浅谈灌浆技术在水利工程地基处理中的应用
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摘 要:对当前灌浆施工遇到的各种特殊地层以及常用的处理措施进行了分析,以确保工程质量。
灌浆技术作为水工建筑物地基处理中常用和重要的工程措施,随着水利水电建设的发展,采用灌浆法处理水利水电工程在大坝坝基防渗和加固处理中得到广泛的应用。
1 正在冒水情况的堵水灌浆措施
1.1 从集中漏水点冒水。这种情况多发生在岩溶地区和混凝土中有特大缺陷的地方,应根据出水点和出水量的大小,先埋设一段适当直径的孔口管,将水集中引到管中导出,再把周围可能冒水冒浆的岩缝和孔洞封堵好,然后从孔口管中进行反压灌浆。
1.2 沿裂隙冒水。对于冒水量较大的,钻若干个与裂隙相交的深孔,埋上孔口管,将裂隙水从管中引出;在深孔之间钻若干个与裂隙相交的浅孔,埋上孔口管;沿裂隙口凿槽,先用棉纱、麻刀等对裂隙进行封堵,然后用砂浆填槽;对浅孔用较低压力灌浆;浅孔待凝一段时间后,对深孔用较高压力进行灌浆。对于冒水量较小的,可先沿裂隙凿一道深5～10cm的U形槽,在槽的底部铺铁皮,穿过铁皮埋设若干根灌浆管,其中裂隙的最底部和最高部各有一根。用速凝砂浆将槽填平,砂浆达到一定强度后,从裂隙的较低端向上依次灌浆。
2 大量吸浆情况的灌注措施
在一般的裂隙岩层中灌浆,多数情况可在1～3h之内结束灌浆,单位耗灰量通常不超过100～200kg/m。然而,有时会出现大量吸浆不止,灌浆难以结束的情况,其主要原因是地层的特殊结构条件促使浆液从附近地表冒出,或沿着某一固定的通道流失,大吸浆量地层一般可按以下原则进行处理:
2.1 降压。用低压甚至用自流式灌浆,待裂隙逐渐充满浆液,浆液的流动性降低后,再逐渐升高压力,按常规要求进行灌浆。
2.2 限流。限制注入率不大于10～15L/min,以减小浆液在裂隙里的流动速度,促使浆液尽快沉积。待注入率明显减小后,将压力升高,使注入率基本保持在10～15L/min水平,直至达到灌浆结束标浓浆灌注:采用最稠的水泥浆进行灌注。
2.3 加速凝剂。在最稠的浆液中掺入水玻璃、氯化钙速凝剂。灌注水泥砂浆:根据灌注情况,掺砂量可以按水泥重量的10%级增加:砂的粒径也可逐渐变粗。将砂浆搅拌均匀后,用砂浆泵灌注。
2.4 间歇灌浆。在灌注一定数量水泥或灌注一定时间后,停止灌浆一段时间。根据地质情况、灌浆目的确定,间歇时间通常为2～8h。若无法在设计压力下结束灌浆,可低压结束灌浆,待凝一段时间后扫孔、复灌,复灌时争取在设计压力下结束灌浆。
3 岩溶地段的灌浆处理
3.1 无充填物:对于大空洞岩溶,可采用直接回填高流态的混凝土,骨料最大粒径小于20mm,混凝土标号一般为C15。若岩溶发育较深则需采用溜槽、导管浇注方式,以避免混凝土出现分离,灌注后待凝7d,然后重新扫孔再灌注水泥浆。对于空洞较大的岩溶,也可扩大灌浆孔孔径。往孔内投入粒径小于40mm的干净碎石,填满后再灌注水泥砂浆:灌注后待凝3d,然后重新扫孔进行简易压水,根据压水资料确定灌注水泥浆、水泥砂浆或其他混合浆液。对于空洞较小的岩溶,可灌注水泥砂浆或其他混合浆液,灌注后待凝3d,重新扫孔、简易压水,根据压水资料确定灌注水泥浆、水泥砂浆或其他混合浆液。
3.2 有充填物:对于有充填物的岩溶宜采用花管灌浆法,以带孔眼的钢管插入溶洞内形成人字造孔壁,则可防止塌孔在灌浆过程中也不易被砂土颗粒堵塞高压阀门或灌浆设备,浆液可以较大的压力通过花眼射入土层,籍高压力的作用,水泥浆可以进入到砂土层中去,或将充填物压密,挤出其所含水分,达到灌注、压实充填物的目的;还可采用不冲洗的高压水泥灌浆处理岩溶。但在较大溶洞地区,因钻进不易成孔,需下套管或先用旋喷法将溶洞充填物加固后再进行高压灌浆。
4 特大漏水通道的灌注措施
4.1 无水流作用和倾角较缓的大裂隙。首先采用浓浆、水泥砂浆或间歇灌浆进行处理,若效果不明显,则可改用定量灌注稳定浆液或混合浆液。
4.2 有水流作用或倾角较陡的大裂隙、大孔洞。冲填级配料:在孔口用稠水泥浆冲灌粗砂和砾石(粒径由小到大),若灌注一段时间后仍无效果,再改用浓浆冲灌级配粒料。配料时可先搅拌成一定稠度的浆液孔口倒入,等灌满后用常规方法进行灌注。模袋灌浆: 模袋在压力作用下能产生变形,适应不同形状的溶洞,有利于堵塞。水泥浆液在模袋中凝固,在水下不具有分散性,当水流较大时不会被冲失;施工时首先往袋内灌注水灰比为0.6、0.8或1.0的水泥浆,然后将充满水泥浆的模袋经钻孔投入孔内,孔内模袋达到一定数量后,再在原孔位进行灌浆处理。
4.3 双浆液灌浆。水泥浆液和速凝剂分别从两个灌浆管进入混合器,水泥浆和水玻璃在混合器中充分混合后,在速凝前到达孔底。为了达到预期的防渗效果和满足防渗体的强度要求,需要对浆液的扩散距离进行控制,往往需要通过现场的试验来确定双浆液灌浆中的浆液比例、灌浆压力、灌浆流量等施工参数,以达到有效封堵大漏洞的目的。