探討水利工程中劈裂灌漿施工技術(shù)

探討水利工程中劈裂灌漿施工技術(shù)【摘要】水利工程中會經(jīng)常用到劈裂灌漿施工技術(shù)。本文主要分析了劈裂灌漿的原理，探討了劈裂灌漿技術(shù)的施工，并就注漿過程中的易發(fā)問題進行了分析，探討了灌漿效果及質(zhì)量檢測?！娟P(guān)鍵詞】水利；劈裂；灌漿；施工；技術(shù)國內(nèi)的一些水利工程時在上世紀50年代修建的，其中的部分土壩由于施工質(zhì)量不過關(guān)，壩體的土料填筑碾壓密實性不夠，導致壩體在使用的過程中發(fā)生嚴重的漏水現(xiàn)象。于是劈裂灌漿施工技術(shù)便應(yīng)運而生，因為此技術(shù)能有效解決這種漏水現(xiàn)象，使這些功能有所欠缺的水庫又恢復了原有的功能。使用劈裂灌漿施工技術(shù)，控滲效果良好，壩腳的滲漏量表明，灌后的滲漏量較之以前減少了八成以上。1.劈裂灌漿的原理灌漿能實現(xiàn)防滲漏、加固和糾偏。可以運用在水利工程、房屋建筑基礎(chǔ)和道路等各個土木工程中。灌漿工藝所牽涉到的理論主要有：滲入性灌漿、劈裂灌漿、壓密灌漿和電動化學灌漿。在設(shè)計灌漿時，應(yīng)該結(jié)合灌漿目的和工程的實際地質(zhì)條件等，在綜合比較后，優(yōu)選可行性強的灌漿方案。劈裂灌漿利用最小主應(yīng)力面和堤軸線方向一致的規(guī)律，根據(jù)土體水力劈裂的原理，順堤向布孔，在灌漿壓力下以適宜的泥漿液為能量載體，有控制地劈裂堤身，將與漿脈連通的所有裂縫、空洞、空隙等隱患用泥漿充填密實，同時漿壓將筑堤土壓密，最終在堤內(nèi)順堤向形成密實、垂直、連續(xù)。有一定厚度的漿液防滲固結(jié)體，從而達到防滲加固的目的。在進行土壩劈裂灌漿時要注意：沿土壩軸線或在軸線附近布置一二排或多排灌漿孔，穿過土壩滲漏區(qū)；應(yīng)該逐步進行加密，并且在每個孔中重復逐段多次灌漿；灌漿壓力要保證能在土體中劈開一道裂縫，使灌注漿液能夠進入；這道裂縫通常順壩軸線方向延伸，這樣使各孔造成劈裂時產(chǎn)生的裂縫能彼此銜接起來，形成一道由漿液填充后而凝結(jié)成的“薄墻”。劈裂灌漿技術(shù)用在土壩壩體除險加固中，不僅見效快、能節(jié)約資金，而且操作簡單方便，廣泛運用在水利工程中。在進行具體操作時，必須控制好相關(guān)施工工藝，確保灌漿質(zhì)量，以期收到良好的效果。2.劈裂灌漿技術(shù)的施工2.1施工準備因為灌漿施工需要24小時聯(lián)系進行，為了確保進度和質(zhì)量，必須做好施工準備。首先，應(yīng)全面檢查灌漿機和發(fā)動機，確保機械設(shè)備能正常運轉(zhuǎn)。其次，所選土料場必須符合相關(guān)要求，因為不能確定灌漿孔的吃漿量，必須選擇足夠的料場土料。再次，還應(yīng)選好水源，備好足夠的送水車輛。2.2鉆孔施工鉆孔采用回轉(zhuǎn)鉆機鉆進，泥漿護壁：鉆孔孔徑75mm：鉆孔開孔位置與設(shè)計位置偏差不得大于50mm。施工時應(yīng)采取預防孔斜的措施，并應(yīng)按設(shè)計要求測量孔斜?？椎灼甭什粦?yīng)超過1.5%。鉆孔的要穿過待注漿地層并進入下部地層1.0～2.0m。選定部分序孔作為向?qū)Э?，采用芯樣、劃分層位，其深度?yīng)大于墻體深度，將間距控制在20m以內(nèi)。鉆進時，要對孔位、孔深、地層變化和漏漿、掉鉆等情況進行詳細記錄。孔口管埋設(shè)：注漿鉆孔時埋設(shè)孔口管，以防止孔口塌落及孔口返漿，使壩的頂部注漿壓力由孔口管承擔，以避免地層表面劈裂，使灌注漿液在地層內(nèi)始終處于封閉狀態(tài)，因而可施加較大的注漿壓力，促使?jié){液析水固結(jié)：當孔口壓力消失后，地層所產(chǎn)生的回彈壓力較大，能有效促進漿液的固結(jié)，確保漿體固結(jié)的密實性。在黏性土地層注漿壓力不大的情況下，直接將孔口管打入地層3～5m，利用黏性土的黏結(jié)力來防止冒漿及平衡注漿頂托力；而在松散無黏性地層或注漿壓力較大時，應(yīng)在孔口預先挖2m左右深的坑，將孔口管下入3～5m后，在管周邊回填黏性土并夯壓密實，必要時可回填塑性混凝土。2.3護壁管安放護壁管可以促使堤頂不致于劈裂的太早，確保灌漿效果。護壁管為DN100的無縫鋼管，長5m。下管方法：懸吊起護壁管放入孔內(nèi)，上管口在離地1.0m時用布纏繞護壁管，再慢慢下落；在離地0.3m時，再用布條二次封堵孔口并填土夯實，防止孔口冒漿。2.4制漿采用攪拌機濕法制漿，隨時測定泥漿密度，控制達到設(shè)計要求，漿液比重為1.30。開始采用稀漿灌注，待壩體被劈裂后，改用濃漿。2.5灌漿灌漿土料就近取材，主要為黏性土，在沒有黏性土時，可選用粉質(zhì)壤土(黏粒含量12%，粉粒含量約75%，砂粒含量≤l3%)。采用不分序依次向前推進的循環(huán)式劈裂灌漿法。所謂劈裂式，即在套管頂部加回漿管，當孔口壓力過高時，從回漿管回漿，以加快漿液的流動性，減少和避免固形物在灌漿管中沉淀。施灌原則是“稀漿開始，濃漿灌注，分序施灌，先疏后密，少灌多復，控制漿量”，施工時要將注漿管下到離鉆孔底部0.5～1.0m處。啟動灌漿泵泥漿由射管噴出。漿液劈裂壩體始于注管底部，沿小主應(yīng)力作用面，逐漸向上發(fā)展?？椎鬃{可施加較大壓力，使壩體內(nèi)部劈開，把較多的泥漿壓入壩體。全孔灌注，漿液從注漿管底部涌出，自下而上、從壓力大處向壓力小處、從壩體質(zhì)量好部分向質(zhì)量差部分、從已充填部分向未充填的部分、從裂縫中間向邊緣流動和充填。要求每次灌漿后，要提一提注漿管，以免孔底堵塞和孔口冒漿。灌1～2次后，可提管1～2m。2.6終灌經(jīng)反復輪注后，漿體帷幕厚度須達到設(shè)計標準20cm。如連續(xù)3次不再吃漿或壩項連續(xù)3次冒漿即可終灌，直觀上要以飽、滿、實為度。2.7封孔在終灌后，先將注漿管插入孔底，再注入濃漿將稀漿或清水置換掉，直至濃漿(采用0.5：1以上的濃漿)填滿全孔為止，待漿液折水沉淀后，再進行第二次封填，直至鉆孔封滿為止。3.注漿過程中的問題處理3.1冒漿防治對孔口冒漿可采用重新回填黏土或在黏土中摻入少量水泥的方法，封堵套管外壁與孔壁之間間隙。對孔口以外部分的冒漿，可采用限流、限壓及嵌縫的方法處理，如該法處理無效，待漿液凝結(jié)后再進行復注。3.2串漿處理在注漿過程中，若出現(xiàn)相鄰兩孔或隔孔冒漿，這表明堤壩地基已經(jīng)劈裂，串漿兩孔之間漿脈已經(jīng)溝通。處理這種現(xiàn)象，一是將冒漿孔用止?jié){塞堵上，然后在注漿孔再繼續(xù)注漿，另一種是將注漿孔與冒漿孔并聯(lián)，同時進行灌注。3.3隆起注漿期地層隆起，一是因為注漿時產(chǎn)生了水平劈裂，在注漿壓力作用下，對地層產(chǎn)生抬動。在這種情況下，應(yīng)采取限壓方法或在保持注漿壓力的前提下，控制注入量；二是由于在注漿壓力作用下，對濕陷性大的土體產(chǎn)生擠壓變形，而造成局部隆起。這時，則應(yīng)降低注漿壓力或調(diào)整施工方案。4.灌漿效果及質(zhì)量檢測完成灌漿后，要及快檢查效果，并進行質(zhì)量檢測。但因為灌漿的相關(guān)操作很多都是在隱蔽處進行，難以控制工程的質(zhì)量，所以應(yīng)該采用多種方法來檢測灌漿效果。4.1現(xiàn)場施工監(jiān)測全面查看整個灌漿現(xiàn)場，特別是要仔細查看灌漿前的隱患部位。對各處的巖土水體檢查灌漿前后的變化，并以此判斷灌漿的效果。4.2水文試驗參數(shù)灌漿施工結(jié)束后，重點在地質(zhì)條件不好的地段以及灌漿質(zhì)量較差或有疑問的部位布置檢查孔，數(shù)目約為總灌漿孔數(shù)的5～10%，通過用壓水、注水或抽水等方法測定出流量及滲透系數(shù)，比（下轉(zhuǎn)第42頁）（上接第35頁）較灌漿前后的數(shù)據(jù)，可檢測出灌漿效果。4.3鉆孔巖芯檢測通過鉆孔，從灌漿體內(nèi)取出原狀樣品，比較觀察巖芯的變化，并進行室內(nèi)試驗研究，在全面分析物理力學指標的基礎(chǔ)上