕墙的抗渗性;最后采用围井抽水试验验证了墙体的防渗性,结果表明,防渗膜帷幕墙渗透系数仅为8.6×10–7cm/s,达到设计要求。防渗膜帷幕墙具有施工效率高、成本低、绿色环保等优点,其成功应用对其他类似项目具有推广借鉴意义。

基于低强度抗渗混凝土的露天煤矿帷幕截水技术

混凝土地下连续墙具有施工方便、质量可靠、抗渗性好等优点,在水利水电、基坑支护、地铁等防渗工程中广泛应用,所用材料既有塑性混凝土,也有刚性混凝土。在内蒙古某露天煤矿截水帷幕工程中,针对其工程地质与水文地质特征,研发一种低强度(8~10 MPa)抗渗(P6级)混凝土作为墙体浇筑材料,该混凝土水胶比值为0.68,砂率为45%,1 m^3混凝土中各原材料质量分别为:水泥180 kg,粉煤灰200 kg,膨润土20 kg,砂720 kg,石子880 kg。分析了其渗透与抗渗机理,并通过钻孔取心和围井抽水试验对其效果进行了验证。试验结果表明:混凝土墙体浇筑完整、连续,抗压强度达8.3 MPa,渗透系数达8.67×10^(–7) cm/s。工程实施后矿坑疏排水量显著减少,该措施为矿区水资源及矿坑周边草原植被等生态环境保护奠定了基础。

截水帷幕技术在元宝山露天煤矿的应用与效果评价

内蒙古元宝山露天煤矿是国内外罕见的特大富水型露天煤矿,为解决多年疏干排水造成的生产成本高和环保风险大等问题,拟采用截水帷幕技术对矿坑渗流补给通道进行帷幕截流。通过分析矿坑水文地质和工程地质条件,提出弧形半封闭落底式帷幕与群井疏干水力帷幕相结合的地下水控制方式,采用防渗膜垂向隐蔽叠覆铺设与抗渗混凝土充填工艺,在矿坑高程+452 m平盘开展帷幕试验研究,建造一座平面长度1369 m、平均深度29 m、有效厚度大于0.8 m、底部嵌入基岩面3 m的截水帷幕。试验研究过程中,确定了元宝山露天矿的截水帷幕工艺,获得其单幅槽段开挖长度(14 m)、护壁泥浆密度(1.05~1.25 g/cm^(3))和防渗膜叠覆宽度(1 m)等主要技术参数,提出防渗膜水下磁吸式连接技术,通过加装磁条,利用阴阳磁吸原理实现防渗膜叠覆处的水下自粘连。试验工程结束后,通过取心验证、流场分析和流量变化等方法检验帷幕墙的质量和截水效果。结果表明:混凝土浇筑充填连续、密实;墙体内外水位差已达15 m以上;盲沟补给流量消失,截水效果显著。试验研究证实截水帷幕技术适用于元宝山露天煤矿,为后续工程开展提供了关键技术参数,完善了我国露天煤矿截水帷幕技术体系。

我国露天煤矿截水帷幕关键技术进展

我国露天煤矿普遍采用抽排方式进行地下水控制以满足煤炭资源安全开采要求,这种方式对水资源造成极大破坏,严重影响煤矿周边的生态环境。近年来,随着我国社会经济的全面发展,国家对生态环境保护、生态文明建设提出了更高要求,如何优化、转变露天煤矿地下水控制方式,减少矿坑疏排水量是露天煤矿防治水工作普遍面临的崭新课题。采用截水帷幕技术取代疏排降水技术,由被动疏水变为主动截水,是解决露天煤矿因疏排水带来诸多问题的根本措施。以内蒙古扎尼河露天煤矿、元宝山露天煤矿截水帷幕实施过程为例,介绍我国露天煤矿截水帷幕设计理念、施工工艺和截水帷幕材料,在实践过程中,突破了防渗膜大深度垂向隐蔽铺设与连接技术瓶颈;研发了超长槽段连续开挖及浇筑工艺,大幅减少接头数量;研制粉煤灰-水泥混合浆体与HDPE防渗膜的复合帷幕材料,提高帷幕抗渗与抗变形性能;构建帷幕质量与截水效果综合检验体系,掌握了露天煤矿截水帷幕建造关键技术。截水帷幕技术在我国露天煤矿的成功应用,丰富了露天煤矿防治水与水资源保护技术理论,促进了行业技术进步,为露天煤矿地下水控制及安全绿色开采提供了新思路、新技术、新工艺,对其他非煤矿山及水利水电、交通等更高防渗等级要求的工程具有重要借鉴意义。

露天煤矿开采侧向帷幕控水原理与截水效果数值分析——以元宝山露天煤矿为例

露天煤矿开采过程中的矿坑疏排水是引起地下水资源流失的重要原因,寻求新的控水方法势在必行。以内蒙古赤峰市元宝山露天煤矿为研究对象,根据研究区水文地质与露天煤矿开发特征,分析了露天开采驱动下帷幕墙体建设对地下水系统控制的基本原理,得出帷幕墙体渗透能力越弱、厚度越大、与补给水体距离越近是帷幕墙减少露天采坑涌水的基本思路。将露天采矿疏排水与地下水系统数值仿真研究结合,对露天煤矿开采与帷幕墙建设对矿坑疏排水强度影响程度进行预测分析,模拟结果显示,采用针对主要涌水段的局部帷幕工程方案,地下水仍然以露天矿采坑为降落漏斗中心,区域流场形态基本未发生重大变化,在未帷幕区段地下水发生了强烈的侧向绕流现象,初期(300 d)矿坑残余涌水量较之现有矿坑排水量最大减幅37.16%,而残余涌水量随时间增大趋势明显。按准全封闭型帷幕方案建墙后,地下水基本未发生绕流现象,矿井残余涌水量为先减小后增大的趋势,最大减幅达85.79%,且后期涌水量增加幅度不大,可见准封闭型帷幕建设方案较之局部帷幕方案对矿坑整体涌水量的减排作用显著。通过分析露天煤矿开采侧向帷幕控水规律,构建帷幕阻水条件下地下水系统仿真模型,评价帷幕截水减排效果,以期为露天矿区煤–水资源协调开发提供科学依据。

元宝山露天煤矿帷幕截水技术研究

元宝山露天煤矿被英金河冲、洪积形成的富水性极强的第四系含水层覆盖,为了保护矿区生态环境和地下水资源、减少疏排水量,拟采用以地下连续墙为主,钻孔注浆为辅的截水帷幕对第四系含水层进行全封闭帷幕截流,从地质条件、施工工艺、截水效果及经济效益四方面研究了截水帷幕可行性。结果表明,岩石强度一般在10MPa以下,第四系含水层渗透系数123~637m/d,帷幕基底渗透系数小于0.08m/d,地质条件允许;截水帷幕最大深度75m,施工工艺成熟;数值模拟结果显示,截水帷幕形成后矿坑第四系补给水量减少79.8%,截水效果明显;工程投资回收时间仅5.04a,经济效益显著。截水帷幕可以从根本上解决元宝山露天煤矿因大规模疏排水引起的环保风险、安全隐患和经济负担,具备可行性。

复杂地质条件和敏感环境中基坑设计实践及关键技术

上海某国际金融大厦深大基坑项目北侧紧邻运营轨道交通8号线区间隧道,最近处仅7.87 m,南侧与现有世博共同管沟净距2.0~3.0 m,基坑变形控制要求高,周边环境敏感。同时,本项目位于黄浦江畔,场地浅层为典型的淤泥质软土地层,下部为富含承压水粉(砂)土层,且微承压水层与第一、第二承压水层互为连通,止水帷幕无法隔断承压水层,地质条件复杂。设计采用分坑施工、被动区加固、预应力伺服钢支撑系统、抽灌一体化降水方案、超深地下连续墙、跟踪注浆、型钢垫层等技术方案。实测结果表明,区间隧道的最大变形6.52 mm,共同管沟的最大变形15.3 mm,其最大变形均满足变形控制要求,确保了运营区间隧道和共同管沟的安全。

矿山砂卵石地层中截水帷幕长幅槽段稳定性研究

露天煤矿长时间大流量疏排降水导致矿区地下水资源严重浪费、井田周围生态环境急剧退化、生产运行成本大幅增加,截水帷幕技术为露天矿山地下水控制提供了新的思路。槽段稳定性直接关系到截水帷幕施工安全、成槽效率及防渗效果。为探讨矿山截水帷幕砂卵石地层在成槽时长幅槽段的稳定性,以我国内蒙古东部某露天煤矿为例,采用二维和三维水平条分法对砂卵石地层长幅槽段稳定性影响因素及规律进行研究,并对比分析二维与三维水平条分法在安全系数计算结果上的差异;借助FLAC^(3D)软件模拟分析砂卵石地层分别开挖17.5、22.5 m 2种长度时槽段的稳定性;结合上述分析结果给出砂卵石地层长幅槽段稳定性控制措施;再通过超声波测试手段验证长幅槽段稳定性及控制效果。研究结果表明:影响槽段稳定性的主要因素有地层岩土体性质、槽段开挖深度、泥浆液面、泥浆密度、泥浆液面与地下水位高差及单幅槽段长度;调整泥浆参数、提高泥浆液面、降低地下水位、优化成槽次序及控制成槽时间等措施可以增加长幅槽段的稳定性;该地层条件下单幅槽段长度不超过21 m时,槽段可以保持直立稳定,长幅成槽技术可行。

基于截水帷幕的露天煤矿绿色开采实践

为解决露天煤矿在疏排水过程中产生的各种问题、在露天煤矿绿色开采领域进行新探索,以呼伦贝尔地区某露天煤矿为例,采用截水帷幕技术对露天煤矿渗流补给通道进行帷幕截流,目的是从根本上减少矿坑疏排水量、保护地下水资源和矿坑外围生态环境、保障煤矿安全生产。研究结果表明,截水帷幕是解决露天煤矿疏排水问题的根本措施,是从源头管控的绿色开采关键技术。

一种新的旋喷桩止水效果检测方法

针对高压旋喷桩止水帷幕止水效果的检测问题,以某工程高压旋喷桩止水帷幕为例,研究国内与俄罗斯高压旋喷桩施工方式的差异及止水帷幕渗透系数检测方法。提出“新二重管法”,用于特定环境和复杂条件下施工。用钻孔取芯的方法检测高压旋喷墙的渗透系数K。施工方法和检测计算公式可操作性强、可靠性高。新的旋喷桩止水效果检测方法能反映高压旋喷墙的整体质量、有效检查高压旋喷墙的渗透系数、综合评价止水帷幕止水效果。

重庆松藻煤矿茅口灰岩岩溶水害与治理

松藻煤矿井下+335大巷C6岩溶裂隙出水点,由于接受地表汇水洼地水源的补给,最大涌水量达3500m3h/,对矿井安全构成极大威胁。通过物探、巷探、施工截流巷等勘查方案揭露了C6'岩溶裂隙通道,经过高压帷幕注浆阻断下渗通道等治理措施,排除了困扰该矿20多年的水害威胁,为煤矿类似水害的治理积累了宝贵经验。

武汉阳逻长江大桥南锚碇工程外围挡水帷幕自凝灰浆防渗墙施工

通过工程实例介绍自凝灰浆防渗墙技术在武汉阳逻长江大桥南锚碇工程外围挡水帷幕中的应用及工程施工中的要点。

元宝山露天煤矿疏排水现状与帷幕截水实施效果

为有效保护地下水资源,减少矿坑疏排水量,元宝山露天煤矿打破传统的疏排降水治理思路,提出采用防渗膜垂向隐蔽铺设与抗渗混凝土浇筑充填的帷幕截水技术进行治理,优先在矿坑东南侧+452 m平盘建造了一座平面长度近3600 m、有效厚度大于0.8 m、墙体深度超过40 m的落底式截水帷幕。经帷幕墙实体开挖、钻孔取芯、声波透射、水位分析和水量对比等多种效果检验方法验证,帷幕墙截水效果显著,完全解决了矿坑东南侧第四系地下水入渗问题,保护了周边地下水资源,同时解决了元宝山露天煤矿生态环保和经济安全等方面的难题。