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摘 要岩基的渗流控制主要是针对渗流量大、坝基渗透压力高、涌流不稳定地层,一般采用帷幕灌浆加固技术。基岩帷幕灌浆的机理和所使用的灌浆设备虽然简单,但因其施工工序相对繁琐一些,且为地下隐蔽工程,极有可能遇到突发情况,所以对这种技术一定要严格、细心、灵活地按照施工设计操作。文章介绍了石溪水库帷幕灌浆的施工技术,对此技术的适当应用,成功的解决了水库基础的渗漏问题。
关键词帷幕灌浆;原理;工艺;防渗
中图分类号TV 文献标识码A文章编号1673-9671-(2011)111-0150-01
1工程概况
石溪水库位于宜春市袁州区西村镇石溪村,坝址坐落在赣江水系袁河支流石溪水,距宜春市区25 km。石溪水库设计灌溉面积1.5万亩,实际灌溉面积1.1万亩,坝址控制流域面积13.28 km2,水库总库容
1 128万m3,是一座以灌溉为主,兼有防洪、养殖、发电等综合效益的中型水库。
水库地理位置十分重要。下游有宜春市中心城区和浙赣铁路、320国道、沪瑞高速公路等重要交通设施,涉及30余万人口、1.5万亩耕地。石溪水库虽经多次加固处理,但由于种种原因,仍存在大坝坝体、坝基渗漏问题,工程一直带病运行。2007年石溪水库列入国家除险加固专项规划,工程建设的主要任务和作用就是彻底消除工程隐患,恢复工程效益,建成工程安全、功能完备、管理高效、环境优美的水利工程。
2帷幕灌浆原理
在灌浆压力作用下,浆液克服各种阻力而渗入基岩孔隙和裂隙,使基岩形成防渗帷幕。压力越大,吸浆量及浆液扩散距离就越大,这种理论假定,在灌浆过程中地层结构不受扰动和破坏,所有的灌浆压力相对较小。
3施工工艺
放样→钻孔就位→钻进→洗孔、冲孔→压水试验→灌浆→下一段钻孔、灌浆→封孔。孔口压力:0.5 MPa~0.7 MPa。
4灌浆施工
4.1施工前的准备
1)按业主提供坐标基准点,由专业测量人员测放施工轴线和布放钻孔孔位,监理验线,填写放线验线记录。
2)测量施工轴线各段高程,换算各钻孔孔口标高和孔底设计
标高。
4.2钻孔
为保证孔底偏差不超过《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范SL62-94》(以下简称《规范》),各孔在开钻前严格校正钻机水平和立轴垂直。坝体土层采用直径110 mm钻具钻进至基岩后下直径89 mm套管,用浓水泥浆镶注,基岩部分待水泥浆终凝后用直径56 mm钻具配金刚石钻头钻进。
4.3冲孔
灌浆前用高压水进行钻孔冲洗,将岩屑冲洗出孔外。钻孔冲洗结束后再进行缝隙冲洗,冲洗压力一般不大于灌浆压力的80%,直到回清水后再延续10 min为止。
4.4压水试验
1)先导孔压水试验。①压水试验压力:在缝隙冲洗后进行分段压水试验,采用单点法,压力取0.3 MPa;②压水流量稳定标准:在稳定的压力下,每3 min~5 min测读一次压入流量。连续四次读数中最大与最小值之差最终值的10%,或最大值与最小值小于1 L/min时,本段试验可结束,取最终值作为计算值。
2)简单压水试验。各次序灌浆孔的各灌浆前宜进行简易压水,在缝隙冲洗后或结合裂隙冲洗进行。压力可为灌浆压力的80%。压水
20 min,每5 min测读一次压入流量,取最后的流量值作为计算值,进而计算q值。
4.5灌浆工艺
采用自上而下分段循环灌浆工艺。灌浆管口距孔底不大于0.5 m,灌浆塞安设在被灌段顶以上0.5 m处,以防漏灌。
4.6制浆
考虑到坝顶宽度较小,施工设备和场地的限制,采用建设制浆站集中供浆的方式。制浆能力应满足260 L/min的要求。浆液各项指标应达到以下要求。
1)灌浆材料。要求使用水泥标号不低于42.5级,细度超过0.088 mm孔径标准的筛余量不宜大于5%。
水泥必须符合质量标准,并按批量收集出厂合格证和抽样检验,不合格水泥不进场。不得使用受潮结块水泥。
灌浆用水应符合拌制水工混凝土用水的要求。
2)浆液制备。制浆材料必须称重,称重误差小于5%。浆液必须搅拌均匀并测定浆液密度。施工中随时对进场水泥进行抽查,严格按配比制浆。
水泥浆液的搅拌时间不少于30 s,制浆在使用前需过筛,搅制好的浆液有效存放时间不得超过3 h。
集中制浆站按灰水比1:0.5制备纯水泥浆,输送浆液流速为
1.4 m/s~2.0 m/s。各灌浆点测定来浆密度,再根据需要调制使用。
4.7灌浆
1)灌浆压力控制。①灌浆施工采用以压力控制为主的灌浆工艺,同时结合吸浆率和浆液浓度一同考虑。一般当吸浆率较小时,应灌稀浆,尽快升到规定的最大压力;当吸浆率较大时,应灌浓浆,逐渐的升压;②应确保灌浆质量,上部第一灌浆段压力不宜过高,以免浆液绕流将坝体和上部全风化层劈开。当发现吃浆量过大时,应采用限量灌注,必要时根据情况调整灌浆压力和灌浆量;③采用循环式灌浆,压力表装在回浆管上,压力值以指针摆动的中值为准。压力表指针摆动范围应小于灌浆压力的20%,摆动幅度应做记录。
2)灌浆变换。①灌浆浆液,应按由稀到浓逐次升级的原则控制。浆液按灰水比为:1:10,1:5,1:3,1:2,1:1.5,1:1,1:0.8,1:0.6,1:0.5九级变化;②灌浆中,当灌浆压力保持不变,吸浆率均匀减小时,或吸浆率不变压力均匀升高时,不得改变水灰比;③当吸浆率大于6 L/min.m时,根据情况浆液可越变浓,但浆液变浓后,如灌浆压力突增或吸浆率突减,应立即查明原因,并改回原水灰比进行灌浆;④当某一级浆液的注入量已达300 L以上或灌注时间已达1 h,而灌浆压力和注入率均无改变或改变不明显时,应改浓一级。
5灌浆结束标准与封孔
5.1灌浆结束标准
在设计规定的压力下,如注入量不大于0.4 L/min,继续灌注60 min;当不大于1 L/min时,继续灌注90 min,即可结束。
在灌浆过程中发生回浆失水变浓时,结束时的吸浆率可根据具体情况放宽到0.2 L/min.m~0.4 L/min.m,但延续时间不得小于2 h。
5.2封孔
全孔灌浆结束后,必须做好对钻孔的封填工作。具体步骤如下。
1)在全孔灌浆结束后,再用最稠一级浆液,按10 m~15 m的段长将全孔作一次自下而上的复灌。
2)待水泥浆干硬后,对未被填满部分排除孔内积水后,再直接用硬性水泥砂浆封填。
6结束语
石溪水库坝基帷幕灌浆工程的各道工序严格按照设计要求施工,帷幕灌浆的各项设计参数是合理的,石溪水库除险加固工程大坝坝基帷幕防灌浆渗处理效果明显,工程于2010年通过竣工验收并被评为优良工程。帷幕灌浆施工技术已日趋成熟,施工工艺、施工设备等日渐先进,目前广泛应用于建筑物地基的防渗处理中,具有防渗效果明显、施工简捷、工程造价低等优点。
参考文献
[1]曹国熙,卢肇钧,蒋国澄,叶政表,主编.地基处理手册[M].北京:中国建筑出版社.
[2]洪剑泳,谭兴根,陈斌晔.帷幕灌浆的大坝除险加固[J].内江科技,2007,04.
关键词帷幕灌浆;原理;工艺;防渗
中图分类号TV 文献标识码A文章编号1673-9671-(2011)111-0150-01
1工程概况
石溪水库位于宜春市袁州区西村镇石溪村,坝址坐落在赣江水系袁河支流石溪水,距宜春市区25 km。石溪水库设计灌溉面积1.5万亩,实际灌溉面积1.1万亩,坝址控制流域面积13.28 km2,水库总库容
1 128万m3,是一座以灌溉为主,兼有防洪、养殖、发电等综合效益的中型水库。
水库地理位置十分重要。下游有宜春市中心城区和浙赣铁路、320国道、沪瑞高速公路等重要交通设施,涉及30余万人口、1.5万亩耕地。石溪水库虽经多次加固处理,但由于种种原因,仍存在大坝坝体、坝基渗漏问题,工程一直带病运行。2007年石溪水库列入国家除险加固专项规划,工程建设的主要任务和作用就是彻底消除工程隐患,恢复工程效益,建成工程安全、功能完备、管理高效、环境优美的水利工程。
2帷幕灌浆原理
在灌浆压力作用下,浆液克服各种阻力而渗入基岩孔隙和裂隙,使基岩形成防渗帷幕。压力越大,吸浆量及浆液扩散距离就越大,这种理论假定,在灌浆过程中地层结构不受扰动和破坏,所有的灌浆压力相对较小。
3施工工艺
放样→钻孔就位→钻进→洗孔、冲孔→压水试验→灌浆→下一段钻孔、灌浆→封孔。孔口压力:0.5 MPa~0.7 MPa。
4灌浆施工
4.1施工前的准备
1)按业主提供坐标基准点,由专业测量人员测放施工轴线和布放钻孔孔位,监理验线,填写放线验线记录。
2)测量施工轴线各段高程,换算各钻孔孔口标高和孔底设计
标高。
4.2钻孔
为保证孔底偏差不超过《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范SL62-94》(以下简称《规范》),各孔在开钻前严格校正钻机水平和立轴垂直。坝体土层采用直径110 mm钻具钻进至基岩后下直径89 mm套管,用浓水泥浆镶注,基岩部分待水泥浆终凝后用直径56 mm钻具配金刚石钻头钻进。
4.3冲孔
灌浆前用高压水进行钻孔冲洗,将岩屑冲洗出孔外。钻孔冲洗结束后再进行缝隙冲洗,冲洗压力一般不大于灌浆压力的80%,直到回清水后再延续10 min为止。
4.4压水试验
1)先导孔压水试验。①压水试验压力:在缝隙冲洗后进行分段压水试验,采用单点法,压力取0.3 MPa;②压水流量稳定标准:在稳定的压力下,每3 min~5 min测读一次压入流量。连续四次读数中最大与最小值之差最终值的10%,或最大值与最小值小于1 L/min时,本段试验可结束,取最终值作为计算值。
2)简单压水试验。各次序灌浆孔的各灌浆前宜进行简易压水,在缝隙冲洗后或结合裂隙冲洗进行。压力可为灌浆压力的80%。压水
20 min,每5 min测读一次压入流量,取最后的流量值作为计算值,进而计算q值。
4.5灌浆工艺
采用自上而下分段循环灌浆工艺。灌浆管口距孔底不大于0.5 m,灌浆塞安设在被灌段顶以上0.5 m处,以防漏灌。
4.6制浆
考虑到坝顶宽度较小,施工设备和场地的限制,采用建设制浆站集中供浆的方式。制浆能力应满足260 L/min的要求。浆液各项指标应达到以下要求。
1)灌浆材料。要求使用水泥标号不低于42.5级,细度超过0.088 mm孔径标准的筛余量不宜大于5%。
水泥必须符合质量标准,并按批量收集出厂合格证和抽样检验,不合格水泥不进场。不得使用受潮结块水泥。
灌浆用水应符合拌制水工混凝土用水的要求。
2)浆液制备。制浆材料必须称重,称重误差小于5%。浆液必须搅拌均匀并测定浆液密度。施工中随时对进场水泥进行抽查,严格按配比制浆。
水泥浆液的搅拌时间不少于30 s,制浆在使用前需过筛,搅制好的浆液有效存放时间不得超过3 h。
集中制浆站按灰水比1:0.5制备纯水泥浆,输送浆液流速为
1.4 m/s~2.0 m/s。各灌浆点测定来浆密度,再根据需要调制使用。
4.7灌浆
1)灌浆压力控制。①灌浆施工采用以压力控制为主的灌浆工艺,同时结合吸浆率和浆液浓度一同考虑。一般当吸浆率较小时,应灌稀浆,尽快升到规定的最大压力;当吸浆率较大时,应灌浓浆,逐渐的升压;②应确保灌浆质量,上部第一灌浆段压力不宜过高,以免浆液绕流将坝体和上部全风化层劈开。当发现吃浆量过大时,应采用限量灌注,必要时根据情况调整灌浆压力和灌浆量;③采用循环式灌浆,压力表装在回浆管上,压力值以指针摆动的中值为准。压力表指针摆动范围应小于灌浆压力的20%,摆动幅度应做记录。
2)灌浆变换。①灌浆浆液,应按由稀到浓逐次升级的原则控制。浆液按灰水比为:1:10,1:5,1:3,1:2,1:1.5,1:1,1:0.8,1:0.6,1:0.5九级变化;②灌浆中,当灌浆压力保持不变,吸浆率均匀减小时,或吸浆率不变压力均匀升高时,不得改变水灰比;③当吸浆率大于6 L/min.m时,根据情况浆液可越变浓,但浆液变浓后,如灌浆压力突增或吸浆率突减,应立即查明原因,并改回原水灰比进行灌浆;④当某一级浆液的注入量已达300 L以上或灌注时间已达1 h,而灌浆压力和注入率均无改变或改变不明显时,应改浓一级。
5灌浆结束标准与封孔
5.1灌浆结束标准
在设计规定的压力下,如注入量不大于0.4 L/min,继续灌注60 min;当不大于1 L/min时,继续灌注90 min,即可结束。
在灌浆过程中发生回浆失水变浓时,结束时的吸浆率可根据具体情况放宽到0.2 L/min.m~0.4 L/min.m,但延续时间不得小于2 h。
5.2封孔
全孔灌浆结束后,必须做好对钻孔的封填工作。具体步骤如下。
1)在全孔灌浆结束后,再用最稠一级浆液,按10 m~15 m的段长将全孔作一次自下而上的复灌。
2)待水泥浆干硬后,对未被填满部分排除孔内积水后,再直接用硬性水泥砂浆封填。
6结束语
石溪水库坝基帷幕灌浆工程的各道工序严格按照设计要求施工,帷幕灌浆的各项设计参数是合理的,石溪水库除险加固工程大坝坝基帷幕防灌浆渗处理效果明显,工程于2010年通过竣工验收并被评为优良工程。帷幕灌浆施工技术已日趋成熟,施工工艺、施工设备等日渐先进,目前广泛应用于建筑物地基的防渗处理中,具有防渗效果明显、施工简捷、工程造价低等优点。
参考文献
[1]曹国熙,卢肇钧,蒋国澄,叶政表,主编.地基处理手册[M].北京:中国建筑出版社.
[2]洪剑泳,谭兴根,陈斌晔.帷幕灌浆的大坝除险加固[J].内江科技,2007,04.