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(huì)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(guò)程中的易發(fā)問(wèn)題進(jìn)行了分析，探討了灌漿效果及質(zhì)量檢測(cè)?！娟P(guān)鍵詞】水利；劈裂；灌漿；施工；技術(shù)國(guó)內(nèi)的一些水利工程時(shí)在上世紀(jì)50年代修建的，其中的部分土壩由于施工質(zhì)量不過(guò)關(guān)，壩體的土料填筑碾壓密實(shí)性不夠，導(dǎo)致壩體在使用的過(guò)程中發(fā)生嚴(yán)重的漏水現(xiàn)象。于是劈裂灌漿施工技術(shù)便應(yīng)運(yùn)而生，因?yàn)榇思夹g(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(kù)又恢復(fù)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(shí)現(xiàn)防滲漏、加固和糾偏?？梢赃\(yùn)用在水利工程、房屋建筑基礎(chǔ)和道路等各個(gè)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(dòng)化學(xué)灌漿。在設(shè)計(jì)灌漿時(shí)，應(yīng)該結(jié)合灌漿目的和工程的實(shí)際地質(zhì)條件等，在綜合比較后，優(yōu)選可行性強(qiáng)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(shí)，同時(shí)漿壓將筑堤土壓密，最終在堤內(nèi)順堤向形成密實(shí)、垂直、連續(xù)。有一定厚度的漿液防滲固結(jié)體，從而達(dá)到防滲加固的目的。在進(jìn)行土壩劈裂灌漿時(shí)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(guò)土壩滲漏區(qū)；應(yīng)該逐步進(jìn)行加密，并且在每個(gè)孔中重復(fù)逐段多次灌漿；灌漿壓力要保證能在土體中劈開(kāi)一道裂縫，使灌注漿液能夠進(jìn)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(shí)產(chǎn)生的裂縫能彼此銜接起來(lái)，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(xiǎn)加固中，不僅見(jiàn)效快、能節(jié)約資金，而且操作簡(jiǎn)單方便，廣泛運(yùn)用在水利工程中。在進(jìn)行具體操作時(shí)，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(zhǔn)備因?yàn)楣酀{施工需要24小時(shí)聯(lián)系進(jìn)行，為了確保進(jìn)度和質(zhì)量，必須做好施工準(zhǔn)備。首先，應(yīng)全面檢查灌漿機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)，確保機(jī)械設(shè)備能正常運(yùn)轉(zhuǎn)。其次，所選土料場(chǎng)必須符合相關(guān)要求，因?yàn)椴荒艽_定灌漿孔的吃漿量，必須選擇足夠的料場(chǎng)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(jī)鉆進(jìn)，泥漿護(hù)壁：鉆孔孔徑75mm：鉆孔開(kāi)孔位置與設(shè)計(jì)位置偏差不得大于50mm。施工時(shí)應(yīng)采取預(yù)防孔斜的措施，并應(yīng)按設(shè)計(jì)要求測(cè)量孔斜?？椎灼甭什粦?yīng)超過(guò)1.5%。鉆孔的要穿過(guò)待注漿地層并進(jìn)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(jìn)時(shí)，要對(duì)孔位、孔深、地層變化和漏漿、掉鉆等情況進(jìn)行詳細(xì)記錄?？卓诠苈裨O(shè)：注漿鉆孔時(shí)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(dān)，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(dāng)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(jìn)漿液的固結(jié)，確保漿體固結(jié)的密實(shí)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(lái)防止冒漿及平衡注漿頂托力；而在松散無(wú)黏性地層或注漿壓力較大時(shí)，應(yīng)在孔口預(yù)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(shí)，必要時(shí)可回填塑性混凝土。2.3護(hù)壁管安放護(hù)壁管可以促使堤頂不致于劈裂的太早，確保灌漿效果。護(hù)壁管為DN100的無(wú)縫鋼管，長(zhǎng)5m。下管方法：懸吊起護(hù)壁管放入孔內(nèi)，上管口在離地1.0m時(shí)用布纏繞護(hù)壁管，再慢慢下落；在離地0.3m時(shí)，再用布條二次封堵孔口并填土夯實(shí)，防止孔口冒漿。2.4制漿采用攪拌機(jī)濕法制漿，隨時(shí)測(cè)定泥漿密度，控制達(dá)到設(shè)計(jì)要求，漿液比重為1.30。開(kāi)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(méi)有黏性土?xí)r，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(jìn)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(dāng)孔口壓力過(guò)高時(shí)，從回漿管回漿，以加快漿液的流動(dòng)性，減少和避免固形物在灌漿管中沉淀。施灌原則是“稀漿開(kāi)始，濃漿灌注，分序施灌，先疏后密，少灌多復(fù)，控制漿量”，施工時(shí)要將注漿管下到離鉆孔底部0.5～1.0m處。啟動(dòng)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(kāi)，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(dòng)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(fù)輪注后，漿體帷幕厚度須達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)20cm。如連續(xù)3次不再吃漿或壩項(xiàng)連續(xù)3次冒漿即可終灌，直觀上要以飽、滿、實(shí)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(jìn)行第二次封填，直至鉆孔封滿為止。3.注漿過(guò)程中的問(wèn)題處理3.1冒漿防治對(duì)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(duì)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(wú)效，待漿液凝結(jié)后再進(jìn)行復(fù)注。3.2串漿處理在注漿過(guò)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(shí)進(jìn)行灌注。3.3隆起注漿期地層隆起，一是因?yàn)樽{時(shí)產(chǎn)生了水平劈裂，在注漿壓力作用下，對(duì)地層產(chǎn)生抬動(dòng)。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(duì)濕陷性大的土體產(chǎn)生擠壓變形，而造成局部隆起。這時(shí)，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(cè)完成灌漿后，要及快檢查效果，并進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)。但因?yàn)楣酀{的相關(guān)操作很多都是在隱蔽處進(jìn)行，難以控制工程的質(zhì)量，所以應(yīng)該采用多種方法來(lái)檢測(cè)灌漿效果。4.1現(xiàn)場(chǎng)施工監(jiān)測(cè)全面查看整個(gè)灌漿現(xiàn)場(chǎng)，特別是要仔細(xì)查看灌漿前的隱患部位。對(duì)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(yàn)參數(shù)灌漿施工結(jié)束后，重點(diǎn)在地質(zhì)條件不好的地段以及灌漿質(zhì)量較差或有疑問(wèn)的部位布置檢查孔，數(shù)目約為總灌漿孔數(shù)的5～10%，通過(guò)用壓水、注水或抽水等方法測(cè)定出流量及滲透系數(shù)，比（下轉(zhuǎn)第42頁(yè)）（上接第35頁(yè)）較灌漿前后的數(shù)據(jù)，可檢測(cè)出灌漿效果。4.3鉆孔巖芯檢測(cè)通過(guò)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(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)研究，在全面分析物理力學(xué)指標(biāo)的基礎(chǔ)上