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水利工程的系统性比较强,工程施工涉及到的领域比较广,对工程施工产生影响的因素也比较多,工程施工比较复杂。所以,水利施工技术包含的内容也比较广泛。在水利工程施工的过程中,经常会因为地质条件问题影响工程的稳定性,所以,为了保证水利工程的施工质量,在水利施工的过程中应用灌浆技术具有重要的作用。
一、水利施工技术的类型
水利工程施工包含的内容非常复杂,所以在水利工程施工中应用的施工技术类型也非常丰富,具体的水利施工技术类型分析如下。
(一)灌浆技术
在水利工程的施工过程中,针对不同的施工条件施工的灌浆技术也不同,灌浆技术主要包括两种类型,分别是固结灌浆和帷幕灌浆[1]。在水利工程施工的过程中应用灌浆技术的目的是为了保证工程的稳固性。水利工程施工技术中的灌浆技术有以下几种类型,分别是:高压灌浆技术、基础灌浆技术、旋喷灌浆技术等[2]。在施工的过程中,施工人员要以具体的施工条件为基础对来选择合适灌浆技术。
(二)先进仪器设备的使用
在目前的水利施工中,先进仪器的使用比较广泛,使用的效果也非常明显。先进仪器设备在水利工程施工中的应用主要集中在科学理念的改进与提升方面。在水利工程施工中应用先进的仪器设备不仅可以有效的提升水利施工的质量,同时还能在一定程度上节省水利工程施工的成本。在水利工程施工中应用的先进仪器设备主要有全球定位系统、精准的测量仪器等。
(三)CAD技术
在实际的水利工程施工中,通过CAD技术可以通过计算机技术将促使应用软件的高效性得以充分的发挥,所以,在水利施工的过程中,CAD技术的应用范围非常广泛。通过CAD技术的应用,在水利施工的过程中从各个角度入手来精确的成图,能够有效的提升水利工程施工的精确性。同时,在水利施工的过程中应用CAD技术,还能够有效的降低工程难度,减小水利施工工程的工程量。
(四)GIS技术
GIS技术指的是地理信息系统技术,指的是将水利工程的施工和地理信息进行有效的结合。在水利工程施工的过程中使用GIS技术具有一定的必然性,因为在水利施工的过程中为了有效的保证水利工程的施工质量,就必须对施工地的地质信息和水位信息进行精确的反应,而GIS技术通过精确的定位系统和高效的数据信息处理技术能够将数据的采集、加工和输出做出精准化和高效化,能够为水利工程施工给提供良好的数据保障[3]。
二、灌浆技术的应用
在水利工程施工的过程中有一个非常重要的环节就是地基施工,水利工程施工地点的地质条件通常比较复杂,所以,水利工程地基施工的难度也就相应的比较大。为了有效的解决这个问题,为了保证地基的稳固性,灌浆技术的应用非常重要。下面结合具体的工程实例,对水利工程技术中的灌浆技术进行了探讨。
(一)工程背景
某综合性水利工程,水库的流域面积为650平方千米,库容为2720万立方米,工程的地质条件从上到下分析如下。地层0―54米的范围内是比较松软的土质;54.55米左右是中粗砂垫层;55.6米左右是密度比较大的卵石层,其中卵石的含量超过50%;60.68米左右是粘土夹杂着卵石的地层;68米―75米是粒径非常大的卵石层;75米―80米的地层含有大量的直径超过2米的大孤石;80―82米的地层是粒径在10厘米以下的砾石层;82米以下是结构比较完整的石英砂岩。针对这样的地层条件,经过研究决定使用高压喷射灌浆和帷幕灌浆相结合的灌浆方式。
(二)灌浆指标参数的设定
采用高压喷射灌浆的方式来进行灌浆,具体的参数设定如下:第一,高压浆的流量为160升每分钟,在灌浆的过程中,灌浆压力要控制在36帕以上;第二,使用的水泥浆的比重要超过1.45;第三,气压要控制在1帕左右,气流量要控制在90立方米每小时;第四,灌浆时的提升速度为10.2米每分钟,转动的速度也要控制为10.2米每分钟;第五,钻孔的斜率要保证在50以下,孔位的偏差要保证在2以下;第六,墙体的渗透系数要控制在1.04米每秒,R18要保持在4帕和10帕之间,E要控制在103帕以内,J要保持在80以上,最小墙体的厚度要保持在0.4米以上。
(三)施工设备
钻孔机使用的是型号在600以上的地质钻机,钻进的方式是泥浆固壁回转钻进,在钻孔的过程中根据不同的地质条件选择不同的钻头。在高压喷射灌浆设备方面,针对本工程的实际施工条件,做出了两个方面的改进。第一,使用能够自动行走,同时喷射管可以转动的高压喷射灌浆台车;第二,使用大流量的高压灌浆设备,其中包括YGP-5号的高压喷射灌浆台车,3LCI―15/6型号的空压机和OB―5O型号的高压泥浆泵。
(四)灌浆施工
在高压喷射灌浆的施工过程中,灌浆孔序间的距离长度分别是:8米、8米、4米、4米、2米、2米,为了避免在施工的过程中产生干扰,围井左施工段的各个次序孔的数目分别是:11、10、21、40、39;围井右施工段的灌浆孔的数量是21,总灌浆孔的数量是182个。具体的施工过程分析如下:
第一,开孔。施工人员确定施工的孔号,针对具体的地质条件,选择合适的钻头,平整地面,做好施工准备。在施工之前要明确心墙的厚度,以此为依据来确定旋喷墙的高程。
第二,下套管。施工人员根据上述的心墙厚度和旋喷墙高程对套管的长度进行计量,以保证在施工的过程中不会对心墙产生破坏。
第三,砂卵层钻进,下套管,更换牙轮钻头和金刚石复合钻头,钻孔直到基岩界面。然后更换金刚石钻头在基岩上钻孔,选取岩芯对基岩进行分析。在成孔之后测量孔的斜度。
第四,以孔深为依据量取喷射管的长度,将喷射管下方到孔内,设定好各个喷射灌浆参数进行灌浆。在灌浆的过程中,施工人员要做好记录。在灌浆完成之后,将套管拔除,用封孔浆液进行封孔。
(五)质量检测
质量检测使用注水试验和室内试验来进行,在试验的过程中使用布设检查孔的形式对其中可能存在的问题进行检查,在质量检查的过程中布设了五个检查孔,它们的桩号分别是:0+123.65,0+091.35,0+068.65,0+101.35,0+072.65。对应的编号分别是:#1,#2,#3,#4,#5。质量检测的过程是在主河槽处进行基本布设,每3nf为一段,一共完成15段注水试验,通过试验可知,大部分的K值都在10%米每秒左右,最大的K值是8.33*10%米每秒,最小的K值是7.57*10%米每秒,符合要求,说明高压喷射灌浆法取得了很好的试验效果。
结语:
在水利工程施工中应用到的水利施工技术有很多,其中包括:灌浆技术、先进仪器设备的应用、CAD技术和GIS技术等。其中灌浆技术是其中最重要的施工之一,使用灌浆技术首先要明确地质类型,然后选择合适的灌浆技术类型,之后要明确各个灌浆参数、准备好施工设备、开展灌浆施工,最后完成质量检测。控制灌浆质量对维护地基的稳定性,对维护整体水利工程的稳固性具有重要的作用。
参考文献:
[1]朱学志.浅论水利施工技术及灌浆施工应用研究[J].科技资讯,2014,(16):63.
关键词:帷幕灌浆;充填灌浆
中图分类号:TU74 文献标识码:A 文章编号:
水利工程建筑群特别是水库大坝基础防渗处理,是关系到水利工程安危成败的关键问题。坝基防渗处理的目的,是最大程度的减少渗漏量、降低坝基压力,控制坝基的渗流坡降,防止渗流破坏等,要达到上述目的,目前采用的最有效的方法就是坝基帷幕灌浆和充填灌浆施工技术。
1水库坝体的灌浆施工工艺
水库工程施工是大规模石堆体,在透水性、渗流稳定性、强度、承载能力、压缩变形能力等性能方面要求较高,特别是水库坝体灌注施工中,必须做好坝体的防渗处理。而我国目前针对水库沙砾石坝体施工处理工艺中,常使用的坝体施工处理工艺主要有帷幕灌浆工艺、粘性土截水槽、混凝土防渗墙和充填灌浆工艺等措施。
灌浆施工工艺流程包括:钻孔清孔灌浆封孔。在灌浆施工中,各个步骤紧密相连,互相制约。如何在灌浆前期做好准备工作,对浆液的性能、施工的水压比和灌浆的施工质量进行控制,是目前我国水库坝体灌浆施工所要解决的重点问题。特别是对灌浆标准的审定,一直是业内讨论的焦点。目前,在我国水库坝体灌浆施工中,常用的有帷幕灌浆和充填灌浆两种施工工艺。
灌浆施工的主要技术指标:①钻孔:孔深、孔段和终孔按照国家相关标准控制;②灌浆压力:设计灌浆压力一般按不小于1.5倍坝前水头设计;③浆液:严格控制水泥、砂浆的性能,并按设计的水灰比进行灌浆;④灌浆施工方法:按分序加密的原则,采用“小口径、孔口封闭、自上而下、孔内循环、高压灌浆”施工工艺;⑤结束标准:在设计压力下,1~3段注入率小于0.4L/ min、以下各段小于1.0 L/ min,延续灌注时间不少于90min;⑥合格标准:灌浆质量合格标准q≤1.0Lu,合格率应达90%以上。
2帷幕灌浆
帷幕灌浆(curtain grouting)是根据坝基的实际情况钻一排或是多排深孔,并灌注浆液以填充基岩中的缝隙,以形成一道坚固的防渗墙。它是水库坝基防渗处理的主要方式,对水库坝基的稳定性和抗压性起着主要作用。简单地说,帷幕灌浆就是在坝基用深孔灌浆的方法建立连续的防渗幕。按照灌浆孔排数划分,帷幕灌浆分为两种:一是两排孔帷幕;二是多排孔帷幕。
水库坝体的帷幕灌浆施工工艺凭借适应性强,施工灵活多变、施工效果良好等优点,在水库坝体施工中得到广泛的应用。帷幕灌浆法是在水库地基和坝体的岩石或砂砾石中建筑的防渗帷幕工程。帷幕灌浆施工工艺一直是水利工程建筑物防渗处理的重要手段之一。
2.1 帷幕灌浆材料的选择
(1)一般灌浆材料中所选用的水泥规格不能小于425号,可以采用525号普通硅酸盐水泥或超细水泥。在水泥存放时要注意保证水泥的干燥和性质的稳定。
(2)如果需要加入外加剂(如防漏剂、增粘剂、分散剂等),一定要按照原料试验得出的掺和比例加入。
(3)工程灌浆用水可就近获取,注意定期检测水质是否符合水泥拌和的标准。
(4)建立可靠完善的通讯、风力、电力系统,确保灌浆工程不间断顺利地执行,确保在要求工期内完成。
(5)采用转速不低于1500转的高速搅拌机,且保证单次搅拌时间不低于30 s,以达到搅拌效果。
(6)为保证工程质量,压水和灌浆试验中采用自动记录仪。
2.2帷幕灌浆施工工艺流程
依照设计及《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》,并考虑实际工程的特点,帷幕灌浆采用自上而下分段钻进,分段灌浆,孔内循环的灌浆方法。混凝土与基岩接触段岩石段长≤2m,单独灌浆并待凝,以下灌浆段长5~6m。在断层、破碎带地质条件地区缩短灌浆段长并待凝。
2.2.1造孔施工
造孔是灌浆工程中极为重要的一环,成孔的质量及进度直接关系着整个灌浆
工程的质量及进度,必须抓紧抓好。(1)安装钻架、摆放钻机。在确定灌浆孔位后做好标记,清理平整场地,然后铺地板、方木搭制钻探平台,钻机安装要稳固、周正。摆放钻机要保持天车、主动钻杆、灌浆孔中心3点成1线,然后准备开钻;(2)试车、开钻。安装完毕后,启动动力设备进行试车,包括钻机、供水供电系统,待所有设备均运转正常后进行开钻;(3)钻进工艺。本次灌浆造孔对于坝基础部分、先导孔和检查孔,施工中采用Φ59mm金刚石钻头进行基岩部分的钻孔。每次钻孔前都要认真检查所有的钻杆及钻具、主动钻杆和钻杆接手等,不准使用弯曲变形的钻杆、钻具,各部位接头要接牢,各部位接头和管材要保持良好同心度。金刚石钻进成孔间隙小,钻头水口窄,需要较大的泵压和中等泵量才能产生强制冷却和冲洗作用。
2.2.2裂隙冲洗及压水试验
帷幕灌浆在钻孔结束后,采用由导管通入大流量高压水流从孔底向孔外冲洗
的方法冲洗孔壁,钻孔冲洗拟采用单孔冲洗,直至回水澄清后,再继续冲洗10min,且总的时间要求不少于30min,串通孔不少于2h,底残渣不超过20cm。一般部位的裂隙冲洗压力采用同段灌浆压力的80%。
压水试验在裂隙冲洗后进行,本次灌浆选择10%的灌浆孔做先导孔,并在Ⅰ序孔中选择。先导孔应进行压水试验,压水试验采用单点法,压力采用同段灌浆压力的80%,且不大于1MPa。简易压水时间为20min,每3~5min测读1次压入流量,取最后的流量作为计算流量。
2.2.3灌浆施工
帷幕灌浆采用自上而下分段灌浆法时,在规定压力下,当注入率不大于0.4L/min时,继续灌注60min,或不大于1L/min时,继续灌注90min,灌浆即可结束。而采用自下而上分段灌浆法时,继续灌注时间相应减少为30min和60min,灌浆即可结束。灌浆过程中,随时测量进浆和回浆比重,当回浆变浓时,换用与进浆相同比级的新浆液进行灌注。若效果不明显,延续灌注30min,即可停止灌注。
2.2.4封孔
灌浆结束采用全孔灌浆封堵法封孔:全孔灌浆结束后,用0.5∶1的水泥浆置换孔内浆液并取出所有灌浆管后,用0.5∶1的水泥浆纯压30min,压力为最大灌浆压力,并做好灌浆记录。
3充填灌浆
水库坝体的充填灌浆主要用于水库大坝这个庞大的石堆积实体,充填灌浆的目的主要是对大坝堆石体内部孔隙灌浆,从而提升溢流坝基底的应力,促使坝体整体抗滑稳定性,加强坝基防渗堵漏的能力,浆液在自重和规定压力作用下,填充坝体的空隙,将其充实,从而达到增强水库坝体整体稳定的目的。
充填灌浆具有设备简单,投资省,工期短,收效快,易于掌握灌浆技术等特点。对于处理大量的小中型水库坝体渗漏,河堤、渠道的防渗,坝下涵管接触带的淘空回填,坝体的塌坑和裂缝,以及封填蚁穴都有较好的效果。
3.1工艺机理
因在大坝堆石体中存在大量的孔隙,孔隙率为32.5%,在浆液自重和规定压力作用下,可将堆石体孔隙充填水泥砂浆,同时水泥浆通过渗入作用,渗入到细小的孔隙中,将其充填。通过充填灌浆,水泥砂浆就将整个破碎的,疏松的坝体胶结为完整的、稳定的具有较高强度的统一整体,起到提高大坝基底应力、整体稳定性的作用。
3.2工艺流程
(1)成孔:摆好钻机,对准孔位,启动钻机进行钻孔至入岩10cm,钻进时下套管跟进。
(2)清孔:钻好孔后,下导管用高压清水对钻孔进行清洗,水压一般为0.2~0.4MPa,以便灌浆时水泥砂浆更易进入孔隙内。
(3)压水试验:通过进行压水试验,以取得堆石体渗透性资料。
(4)下灌浆导管:依据自下而上分段灌浆法的要求下好灌注导管。
(5)灌浆:灌浆严格按设计好的控制参数进行连续灌浆,达到设计要求时方可停止灌浆。灌浆时应按设计要求分序次进行灌浆。
4结语
20世纪以来,帷幕灌浆和充填灌浆一直是水工建筑物地基防渗处理的主要手段,对保证水工建筑物的安全运行起着重要作用。
参考文献:
[1]杨力.浅谈小湾大坝帷幕灌浆施工工艺[J].水利与建筑工程学报.2010(01)
[2]蔡胜伟.金沙县水银沟水库大坝帷幕灌浆施工方法总结[J].科技信息.2009(25)
[3]孙宪国.白莲河电站上库帷幕灌浆试验工艺及效果分析[J].人民长江.2009(06)
关键词:水利施工技术;灌浆施工;应用研究
前言
水利工程是建筑行业中较为复杂的施工项目,在施工过程中,其收环境的影响较多,很多施工问题难以进行有效把控。随着技术的不断更新,水利施工技术变得愈加多样化、先进化,能够合理地应对各种不同的生态因素、物理因素。但在灌浆施工过程中还是会遇到灌浆系统不完善、设计不够合理等各种问题。为了保障施工质量、提高施工效益,就必须对灌浆施工过程中存在的问题进行具体研究、具体分析,找到问题的关键点,针对问题找到合理的解决方式,下面便对灌浆施工中的问题进行深入探讨。
1灌浆施工技术概述
1.1灌浆技术能够起到完善地基的作用
与其他建设项目不同,水利工程的施工建设较为复杂,具有很多较为繁琐的施工细节,其施工地点较为多变,施工过程很容易受到周边客观因素的影响。在正式施工之前,需要对天然地基进行详细勘测,大多数天然地基难以满足施工建设的需求。这便需要通过灌浆技术进行地基修复、加固,提高天然地基的应用价值,为之后的施工建设打下良好基础。由于天然地基的不可控因素较多,这便需要专业人员合理的应用现代探测技术进行灌浆技术规划,进而规划合适的施工方案。在规划过程中,相关人员必须结合实际情况进行材料选用,实时调整施工技术方案,进而发挥出灌浆施工技术的时效性。
1.2各种灌浆施工技术的实际应用意义
在我国的水利工程施工过程中,应用的灌浆技术主要包括固结灌浆技术、幕帘灌浆技术、接触灌浆等。不同类型的灌浆技术在水利工程中具有不同的实用效果,能够针对大多数天然环境进行施工作业。固结灌浆技术主要针对裂缝较多岩石的天然地基,通过灌浆技术加强岩石的紧密型,从而提高天然地基的坚韧性,为之后的施工打下良好基础。帷幕灌浆技术主要针对坝基内部进行完善、加固,通过帷幕灌浆技术的应用,形成了良好的防渗幕墙,最大程度地防止渗漏或泄漏事件的发生。水利工程中的坝体主要采用接触灌浆处理,这种方式能够有效提高坝体的坚固性,使其能够有效的抵抗较大阻力,并有效延长其使用寿命。总而言之,灌浆技术的选用应用充分结合实际的施工应用需要,为应对不同因素的影响提供了强有力的保障。
2现阶段我国灌浆技术中存在的问题
近年来,随着我国现代化的不断发展,相应的施工建设水平也在快速发展,为应对我国多样化的施工建设条件提供极大的帮助。随着工程项目的不断增加,水利行业已进入发展的黄金时期,建筑技术日趋多样化,但随着技术的不断发展和变化,也暴露出很多急需解决的实际问题。水利工程中的灌浆技术应用还存在很多的不足,难以达到预期的施工要求,很容易受到各种客观因素的干扰。现阶段,水利施工中的灌浆技术主要存在以下几个问题。
2.1灌浆系统不够稳定
在水利工程建设中,如果灌浆施工中的相关数据不准确,与实际施工数据有较大出入,将严重影响灌浆系统的稳定性,致使整个地基完善作业受到严重影响。在这种情况下,水利工程的施工将留有巨大的潜在安全隐患,将给后续工程带来不必要的问题和经济损失,甚至使已建成的水利工程无法正常运行。另外,如果在注浆过程中工作的理论准备不足,也会影响注浆系统并降低其稳定性和质量。
2.2灌浆设计存在较大出入
在施工水力灌浆之前,必须根据项目的实际情况制定完善的灌浆施工计划,并保障相关数据和施工所需信息的完整性和准确性。在实际的规划设计过程中,设计人员必须充分结合项目的实际要素,对可能存在的施工问题进行合理预防,最大限度的保障灌浆施工的顺利进行,为之后的施工建设打下扎实基础。
2.3灌浆材料选用不合理
灌浆材料是保证灌浆施工顺利进行的关键因素,也是提高灌浆施工质量的基本保证。但是,目前,我国水利工程灌浆施工所需材料短缺,灌浆材料性能低下。传统灌浆材料的使用不能满足现代液压灌浆施工的需要,这使得灌浆施工缺乏创新,导致水利项目的灌浆效果不好,难以达到灌浆施工的根本目的。
3灌浆施工技术中所需注意的事项
3.1注重施工细节、重视施工质量
在水利工程建设中,灌浆施工应按照规范、合理的施工要求进行注浆,只有这样才能避免在施工过程中留下施工隐患。在灌浆施工期间应当注意许多问题,因此必须谨慎进行。例如,在灌浆施工之前,应详细检查灌浆所用的设备,以确保可以安全有效地使用该设备。对灌浆材料进行采样以确保灌浆材料符合施工要求。在特定的施工过程中,必须控制灌口的大小,以确保可以有效地进行灌浆。灌浆应按照灌浆工艺步骤合理进行,以促进灌浆施工达到要求。如果灌浆不符合施工要求,则第二次灌浆期间,必须及时的吸取之前的经验教训,找到问题的关键所在,确保施工的顺利进行,避免工期延误。在灌浆施工完善阶段,需要相关人员对施工质量进行全方位的评估,进而及时发现施工中存留下来的问题,避免造成严重的施工事故。
3.2注重施工质量检测
灌浆施工技术的工艺性较强,从表面上不能准确判断灌浆施工的质量。灌浆项目必须通过专业的测试方法进行探测,以确保灌浆项目的质量真正达到要求。灌浆工作的质量检查是基于原始记录、工艺流程、法规文件等要素的结合,并采用适当的专业测试方法进行严格的测试,以确保测试结果真实合理。在探测过程中,应当根据施工规划对较大概率发生问题的方面进行细致探查,走好质量检测的每一个细节,进而为项目施工的顺利进行提供保障。
3.3做好突发事故的应对措施
灌浆工作中有许多不可控因素,许多突发事故是不可避免的。由于地质条件和水文特征的不确定性,很多时候相关人员无法及时预测事故的发生。在这种情况下,必须要求相关人员做好应对突发事故的准备。在注浆工作中,经常发生的事故主要包括:土壤运动,注浆中断、倒浆等。当灌浆中断时,需要及时清理钻孔或进行打孔处理,以尽快恢复灌浆工作。如果发生倒浆,如果此时钻孔具有灌浆条件,则采用灌浆处理,反制,则进行灌口封闭,及时阻止倒浆,直到灌浆施工完成。这些意外在注浆工作中是不可避免的。因此,面对这种情况,有关人员必须及时发现原因,并做出有效的应对措施,必要时停止工作,以确保施工安全。
关键词:水利工程;水库渗透;帷幕灌浆
一、帷幕灌浆技术概述
帷幕灌浆施工技术是目前水库工程中最为常见的一种施工技术方法和手段,是在施工的过程中以岩石、沙砾作为主要的基础,用深孔灌浆的方法来构建一道连续防渗墙结构,从而保证工程整体的质量和渗透性。一般情况下,在水库工程施工中,帷幕灌浆技术在应用中是对其帷幕顶部与混凝土闸底板进行全面、紧密的连接,而其底部则深入到相对于不渗水的岩层之中,从而阻止或者减少水库工程中地基渗水现象,进而保障了水库坝体结构的整体性和使用安全。自二十世纪以来,帷幕灌浆技术一直都是水工建筑工程项目中最为常见的防渗处理技术和病险工程加固手段,其施工对于保证整个建筑工程整体性、施工质量以及运行安全有着重要的作用。
二、实例分析
2.1 工程概况
某水库地处亚热带季风气候区域,在选址的应用中其基于面积高,在上个实际由于我国工业生产企业的不断兴起而兴建投入,主要是用来对农业生产提供有力的灌溉基础,更是兼顾防洪、养殖的综合小型水库因素。水库是解决当前城市居民供水问题的主要方式和方法,在当前的社会生产和农业种植中都不容忽视,随着当前社会的不断发展,使得在当前的水库建设和施工中对施工质量要求日益提高。除险加固技术作为当前水利工程施工中的主要手段,是水利工程质量确保的前提,更是小型水库在施工中主坝质量能够得到控制基础。在水库施工中,该水库总库容280万m3,设计灌溉面积0.45万亩,而且在施工中是通过主坝、副坝和溢洪道及其防水设施相应组成,其在施工的时候主坝的高度为327m,坝高15m,坝顶的长度和宽度为3m,其中是采用草皮护坡为主要的护坡施工依据。
2.2 主坝渗漏情况及原因分析
2.2.1 渗漏部位
一般来说,在水库工程施工的过程中,其出现渗流的现象多种多样,也是由各种不同的因素影响出现的,这种问题的出现在应用的过程中极容易受到土坝坝体结构的影响而出现渗透,进而造成了水库容量减少和水流的浪费。一般来说,在目前的水库工程项目中,常见的渗透问题主要有三种:其一是由于坝体结构地基施工的不够科学,造成了地基与天然地基存在着一定的缝隙,给水流的流动提供了通道;第二是由于坝体结构施工质量存在着质量问题,从而造成了工程质量隐患;第三是在施工中,对于土体结构和土质情况认识不足,使得坝体在施工中存在着严重的通道。
2.2.2 渗漏成因
滑动力与抗滑力取决于库水和雨水入渗、施工方法、施工速度、地震等外部条件所引起的坝体或坝基内孔隙水压力及筑坝土料的性质,包括与孔隙水压力有关的抗剪强度。为此,必须进行滑坡勘探、土工试验及观测工作,从而确定滑坡的性质及其主要原因,并定出滑坡加固设计,以便进行滑坡加固的施工与质量检查。
2.3 主坝防渗加固设计
水库渗流问题一直以来都是人们探索的重点,随着社会的不断发展,大坝安全构成逐步提高,在当前的水库水利工程中,渗透问题已成为影响水库使用质量和形成隐患的关键形式,因此在加固设计中包括对主坝和副坝的防渗加固技术和培厚技术,同时要针对溢洪道中存在的各种问题进行及时的维修。
2.3.1 帷幕灌浆防渗设计
由于受到地质勘察因素的影响,在大坝渗漏部位存在着诸多的影响和制约因素,更是人工填土与冲洪积粘土以及残破移粘土中存在着诸多的解除带,是形成坝体填上层影响因素的关键。坝下伏的基岩表层由于在左部坝基存在破碎带,形成集中渗透情况,而且由于基层的渗透性较强,存在着诸多的隐患。根据实际情况,选择帷幕灌浆这一常规方法是可行的,帷幕灌浆施工易行,节省投资,效果显著。
2.3.2 灌浆方法及技术要求
(1)帷幕灌浆钻管程序:a 采用分期逐步加密法,每排孔灌浆分3次序孔进行,先灌上游排,后灌下游排;b 灌浆造孔采用100 型钻机垂直造孔,孔径1l0mm。设计孔深允许偏斜度≤0.2m。
(2)冲洗孔:用压力水冲洗,冲洗孔的压力取80%灌浆压力,取3kg/cm2。冲洗孔待回水变清时,再持续30min 结束。
(3)压水试验:洗孔结束时,进行压水试验。压水试验用灌浆设备在灌浆前进行,试验压力P=3kg/cm2,当吸水率≤1.5L/min・m 时,可不必灌浆,大于1.5L/min 时,则要进行灌浆处理。
(4)灌浆施工:①灌浆采用自下而上分段的方法。当遇到严重塌孔、溶洞、断层严重漏水带等应及时优先灌注,即亦可以从上到下进行;②压力根据规范和试验取值:帷幕灌浆压力为0.2~0.4MPa,充填灌浆压力为0.05~0.1MPa,同填灌浆压力不超过0.05MPa。在施工中可根据实际情况调整。
2.4 主坝防渗加固效果
大坝防渗加固方案合理,没有发生重大设计变更。从工程质量检查孔压水试验成果看,帷幕灌浆达到设计要求;从分部工程质量评定来看,大坝灌浆单位工程质量达到优良等级。水库主坝防渗加固灌浆分部工程完建运行效果明显,坝体及基础基本形成了一道连续完整的帷幕,基本解决了坝基和坝体的防渗问题,原主副坝外坡16个渗漏点和管涌全部断流,水田沼泽现象消失。
2.5 结论和建议
帷幕灌浆技术在当前的水库工程地基处理中是常用的防渗方法,是水库主坝在施工中通过周密的计划和设计进行施工,这样能够取得合理的防渗效果要求,更是在大坝坝体的应用中形成完整连续的防渗幕墙体,使得坝体结构得到良好的加强,并且能够有效的控制各种安全隐患。在帷幕灌浆技术除险加固设计中,要通过合理的观测,增设自计水位及雨量观测器,以便准确了解水库雨情、水情、工情,系统了解在各种因素作用下的渗流及变化,为施工控制及安全运用提供依据。
【关键词】水利工程;施工;接缝灌浆技术;应用
水利工程施工过程中应用接缝灌浆技术,相对来说比较复杂,为确保施工效率与施工质量,进行接缝灌浆施工之前,必须做好充分的准备。与此同时,由于接缝灌浆技术的应用过程较为复杂,且工作量较大,因此,施工过程中必须严格按照标准要求开展,以避免给整个水利工程的施工质量造成不利影响。
1水利工程中应用接缝灌浆技术的施工准备工作
1.1测定温度
水利工程施工过程中应用接缝灌浆技术,进行接缝灌浆之前,先要确保水管阀门保持在关闭状态下、灌浆区左右设置的冷却管保持在通畅的状态下,之后再进行闷温处理,通常需要4~5天,才能使冷却管内的水、混凝土实现充分热气交换。需要注意的一点是,闷温处理过程中,应将水储存在具有保温功能的隔热容器之中,之后再使用温度计测量水温,以确保其平均值可以达到水利工程相关参数标准的要求。
1.2对缝面宽度进行测量
水利工程施工过程中,应用接缝灌浆技术对坝基进行处理之前,应先测量接缝灌浆部位的缝面宽度,之后再根据缝面宽度选择合适的盐水泥。一般情况下,当缝面张开度低于0.5毫米的时候,应采取有效措施扩大缝面张开度;当缝面张开度大于0.5毫米、低于1毫米的时候,通常应用硅酸盐水泥;当缝面张开度大于1毫米的时候,通常应用硅酸盐水泥。
1.3实施通水检查
水利工程施工过程中应用接缝灌浆技术,进行接缝灌浆之前,先要检查接缝灌浆区内缝面以及灌浆管路通畅与否,除此之外,也要检查灌浆系统的通水口是否通畅。进行通水检查的过程中国,必须重视通水压力设计,也就是要将其控制在灌浆压力的80%之内[1]。
2水利工程中应用接缝灌浆技术的施工过程控制
2.1施工顺序
水利工程施工过程中应用接缝灌浆技术处理同一条横缝的时候,一般来说是从基础灌区开始、自下而上地进行灌注,以此为基础,如果上下灌区存在串漏的问题,则可上下同时进行灌注。通常情况下接缝灌浆遵从的原则是,同一高程灌注完成之后,才对相邻灌区进行灌注,若是相邻灌区的灌浆条件相同,则可同时灌注。进行接缝灌浆的过程中,进行同一高程灌注的时候,可以采取分组灌注的模式,需要注意的一点是,上一灌区灌注完成后的8小时内,必须对下一灌区进行灌浆,若无法做到,则必须间隔4天才能对下一灌区进行灌浆[2]。
2.2施工质量控制
水利工程中应用接缝灌浆技术进行施工之前,必须在施工现场进行管路铺设,同时,制浆过程中必须严格要求除此之外,也要检查浆体比例换算明确与否、制浆站中的减水剂称量与否。制浆过程中,必须严格检查相关设备的状态,如温度计、比重称以及压力表等,确保设备状态良好的前提下才能开始灌浆。接缝灌浆实际施工过程中,必须定时检测浆体的性能,以确保其能够达到最佳效果。
2.3完成指标
当排气管的出浆比重与进浆比重相同的时候,注入量超过每分钟0.4升或者是缝面的增开度、排气管管口压力达到设计规定值的时候,持续20分钟以后接缝灌浆施工完成。如果出现排气管堵塞、出浆不畅通的问题,如果缝面增开度在限制范围之内的话,就可以适当提高灌浆压力。如果经过上述处理之后,仍旧存在出浆不畅通的问题,则要采取有效的措施予以处理,也就是对排气管顺灌完成后再进行倒灌。
3接缝灌浆完成后的质量检查
接缝灌浆存在较强的隐蔽性,基于这样的原因,接缝灌浆施工过程中必须进行严格的质量控制,与此同时,接缝灌浆完成后,还要针对施工质量进行检查。灌浆区域,可以进行钻孔检查,同时对于压水试验,也要严格开展质量鉴定工作。接缝灌浆施工过程中,应采取多种方法收集施工数据,切忌使用单一的数据当作参考标准。对灌浆质量进行评定的时候,在蓄水后才能验证灌浆效果。
4结语
综上所述,接缝灌浆是水利工程施工过程中的一种复杂的技术,水利工程建设质量在很大程度上受到接缝灌浆施工质量的影响,因此,必须加强对接缝灌浆技术的研究与重视,做好全面的防护施工质量,使工程质量得到相关部门的检查和认可。
作者:程飞 单位:山东省淄博市淄川区河道管理处
参考文献
关键词:水库;工程概况;帷幕灌浆
中图分类号:TV 文献标识码:A
1 帷幕灌浆施工工程概况
某水库建于1965年,水库平均海拔240.84m,集雨面积为163平方千米,平均水深为4.13m,正常库容量为3、118万m3。由于工程是在特殊的历史背景下兴建,且兴建时受财力、物力的限制,施工质量差,工程存在坝基防渗措施不完善、渗流量较大等隐患,水库一直“带病”运行。由于某水库具有蓄水防洪、灌溉发电、排涝养鱼等作用,在农业生产中起了非常重要的作用。所以,一定要对这个水库进行加固防险,以确保它各方面作用正常发挥。
2 帷幕灌浆施工
2.1 灌浆孔的设计布置情况。某水库帷幕灌浆全长1370m,按设计要求在心墙轴线上布置帷幕灌浆孔,为单排孔,孔径8cm,孔间距为2m,分Ⅲ序施工,灌浆后要求达到透水率 q
2.2 施工方法
2.2.1 灌浆孔布置。按设计要求在心墙轴线上布置帷幕灌浆孔,为单排孔,孔间距为2m,孔位轴向偏差不得超过10cm,分Ⅲ序施工坝基孔深为9.3m,分三段施工。第一段长度为2m,第二段长度一般为4m,第三段长度一般为3.3m,遇断层、破碎带等地质条件复杂孔段,视具体情况段长可适当的进行调整。坝肩孔深为3m,全孔位施工。
2.2.2 钻孔。采用QB-1000型潜孔钻机钻孔。用测斜仪量测钻孔斜率,每5m测量一次,不足5m的钻孔,终孔测量一次。帷幕灌浆孔要求孔斜率
2.2.3 钻孔冲、洗裂隙冲洗及压水试验。⑴钻孔冲洗。灌浆段钻进结束后进行钻孔冲洗,孔内沉淀厚度不超过20cm。⑵裂隙冲洗。灌浆前采用压力水进行裂隙冲洗,直至回水清净时为止。冲洗压力为灌浆压力的80%,最大为1MPa。钻孔冲洗结束并验收合格后,接入灌浆器具。⑶压水试验。裂隙冲洗结束后,先导孔自上而下分段进行压水试验,采用五点法或单点法。其他各次序孔的各灌浆段在灌浆前进行单点法做压水试验,压力为灌浆压力的80%。压水时间不小于20min,每3m~5m测读一次压入流量,以最终流量表读数作为计算流量,稳定标准符合下列标准之一时,即可结束。当流量大于5L/min,连续4次读数其最大值与最小值之差小于最终值的10%;当流量小于5L/min,连续4次读数其最大值与最小值之差小于最终值的20%;连续4次读数,流量均小于0.5L/min。
2.2.4 灌浆方法。帷幕灌浆按分序加密原则进行每排孔分为三序施工。采用自上而下循环式分段灌浆法。灌浆段自上而下分段:第一段长度为2m,第二段长度一般为4m,第三段长度一般为3.3m,遇断层、破碎带等地质条件复杂孔段,视具体情况段长可适当的进行调整。帷幕灌浆采用自上而下分段卡塞法灌浆,为避免浆液沉淀,堵塞裂隙,用0.6 寸水管做射浆管,射浆管距离孔底部不超过0.5m。
2.2.5 灌浆材料。灌浆材料按设计规定采用纯水泥浆,坝基部位地下水由于具有硫酸根离子,具有腐蚀性,水泥选有52.5级高抗水泥,坝肩部位水泥为42.5级普通硅酸盐水泥。
2.2.6 灌浆压力。灌浆压力和注入率控制,灌浆压力和注入率是相互关联的两个重要参数,在灌浆过程中根据具体情况采用以压力为主或以注入率为主的控制方法。⑴岩层结构完整透水性较小时,采用以压力为主的控制方法,在较短的时间内达到设计压力,直至结束。⑵岩层结构破碎、透水性较大时,采用以注入率为主的控制方法,注入率大时采用较低的灌浆压力,并按规定进行浆液变换,等到注入率逐渐减少时,分级升压至设计压力,直至结束。
2.2.7 灌浆结束标准和封孔方法。采用自上而下分段灌浆法时,在规定的压力下,当注入率小于1L/min时,继续灌注60min,结束灌浆。灌浆孔封孔采用“分段压力灌浆封孔法”。
3 帷幕灌浆工程施工的资料和成果分析
3.1 资料整理
在校对原始资料的基础上,制作了灌浆工程竣工综合剖面图,并填写了各种成果记录表,具体资料如下:
(1)帷幕灌浆工程完成情况表;(2)浆孔压水试验检查成果一览表;(3)各次序灌浆孔成果表;(4)分序灌浆统计表;(5)帷幕灌浆成果一览表;(6)各次序灌浆孔单位注入量频率曲线和频率累计曲线图;(7)各次序灌浆孔透水率频率曲线和频率累计曲线图;(8)检查灌浆孔压水试验透水率频率曲线和频率累计曲线图;(9)灌前各次序孔和检查灌浆孔压水试验透水率频率曲线和频率累计曲线图;(10)灌浆竣工综合剖面图;(11)帷幕灌浆材料检验资料;(12)灌浆孔检查岩芯柱状图。
3.2 成果分析
(1)通过灌浆的资料和钻孔的成果看,这次施工都是按照帷幕灌浆的有关技术要求及标准施工,施工过程中没有出现不良情况。
(2)由以上资料可以看出,全部灌浆试验孔平均单位注入量都随着灌浆顺序的增加而减少,尤其是Ⅲ序孔灌后,检查帷幕灌浆孔的单位透水率,完全按照设计规定的小于5Lu标准,由此说明灌浆工程质量是可以保证的。
(3)检查待凝14d后的灌浆钻孔的岩芯样品看出,通过灌浆水泥结石的岩石裂隙都已经被填充结实,水泥结石状况很好,这说明灌浆后的防渗帷幕一定是完整连续的。
(4)从浆液配合比来看,整个灌浆孔的多数孔段都是用稀浆灌浆结束,这说明这项工程坝基岩石的细小裂隙很多,属于可灌性较好的岩层。
(5)经过灌浆质量检查得到的数据来看,帷幕灌浆有很好的防渗作用,完全可以达到灌浆质量要求。
4 帷幕灌浆工程质量效果的评定
全工程坝肩帷幕灌浆总计59个单孔,共划分为12个单元,其质量全部合格,合格率为100%,其中优良单元为11个,优良率91%。该工程按上述验收评定结果被最后评定为优良工程。
结语
帷幕灌浆技术是水利工程施工中一种既经济又行之有效的方法之一。帷幕灌浆既是技术又是工艺,施工中不仅要按序操作,还要注意量的掌握。随着科技的不断进步以及不断的实践,帷幕灌浆技术将会不断的改进完善并更好地应用于水利工程施工中,推进我国水利事业的快速发展。
参考文献
摘要:水利工程灌浆施工是一项较为复杂的工序,要顺利完成灌浆施工工作,就必须对灌浆的材料、灌浆的方法等进行细致的分析研究,再根据实际的工程需要对材料和施工工艺进行科学的调整。这样才能保证灌浆施工的质量,才能保证整个水利工程的质量。关键词:水利工程;灌浆施工Abstract: Water conservancy project construction grouting is a complicated process, to finish the grouting construction work, must for grouting materials, grouting method of detailed analysis research, again according to the actual needs of engineering on the material and the construction technology for the adjustment of science. So that we can guarantee the quality of the grouting construction, to ensure the quality of the water conservancy project.Keywords: water conservancy projects; Grouting construction
中图分类号:TV52文献标识码:A
引言:灌浆施工过程是一个复杂的系统工程,灌浆质量的好坏直接影响水利工程的成败。由于灌浆工程属隐蔽性工程, 情况复杂,千差万别,灌浆材料和施工种类较多,在灌浆施工技术应用到水利工程中时,应根据工程的实际情况采取正确的材料和方法,并在施工过程中逐步了解地质条件和灌浆效果,在灌浆过程中进一步修改、补充和完善灌浆工艺,以保证水利工程的整体施工质量。一、灌浆材料1、水泥灌浆水泥灌浆具有胶凝性好、结石强度高、施工方便、成本低等特点,因此在水利灌浆工程施工中得到了广泛的应用。为了保证工程的质量,要求用颗粒细、稳定性好、胶结性强、耐久性好的水泥作为灌浆水泥。主要用硅酸盐大坝水泥或普通硅酸盐水泥,当然如果情况特殊,也可采用特种水泥如抗酸水泥等。水泥的细度是决定灌浆效果的重要因素。灌浆的生效,要求水泥颗粒的粒径要小于裂隙宽度的1/3~1/5。因为细粒水泥的浆液较为稳定,不易沉淀分离,水化反应充分,强度高,胶结牢固,而且更易于灌入细小的裂缝。而如果裂隙较大,则可以掺入一些砂、粘土及拌煤灰等惰性材料。2、粘土灌浆遇水能迅速分解,吸水膨胀并有一定的稳定性和粘结力的粘土,才符合灌浆粘性土的要求。灌浆用的粘土浆,一般将土料浸泡、搅拌、筛滤净化之后拌制而成。为改善浆液的胶结性能,提高结石强度,加速固结,且在水下也能继续凝固,帷幕灌浆,一般多采用水泥粘土浆,而较少用纯粘土浆。浆液的配比是根据帷幕的设计要求而定的。3、岩基灌浆岩基灌浆有固结灌浆、帷幕灌浆和接触灌浆这三类。固结灌浆涉及的平面范围大,孔深一般在5-10m之间。其目的是将坝基裂隙岩石胶结起来,以提高其整体性、均匀性和承载能力。帷幕灌浆是在坝基偏上游部位进行1~3排深孔灌浆,充填和胶结裂隙,构成一道不透水的帐幕,可以减少坝基渗漏,并降低坝底扬压力。为加强结合,提高坝体的抗滑稳定性,防止岩面集中渗漏并增加岩基表面的固结强度,一般采用接触灌浆,即在坝体与岩基的结合面上进行灌浆。灌浆施工一般可以分为钻孔、冲洗、压水试验、灌浆四个工序。二、灌浆施工1、灌浆方法以灌浆时浆液是否部分返回地面和重复使用为依据,灌浆方法可以分为纯压式和循环式两种,纯压式设备简单,操作方便,只需采用单根灌浆管,在浆液压入钻孔后,完成在间缝隙的扩散,但其浆液流速小,如果灌浆材料是粒状,则会容易产生沉淀并堵塞岩隙和管道,影响灌浆质量。在吸浆量大,有大裂隙存在和孔深不超过12~15m,以及化学浆材都是稀溶液,中途沉淀情况较少的情况下,一般都采用纯压法。而循环式灌浆法则多用于水泥和粘土灌浆,就是把浆液压入钻孔后,让一部分进入岩隙,另一部分则由回浆管返回拌浆筒中搅拌后再用。使用这种方法可根据进浆与回浆浆液的比重差值,判断岩层吸浆情况.而且浆液始终保持循环流动不沉淀,撵浆效果也比较好。而按照灌浆顺序,灌浆方法又可分为四种:全孔一次溜浆法、自上而下分段灌浆法、自下而上分段灌浆法和综合灌浆法。①全孔一次灌浆法。这种方法施工简单,就是将灌浆孔一次钻至全深,灌浆塞置于孔口,一次完成全孔灌浆。但这种方法的灌浆效果较差,使用范围也较窄,仅适于孔深不超过lOm、岩隙少、透水性不大的情况。②自上而下分段灌浆法。就是将孔深分为段长3~5m的若干段,自上而下钻一段灌一段。在上一段浆液凝固后再钻并灌下一段。如此反复,直至完成。如果地质条件差、岩层破碎、竖向节理裂隙发育,而且灌浆质量要求较高,就采用这种方法。这种灌浆方法可以根据段深的加大,不断地增加灌浆压力,提高灌浆质量,而且当上部灌实后形成完整结石后,在灌下部时,地面也不会冒浆,岩层不会被抬动。此外,采用分段钻灌,进行分段压水试验,更有利于判断各段灌浆质量。但是由于钻机移动次数较多,钻孔工作量大,持凝时间长,所以工作效率低。③自下而上分段灌浆法。即一次将孔钻至全深,然后自下而上逐段灌浆。这种方法工作量小,施工简便、工效高,但是使用时有所限制,如当上部岩隙多,地层易松动,易冒浆时,就不宜使用,只有当岩层较完整,裂隙少或岩层倾角小于地面且不易留浆时才采用。④综合灌浆法。实际工作中,岩层多是上部裂隙多而下部完整。因此,在实际工作中可以根据施工的现场情况,兼取以上两法的优点,即上部采用自上而下、下部采用自下而上的钻灌方法。三、灌浆压力所谓灌浆压力指的是灌浆时灌浆段中心处浆液承受的实际压力。为了使浆液更好地压入细小裂缝,并增大浆液的扩散半径,析出多余的水分,提高强浆结石的密实度,可以提高灌浆压力,以有效提高防渗和固结质量。但是如果压力过高,就有可能出现裂缝扩大或抬动上部岩层和坝体的情况,而且浆液也可能会压出应灌范围外,造成浪费。因此,对压力的控制要适当。四、浆液浓度的控制为保证灌浆的质量,在灌浆过程中,必须根据吸浆量的变化情况及时调整浆液的浓度。一般来说稀浆流动性较好,但可能会出现浆液扩散到施工范围以外,造成材料浪费,而且当浆液凝固时其收缩性大,容易造成水泥结石与岩石缝面的分离。而稠浆凝固时收缩小,与缝面粘结较好,防渗、固结质量相对提高。但是,其流动性差,扩散范围小,细小裂缝一般很难灌进去。因此,控制浆液的浓度至关重要,在施工中应该根据实际情况进行调整。在进行浆液浓度的变换时,可以根据每一级浓度的浆液灌入量进行控制。即当某一级浓度的浆液灌入量已达到限量标准,但此时灌浆压力及吸浆量却都没有明显改变时,就换浓一级浆液灌注。而当变浓后吸浆量突然显著下降或灌浆压力突然上升时,则说明变浓不适当,应迅速恢复原浓度继续灌注。五、结语灌浆施工质量的好坏直接影响到水利工程的质量,因此,在水利工程施工建设中必须重视水利工程灌浆施工的质量,以保证工程的整体建设。参考文献:[1] 祁庆和.水工建筑物[M]. 水利电力出版社,1997[2] 张景秀.灌浆法的正用与新规范构想.中国水利水电出版社,2006[3] 杨月林,朱均超.水工建筑物水泥灌浆施工技术.长江出版社,2004
【关键词】:水利工程;基础施工;灌浆技术
20世纪70年代,喷射灌浆技术首次在日本和瑞典率先发展起来,直到20世纪80年代中后期,高压灌浆技术在我国的堤坝、涵闸防漏工程中逐渐推广开来,高压喷射注浆技术能在地下、基础工程施工中发挥优势作用,并逐渐推广开来,如,高压喷射注浆技术在地基加固中或降低建筑物沉降、均匀沉降中的应用;并在挡土围堰、地下工程建设、坝体加固、防水帐幕、边坡、隧道顶部加固中得到了良好的应用。
1高压喷射灌浆技术概述
1.1高压喷射方法
常用的高压喷射技术主要有3种:即旋喷、定喷、摆喷,高压喷射灌浆技术,由于设备价格低廉,配置方便,而高压喷射技术能保障工程质量满足设置要求,同时还能充分的利用原始地质特征,节约原料,机械自动化程度较高,施工效率较好,经济适用。
1.2工艺原理
(1)冲切掺搅原理。
高压喷射技术,是在高压射流原理上建立的,利用冲击切割、强烈扰动作用,使得浆液能在射流过程中,扩散开来,并填充到周围的土层中来,充分与土石混合,固定形成凝结体,进而对原始地质结构、组成进行了更改和修复,提高了防渗、承载的能力。
(2)升扬、转换
进行高压喷射灌注施工时,喷嘴中吐出水、气、浆,并压缩空气,在对水或者浆液形成外包气层的同时,使得水和浆液通过射击进入深层地质,并能保持较大的冲击力,破碎地层结构,同时由于升扬作用下,将已经冲击切削形成的土石碎屑和地层中细粒,并通过升扬作用重环状间隙中带出,浆液来替代空余部位,起到了良好的转换作用。
(3)挤压、渗透
高压喷射灌注技术,能使得射流的强度随着距离的逐渐增大而减弱,直到射束的末端,减弱到只能对地层进行挤压作用,并且在喷射结束后,持续进行静压灌浆,并渗透到周围的土体中,在促进凝结体与周围土体结合的同时,使得凝结体外侧出现较明显的渗透凝结层,加强了防渗性能。
(4)位移握裹
地层存在的中碎小的块石,在较大能量的喷射作用,同时伴随升扬、转换作用下,最终,使得浆液填满碎块石的四周空隙,并将碎石握裹在内;若遇到较大的块石或块石集中区域时,通过降低提升的速度,提高了比能值。保持强大的冲击震动力的作用下,将石块的位移改变或位置松动,同时浆液会沿着块石四周空隙或块石间的孔隙渗入其内。并在高压喷射挤压、余压、渗透等综合作用效果下,形成握裹凝结效应,并形成连续密实的凝结体,加固地层。
(5)凝结体的性能
采用高喷施工对水工建筑物地基进行防渗工作时,对凝结体具有的防渗性和稳定性要求较高,但其抗压强度要求相对较低。因此,凝结体的防渗性能关键在于地层组成的成分和颗粒级配、施工方法、施工工艺以及浆液原材料等。虽然高压喷射作用形成的凝结体规则程度不高,但能与地层紧密的结合在一起,原因在于高喷凝结体的周围除了外包裹浆皮层外,大多还存在着渗透凝结层,因此复合防渗作用良好,因此进一步加大了凝体防渗性能。
1.3高压喷射灌浆技术的施工工艺
(1)钻孔
对泥浆的护壁冲击钻孔,此技术造孔的过程能充分的充填堵漏,避免了孔内泥浆运转异常循环作用,钻孔施工时,要求钻机具有一定的偏斜率,因此在钻孔时必须保持钻机能垂直进入水平面,并保证偏斜率不大于≤1%。
(2)下入喷射杆
跟管钻进钻孔时,操作往往具有以下两种情况:第一,并不是首先拔管,而是向套管内浇筑泥浆,持续浇筑,直到注满后,再拔管,在拔管进行同时,继续注入一定的泥浆,使得维持泥浆浆面在一定的高度,并在套管完全拔出后,才将喷射杆下入到管底;第二,使用PVC管来做护壁,具体的施工方法为:套管还未拔出前,将PVC管置入管内,此完成后进行拔管工作,并首先在管内置入PVC管,在套管完全拔出后,再将喷射杆置入管底。
(3)高压喷射施工
进行高速喷射技术施工时,技术参数必须根据具体工程环境来计算,避免死搬硬套,并且各参数之间存在关系,互相作用,灌浆压力就会对喷射杆上升的速度造成一定的影响。在通常的情况下,如何确定提升速度,必须考虑到下列几个问题:土层因素,不同土层土之间性质的差异,因此高压喷射施工,必须要“因地制宜”,根据具体地质选择适当的施工措施,当砂层中时,喷射杆应加快提升的速度,而当处于砂卵(砾)石层中时,速度则需要适当放慢;如何降低施工步骤顺序,应先进行序孔提升时,速度不宜过快,后序孔则适当的加速。
1.4高喷材料的选陪
使用三管法进行施工时,较多使用为纯水泥浆,水泥配比为42.50或52.50常用的硅酸盐水泥。三管法施工时,应先进行高压气、水喷射环境,再进行压力灌浆,灌浆容易被喷入的水稀释,因此使用的水灰的比例应为≤1∶1浓浆。
1.5机械设备构成
高喷灌浆技术常用的有:单管法、双管法、三管法。多数工程中往往采用三管法,较常用的设备为XY-2型液压地质钻机、GYP-50型高喷台车、XPB90E型高压泥浆泵。
2施工过程中技术关键
2.1施工轴线的控制要点
轴线是通过点连接进行确定,若要加强施工轴线的控制,首先需要保证控制点测量的精确性。因此需要确保控制点测量的质量,选用专业技术水平、具有合格资质的测量人员是基础,监理工程师则需要实施旁站的监督,并在此基础上,准确的测量出高喷防渗墙的轴线,与此同时,还需设置控制桩,设定密度大约25 m/个左右,同时轴线拐点处则需要布设必要的固定桩。
2.2孔位的控制关键
必须严格按照设计好的图纸,进行布孔放样,在布孔放样完毕之后,还需要由质检人员进行全面的复核,同时孔位布点的偏差不能大于1 cm。
2.3孔斜控制要点
高压喷射灌注技术多使用高喷台车进行直接打孔,因此在每一个孔开钻之前,必须要求现场技术人员、质检员对机座以及立轴开展相信的检测与核定,必须在检测合格后才施工,一旦发现存在问题时,需要进行校正等措施后再投入施工。因此在钻进的过程中,质检员的工作素质需要加强,一旦发现钻孔偏差,必须要求施工方立即进行纠正,同时保证工程钻孔孔斜率≤(1.5%)
讨论:
高压喷射灌浆法在实践中得到了广泛的应用,并且一系列的优点得到了广泛的认可,如施工成本较低,施工效率高,固结体效果良好,强度可靠等。近年来,高压喷射灌浆技术逐渐发展,尤其是运用在大颗粒地层动水条件下的工程中,高压喷射灌浆施工技术结合超深度高喷灌浆施工工艺,发展成为领先技术。但在其它水利工程施工中,依然会出现高喷灌浆工程事故,究其原因,多为工程技术人员、主管工程决策人员对高压喷射灌浆工法、适应条件还未摸透的结果。因此,高压喷射灌浆工程的设计、施工,需要具有一定高喷专业知识以及丰富实践经验的人员在实践中不断的总结经验,并使其在今后得到更好的发展。
[参考文献]:
[1]叶斌,李学武.高压喷射灌浆施工技术[J].西部探矿工程,2004,(10):17-18.