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摘要:在水利工程中,岩基灌浆工程是非常复杂的施工工程,因此在施工的过程中要对施工的每一个环节都要进行合理的选择,在施工的时候要对施工的要点进行控制,同时对于施工的技术也要有针对性,只有这样才能在施工的时候确保施工的质量。本文即详细阐述了水利工程岩基灌浆的施工技术要点。
关键词:水利工程;岩基灌浆;钻孔;灌浆;压力试验
中图分类号:TV 文献标识码: A
一、灌浆类型及灌浆材料
(一)灌浆类型
按灌浆目的可分为:帷幕灌浆、固结灌浆、接触灌浆。
帷幕灌漿:对坝底基础以下的基岩裂隙、构造带进行有压挤密灌注,防止基底渗流渗漏;
固结灌浆:对坝底与基岩接触带和浆砌毛石之间缝隙进行有压填充灌注,防止坝体直接渗漏。
按灌注材料可分为:水泥黏土灌浆、水泥灌浆以及化学灌浆等,因为水泥灌浆的效果比较可靠,成本低廉,所以在水利工程中应用广泛。
(二)灌浆材料分析
灌浆材料对岩基灌浆施工非常重要,要注意做好:
1、浆液应具有良好的可灌性,在一定的压力下,能灌入到缝隙、空隙中,充填密实。
2、灌入岩基的水泥浆液,应用水泥和水按照一定的比例配置而成,浆液配比应符合设计和施工的要求。水泥品种应根据灌浆目的和环境中水的侵蚀作用等因素确定。一般都是采用强度等级不低于C45的普通硅酸盐水泥或者硅酸盐大坝水泥,必要时采用抗硫酸盐水泥。
3、为满足施工和增大浆液的扩散范围,浆液应该具有良好的流动性和稳定性,且析水率应该比较低。浆液硬化成结石后,具有良好的防渗性能、必要的强度和粘结力。
4、对于那些注入量大、对结石强度要求不高的基岩灌浆,可以采用水泥粘土浆、水泥砂浆等。
5、灌浆时采用的水泥应该符合质量标准,不得使用过期的、有结块或者细度不符合要求的水泥。为满足工程对浆液的特定要求,提高灌浆的效果,在水泥浆中应掺入一些外加剂。外加剂的种类和掺量应该通过试验进行确定。
二、钻孔施工技术要点
(一)施工布置
通常情况下,灌浆施工供风时主要采用移动式空压机供风,这是由于灌浆钻孔需要高风压决定的。而具体情况下,局部施工地段需要根据实际情况采用集中式供凤系统对钻孔进行供风。帷幕、接缝、接触灌浆与回填灌浆以及排水孔施工需要根据具体情况采用移动式空压机供风或者使用集中式供风系统。采用专电缆线自总布置提供的接线点接至其他施工部位。基础灌浆廊道部位的用风,需沿着廊道壁铺设供风管路,然后采用集中供风系统。一些特殊地段的钻灌用水需要设置临时的抽水机进行供水。灌浆施工产生的废浆、废水以及岩粉等通过地表排水沟引至集水坑。这些废浆、废水以及岩粉经过沉淀后,再排放到指定地方。废渣清理后需运往指定的堆渣场。同时为防止灌浆作业对其他工作面的污染,在工作面周围还应该设置一些挡水堰,进行必要的防护。
(二)钻孔施工方法
1、钻孔施工时要保证孔径上下均一,孔壁平顺;钻孔的孔深、孔向和孔位等符合设计的要求。钻进过程中,不得产生过多的岩粉细屑,以免堵塞孔壁缝隙,影响灌浆质量。
2、帷幕灌浆的钻孔应该采用回转式钻机和金刚石钻头,钻孔的孔径应在75- 91mm之间,固结灌浆则采用各式各样的钻机和钻头。帷幕灌浆孔位与设计孔位的偏差值不得大于10cm,孔深应符合设计规定;帷幕灌浆孔径不得小于46mm,固结灌浆孔孔径不宜小于38mm。
3、按钻孔深度不同分别确定钻孔偏斜的允许值,当深度大于60mm时,则允许的偏差不应超过钻孔的间距。
4、各类钻孔当施工作业暂停时,空口都应得到妥善保护,防止污水的流入和异物落入。灌浆孔在钻进结束后,应该进行钻孔冲洗,孔底沉积厚度不得超过20cm。
5、钻孔过程中如果遇到洞穴、塌孔或掉块难以钻进时,可以先进行灌浆处理,再行钻进。
三、灌浆施工技术要点
(一)压力试验
1、在冲洗完成后,开始灌浆前,应对灌浆地层进行压水试验。进行压水试验时,使用的压力为同段灌浆压力的 80%,但一般不大于1MPa。试验时,可在预定压力之下,每隔 5min 记录一次流量读数,直到流量稳定 30- 60min,取定最后的流量作为计算值。
2、固结灌浆孔各孔段灌浆前应采用压力水进行裂缝冲洗,冲洗时间可至回水清净时止或不大于 20min。
3、统一试验段不得跨越透水性相差悬殊的两种岩层。对于构造破裂带、裂缝密集带、岩层接触带以及岩溶洞穴等透水性较强的岩层,应根据具体情况确定试验的长度。
4、采用自下而上分段灌浆时,各灌浆孔灌浆前可在孔底段进行一次建议压水试验。
(二)浆液搅拌
灌浆浆液为纯水泥浆液,采用32.5普通硅酸盐水泥,经过水质检验灌浆时用库区水。水泥称量误差小于5%。水泥浆液必须搅拌均匀,拌浆时使用普通搅拌机,搅拌时间不少于3h,浆液在使用前过筛,从开始制备至用完时间小于4h。
(三)钻灌次序确定
1、岩基钻孔与灌浆应该遵循分序加密的原则进行,单排帷幕孔施工时,应该先钻灌第Ⅰ序列孔,然后依次钻灌第Ⅱ、Ⅲ序列孔等。
2、对于双排和多排帷幕孔,在同一排内或者排与排之间均应按逐渐加密的次序进行钻灌作业。双排孔帷幕应该先灌下游排,后灌上游排;多排孔帷幕应先灌下游排,后灌上游排,最后灌中间排。
3、对于岩基比较完整、孔深5m左右的浅孔固结灌浆,可以采用两次序进行钻灌作业;孔深5m以上的中深孔固结灌浆,则应采用三序孔施工。
4、固结灌浆最后一个孔序的孔距和排距,应该与基岩的地质情况及其应力条件等有关,一般在3-6m之间。
(四)灌浆
1、灌浆方法
岩基灌浆一般按照先固结后帷幕的顺序。按照灌浆时浆液灌注和流动的特点,灌浆采用自上而下分段卡塞法,孔内循环式。自上而下分段灌浆法是分段钻孔和灌浆,采用较高的压力,能获得较好的灌浆质量。一般开始钻孔3m~5m深,随即冲洗、压水试验,而后灌浆,待灌浆凝结后再进行下一段钻孔和灌浆工作,如此循环,直至设计孔深。射浆管底部距孔底不大于50m。所有钻空段长均按每5m~6m为一段进行施灌,特殊情况下可适当缩短或加长,但不得大于10m。
2、灌浆压力
灌浆压力尽可能取最大值。灌浆压力越大,浆液越能更好地进入缝隙,从而提高灌浆效果。但灌浆压力太大,也可能掀动地层扩大裂缝,破坏地层结构。因此,在保证不破坏地层的条件下,灌浆压力尽可能采用最大允许值,一般以灌浆试验时确定的压力为准。最大允许灌浆压力不得高于灌浆塞以上岩层及该处压力的总和。在进行灌浆压力控制时,可以一次将灌浆压力提到设计值,也可分级将灌浆压力提到设计值。
3、水泥浆浓度的调整
水泥浆的浓度对于灌浆施工的质量有很大影响,为了更好的确保施工的质量对于水泥浆的粘度可以进行调整,水泥浆的粘度从根本上来说就是原料和水的比例,也就是常说的水灰比。在施工的时候要根据施工的具体情况和具体要求对水泥浆的粘度进行调整。灌注总量的固定的时候,同一个灌注的压力之下,某一级粘稠度的泥浆灌入的重量超过了设计标准,而此时灌注的压力和灌注的吸吸浆率没有明显的变化,这个时候应当对泥浆的浓度进行适当的增加。
在灌注的速度已经固定的时候,比如在某段时间之内,规定的灌注泥浆的总量超过标准的时候就应当适当的增加泥浆的浓度。另外还有一种情况是灌注的吸收率和总量是固定的,灌注的压力固定单位吸收率高出了设计的标准,这时候应当进行浓度的增加。
4、灌浆结束
在规定的灌浆压力下,当所灌孔段注浆率一直小于规定值,即可结束这一段的灌浆。帷幕灌浆采用自上而下分段灌浆法,在规定的压力下,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,灌浆可以结束。固结灌浆,在规定的压力下,但注入率不大于0.4L/min时,继续灌注30min,灌浆可以结束。
5、封孔
整个孔结束灌浆后,可采用压力灌浆封孔法进行封孔。
参考文献:
[1]谭会平,沈国亮.防渗灌浆在水利水电工程中的应用[J].中国高新技术企业,2009.10.
[2]杨位本,莫世友,梁伟毅.水利水电工程灌浆施工质量问题分析[J].建材与装饰(下旬刊),2007.10.
[3]王丽.基础灌浆技术在坝基处理中的应用[J].科技传播,2010.3.
关键词:水利工程;岩基灌浆;钻孔;灌浆;压力试验
中图分类号:TV 文献标识码: A
一、灌浆类型及灌浆材料
(一)灌浆类型
按灌浆目的可分为:帷幕灌浆、固结灌浆、接触灌浆。
帷幕灌漿:对坝底基础以下的基岩裂隙、构造带进行有压挤密灌注,防止基底渗流渗漏;
固结灌浆:对坝底与基岩接触带和浆砌毛石之间缝隙进行有压填充灌注,防止坝体直接渗漏。
按灌注材料可分为:水泥黏土灌浆、水泥灌浆以及化学灌浆等,因为水泥灌浆的效果比较可靠,成本低廉,所以在水利工程中应用广泛。
(二)灌浆材料分析
灌浆材料对岩基灌浆施工非常重要,要注意做好:
1、浆液应具有良好的可灌性,在一定的压力下,能灌入到缝隙、空隙中,充填密实。
2、灌入岩基的水泥浆液,应用水泥和水按照一定的比例配置而成,浆液配比应符合设计和施工的要求。水泥品种应根据灌浆目的和环境中水的侵蚀作用等因素确定。一般都是采用强度等级不低于C45的普通硅酸盐水泥或者硅酸盐大坝水泥,必要时采用抗硫酸盐水泥。
3、为满足施工和增大浆液的扩散范围,浆液应该具有良好的流动性和稳定性,且析水率应该比较低。浆液硬化成结石后,具有良好的防渗性能、必要的强度和粘结力。
4、对于那些注入量大、对结石强度要求不高的基岩灌浆,可以采用水泥粘土浆、水泥砂浆等。
5、灌浆时采用的水泥应该符合质量标准,不得使用过期的、有结块或者细度不符合要求的水泥。为满足工程对浆液的特定要求,提高灌浆的效果,在水泥浆中应掺入一些外加剂。外加剂的种类和掺量应该通过试验进行确定。
二、钻孔施工技术要点
(一)施工布置
通常情况下,灌浆施工供风时主要采用移动式空压机供风,这是由于灌浆钻孔需要高风压决定的。而具体情况下,局部施工地段需要根据实际情况采用集中式供凤系统对钻孔进行供风。帷幕、接缝、接触灌浆与回填灌浆以及排水孔施工需要根据具体情况采用移动式空压机供风或者使用集中式供风系统。采用专电缆线自总布置提供的接线点接至其他施工部位。基础灌浆廊道部位的用风,需沿着廊道壁铺设供风管路,然后采用集中供风系统。一些特殊地段的钻灌用水需要设置临时的抽水机进行供水。灌浆施工产生的废浆、废水以及岩粉等通过地表排水沟引至集水坑。这些废浆、废水以及岩粉经过沉淀后,再排放到指定地方。废渣清理后需运往指定的堆渣场。同时为防止灌浆作业对其他工作面的污染,在工作面周围还应该设置一些挡水堰,进行必要的防护。
(二)钻孔施工方法
1、钻孔施工时要保证孔径上下均一,孔壁平顺;钻孔的孔深、孔向和孔位等符合设计的要求。钻进过程中,不得产生过多的岩粉细屑,以免堵塞孔壁缝隙,影响灌浆质量。
2、帷幕灌浆的钻孔应该采用回转式钻机和金刚石钻头,钻孔的孔径应在75- 91mm之间,固结灌浆则采用各式各样的钻机和钻头。帷幕灌浆孔位与设计孔位的偏差值不得大于10cm,孔深应符合设计规定;帷幕灌浆孔径不得小于46mm,固结灌浆孔孔径不宜小于38mm。
3、按钻孔深度不同分别确定钻孔偏斜的允许值,当深度大于60mm时,则允许的偏差不应超过钻孔的间距。
4、各类钻孔当施工作业暂停时,空口都应得到妥善保护,防止污水的流入和异物落入。灌浆孔在钻进结束后,应该进行钻孔冲洗,孔底沉积厚度不得超过20cm。
5、钻孔过程中如果遇到洞穴、塌孔或掉块难以钻进时,可以先进行灌浆处理,再行钻进。
三、灌浆施工技术要点
(一)压力试验
1、在冲洗完成后,开始灌浆前,应对灌浆地层进行压水试验。进行压水试验时,使用的压力为同段灌浆压力的 80%,但一般不大于1MPa。试验时,可在预定压力之下,每隔 5min 记录一次流量读数,直到流量稳定 30- 60min,取定最后的流量作为计算值。
2、固结灌浆孔各孔段灌浆前应采用压力水进行裂缝冲洗,冲洗时间可至回水清净时止或不大于 20min。
3、统一试验段不得跨越透水性相差悬殊的两种岩层。对于构造破裂带、裂缝密集带、岩层接触带以及岩溶洞穴等透水性较强的岩层,应根据具体情况确定试验的长度。
4、采用自下而上分段灌浆时,各灌浆孔灌浆前可在孔底段进行一次建议压水试验。
(二)浆液搅拌
灌浆浆液为纯水泥浆液,采用32.5普通硅酸盐水泥,经过水质检验灌浆时用库区水。水泥称量误差小于5%。水泥浆液必须搅拌均匀,拌浆时使用普通搅拌机,搅拌时间不少于3h,浆液在使用前过筛,从开始制备至用完时间小于4h。
(三)钻灌次序确定
1、岩基钻孔与灌浆应该遵循分序加密的原则进行,单排帷幕孔施工时,应该先钻灌第Ⅰ序列孔,然后依次钻灌第Ⅱ、Ⅲ序列孔等。
2、对于双排和多排帷幕孔,在同一排内或者排与排之间均应按逐渐加密的次序进行钻灌作业。双排孔帷幕应该先灌下游排,后灌上游排;多排孔帷幕应先灌下游排,后灌上游排,最后灌中间排。
3、对于岩基比较完整、孔深5m左右的浅孔固结灌浆,可以采用两次序进行钻灌作业;孔深5m以上的中深孔固结灌浆,则应采用三序孔施工。
4、固结灌浆最后一个孔序的孔距和排距,应该与基岩的地质情况及其应力条件等有关,一般在3-6m之间。
(四)灌浆
1、灌浆方法
岩基灌浆一般按照先固结后帷幕的顺序。按照灌浆时浆液灌注和流动的特点,灌浆采用自上而下分段卡塞法,孔内循环式。自上而下分段灌浆法是分段钻孔和灌浆,采用较高的压力,能获得较好的灌浆质量。一般开始钻孔3m~5m深,随即冲洗、压水试验,而后灌浆,待灌浆凝结后再进行下一段钻孔和灌浆工作,如此循环,直至设计孔深。射浆管底部距孔底不大于50m。所有钻空段长均按每5m~6m为一段进行施灌,特殊情况下可适当缩短或加长,但不得大于10m。
2、灌浆压力
灌浆压力尽可能取最大值。灌浆压力越大,浆液越能更好地进入缝隙,从而提高灌浆效果。但灌浆压力太大,也可能掀动地层扩大裂缝,破坏地层结构。因此,在保证不破坏地层的条件下,灌浆压力尽可能采用最大允许值,一般以灌浆试验时确定的压力为准。最大允许灌浆压力不得高于灌浆塞以上岩层及该处压力的总和。在进行灌浆压力控制时,可以一次将灌浆压力提到设计值,也可分级将灌浆压力提到设计值。
3、水泥浆浓度的调整
水泥浆的浓度对于灌浆施工的质量有很大影响,为了更好的确保施工的质量对于水泥浆的粘度可以进行调整,水泥浆的粘度从根本上来说就是原料和水的比例,也就是常说的水灰比。在施工的时候要根据施工的具体情况和具体要求对水泥浆的粘度进行调整。灌注总量的固定的时候,同一个灌注的压力之下,某一级粘稠度的泥浆灌入的重量超过了设计标准,而此时灌注的压力和灌注的吸吸浆率没有明显的变化,这个时候应当对泥浆的浓度进行适当的增加。
在灌注的速度已经固定的时候,比如在某段时间之内,规定的灌注泥浆的总量超过标准的时候就应当适当的增加泥浆的浓度。另外还有一种情况是灌注的吸收率和总量是固定的,灌注的压力固定单位吸收率高出了设计的标准,这时候应当进行浓度的增加。
4、灌浆结束
在规定的灌浆压力下,当所灌孔段注浆率一直小于规定值,即可结束这一段的灌浆。帷幕灌浆采用自上而下分段灌浆法,在规定的压力下,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,灌浆可以结束。固结灌浆,在规定的压力下,但注入率不大于0.4L/min时,继续灌注30min,灌浆可以结束。
5、封孔
整个孔结束灌浆后,可采用压力灌浆封孔法进行封孔。
参考文献:
[1]谭会平,沈国亮.防渗灌浆在水利水电工程中的应用[J].中国高新技术企业,2009.10.
[2]杨位本,莫世友,梁伟毅.水利水电工程灌浆施工质量问题分析[J].建材与装饰(下旬刊),2007.10.
[3]王丽.基础灌浆技术在坝基处理中的应用[J].科技传播,2010.3.