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摘要:本文作者结合实际工作经验，对结水利工程的灌浆施工技术进行了分析探讨。
关键词: 水利工程；灌浆；施工技术；探讨
中图分类号：TV 文献标识码：A
在水利水电工程的施工过程中,只有运用恰当的施工技术和控制方法,才能达到预期的灌浆施工的目的。因此,施工人员除了具备熟练的灌浆施工技术外,还要以施工地区的实际情况为依据,对灌浆施工技术进行合理选择,从而才能确保工程的整体施工质量。
1 灌浆分类
1.1 按其目的不同可分为:固结灌浆、帷幕灌浆、接触灌浆、接缝及补强灌浆、劈裂灌浆、高压喷射灌浆等。。
1.2 按其所用的材料不同可分为:水泥灌浆、粘土灌浆、化学灌浆和沥青灌浆。
2 设计前的准备工作
设计前需做好工程地质和水文地质勘探,掌握岩性、岩层构造、裂隙、断层及其破碎带、软弱夹层、岩溶分布及其充填物、岩石透水性、砂或砂卵石层分层级配、地下水埋藏及补给条件、水质及流速等情况。进行坝体补强灌浆设计时,摸清裂缝、架空洞穴大小及分布情况。规模較大的灌浆工程需进行现场灌浆试验,以便确定灌浆孔的孔深、孔距、排距、排数,选定灌浆材料、压力、顺序、施灌方法、质量标准及检查方法等。灌浆压力是一项重要参数,既要保证灌浆质量,又要不破坏或抬动被灌地层和建筑物。一般先用公式算出初定数值,通过灌浆试验最后选定灌浆压力。
3 灌浆施工工序
灌浆施工分为钻孔、冲洗、压水试验、灌浆四个工序。
3.1 钻孔
在岩基中钻孔要分段测量孔斜,据以分析灌浆质量。岩心钻机的钻进方法,根据岩石硬度及完整性,可选用硬质合金、钢粒或金钢石钻进。钢粒钻进时研磨的岩粉或铁屑常易堵塞孔壁裂隙,影响灌浆质量。在砂砾石层中钻孔,多采用优质泥浆固壁。
3.1.1 孔斜率要求。在灌浆孔钻孔施工时,通常要求孔壁和直孔不仅要正直,还要均匀,尤其对于帷幕深孔而言,当孔距较近时,尤其要注意测斜。
3.1.2 钻孔顺序。在进行灌浆施工时,每个环节都要按照施工顺序来进行。通常要先进行一序孔灌浆,然后再依次进行第二和第三序孔,这样前一序孔就可以将后序孔的灌浆孔作为检查孔,然后再通过压水试验,对吸水率进行检测,只要吸水率符合该设计的要求,就能为序孔的灌浆施工省去很多工序。
3.2 冲洗
为保证岩石灌浆质量,灌前要用有压水流冲洗钻孔,将裂隙或孔洞中的泥质充填物冲出孔外,或推移到灌浆处理范围以外。要确保钻孔及缝隙内没有铁砂粉和岩粉等物的存在,使浆液与岩石能够良好胶结。在进行冲洗时可通过钻杆作用,用压力或压缩空气进行轮流吹洗。较为完整的、裂隙较少的岩层通常用单孔的冲洗即可,高压水冲洗、低压反复冲洗和扬水冲洗是其三种主要冲洗方法。
3.3 压水试验
每个灌浆段大都要做简易压水试验,即一个压力阶段的压水试验。其目的是:①了解岩层渗透情况,并与地质资料对照;②根据渗透情况储备一个灌浆段用的材料并确定开灌时的浆液浓度;③查看岩层渗透性与每米灌浆段实际灌入干料重量的大致关系,检查有无异常现象;④查看各次序灌浆孔的渗透性随次序增加而逐渐减少的规律。
3.4 灌浆施工
灌浆的实施通常要布设3～5个孔位,且确定时还需要按照混凝土的面板尺寸、裂缝状况以及灌浆机械等进行。灌浆孔大小要与灌注嘴大小相同,通常在5cm左右。灌浆要从沉降量大的地方开始、并由远到近、由大到小的顺序进行。各类灌浆施工都要按规定顺序进行,分为一序孔、二序孔、三序孔等,随着序数增加,灌浆孔逐渐加密。单孔灌浆方法有两种:①全孔一次灌浆法,以灌浆塞封闭孔口,有压浆液灌入到全孔的岩层裂隙中,适于浅孔灌浆;②全孔分段灌浆法,将全孔自下而上分成若干段,用灌浆塞将其中一段与相邻段隔离,有压浆液只灌入到该段岩石裂隙中,适于深孔灌浆。按浆液注入方式,又分为:①纯压式灌浆法,灌入的浆液都压入岩石裂隙中,不让其返回地面,如化学灌浆多为定量灌浆,常采用这种方式;②循环式灌浆法,注入的浆量大于裂隙吸浆量,多余浆液经回浆管返回搅拌机。其主要优点是浆液不易沉淀,有利于保证灌浆质量,帷幕灌浆或固结灌浆多采用这种方式。
4 灌浆注意事项
灌浆过程中应注意灌浆压力、浆液浓度的控制及突发事故的处理。
灌浆压力:灌浆过程中应控制压力,防止混凝土面或岩石面抬动。
浆液浓度:灌浆过程中,必须根据吸浆量的变化情况及时地调整浆液的浓度。稀浆流动性好,但会扩散到灌浆范围外,造成浪费,而且凝固时收缩大,水泥结石与岩石缝面脱开,防渗和固结质量降低;稠浆流动性差,扩散范围小,细小裂缝灌不进去,但凝固时收缩小,与缝面粘结好,防渗、固结质量相对提高。灌浆过程从稀浆开始,使细裂缝首先灌满,而后逐级变浓,充填更大的裂隙。这种由稀到浓的变换方式,灌浆的整体质量最好。
突发事故:灌浆过程中可能出现的事故有:①灌浆中断;②地面抬动;③串浆、冒浆或绕塞返浆。
4.1 灌浆工作必须连续进行,若因故中断,可按照下述原则进行处理:应及早恢复灌浆,否则应立即冲洗钻孔,而后恢复灌浆。若无法冲洗或冲洗无效,则应进行扫孔,而后恢复灌浆。恢复灌浆时,应使用开灌比级的水泥浆进行灌注。如注入率与中断前的相近,即可改用中断前比级的水泥浆继续灌注;如注入率较中断前的减少较多,则浆液应逐级加浓继续灌注。恢复灌浆后,如注入率较中断前的减少很多,且在短时间内停止吸浆,应采取补救措施。
4.2 灌浆段注入量大,灌浆难以结束时,可选用低压、浓浆、限流、限量、间歇灌浆;浆液中掺加速凝剂;灌注稳定浆液或混合浆液。
4.3 灌浆过程中,发现冒浆漏浆,应根据具体情况采用嵌缝、表面封堵、低压、浓浆、限流、限量、间歇灌浆等方法进行处理。
4.4 帷幕灌浆过程中发生串浆时,如串浆孔具备灌浆条件,可以同时进行灌浆。应一泵灌一孔,否则应将串浆孔用塞塞住,待灌浆孔灌浆结束后,串浆孔并行扫孔、冲洗,而后继续钻进和灌浆。发生事故后应立即查明原因,及时采取处理措施,必要时停工处理。每个灌浆孔灌浆结束后都要用机械压浆法封孔,封孔质量非常重要,直接影响到建筑物的安全。
5 质量检验
因灌浆属于隐蔽工程,因此,在竣工后对其要进行认真检查。
5.1 对原始记录进行认真检查,并对灌浆资料进行综合分析。
5.2 要进行检查孔的设置,要钻取岩芯才可进行帷幕和固结的灌浆,并要注意对胶结情况的观察,要对所有检查孔进行压水试验,帷幕灌浆时要对孔数进行检查,且要按照灌浆孔总数10%进行布置,孔径要大于110mm。固结灌浆布置时要按照其5%进行,并设在有可能会出现问题的位置,其孔径要大于140mm。
5.3 对孔进行压水试验检查时,要根据单孔压水试验操作规程,并分50.6kPa、101.3kPa和151.9kPa这三个压力阶段进行。在试验前,要用相当于1.5倍左右设计水头的压力对孔进行压水冲洗,直至流量获得稳定后,三个阶段的正式压水试验工作方可进行。
6 结束语
水利工程的灌浆施工技术是一项重要的复杂的技术、对工程设计者和施工人员有很大的要求，为此，我们要仔细研究水利工程灌浆技术的各项指标，优化设计程序，确保水利工程的质量、安全性和效果。因此,要想将灌浆过程的施工做好,就必须先将一系列的施工控制做好,并在施工过程中,采用科学、合理的施工技术和控制手段,并达到预期的灌浆施工目的。
参考文献：
[1] 田士豪,陈新元. 水利工程概论[M]. 中国电力出版社．2007．
[2] 李中锡.中国工程质量监管体系探索 [M]. 中国建筑工业出版社．2008．
关键词: 水利工程；灌浆；施工技术；探讨
中图分类号：TV 文献标识码：A
在水利水电工程的施工过程中,只有运用恰当的施工技术和控制方法,才能达到预期的灌浆施工的目的。因此,施工人员除了具备熟练的灌浆施工技术外,还要以施工地区的实际情况为依据,对灌浆施工技术进行合理选择,从而才能确保工程的整体施工质量。
1 灌浆分类
1.1 按其目的不同可分为:固结灌浆、帷幕灌浆、接触灌浆、接缝及补强灌浆、劈裂灌浆、高压喷射灌浆等。。
1.2 按其所用的材料不同可分为:水泥灌浆、粘土灌浆、化学灌浆和沥青灌浆。
2 设计前的准备工作
设计前需做好工程地质和水文地质勘探,掌握岩性、岩层构造、裂隙、断层及其破碎带、软弱夹层、岩溶分布及其充填物、岩石透水性、砂或砂卵石层分层级配、地下水埋藏及补给条件、水质及流速等情况。进行坝体补强灌浆设计时,摸清裂缝、架空洞穴大小及分布情况。规模較大的灌浆工程需进行现场灌浆试验,以便确定灌浆孔的孔深、孔距、排距、排数,选定灌浆材料、压力、顺序、施灌方法、质量标准及检查方法等。灌浆压力是一项重要参数,既要保证灌浆质量,又要不破坏或抬动被灌地层和建筑物。一般先用公式算出初定数值,通过灌浆试验最后选定灌浆压力。
3 灌浆施工工序
灌浆施工分为钻孔、冲洗、压水试验、灌浆四个工序。
3.1 钻孔
在岩基中钻孔要分段测量孔斜,据以分析灌浆质量。岩心钻机的钻进方法,根据岩石硬度及完整性,可选用硬质合金、钢粒或金钢石钻进。钢粒钻进时研磨的岩粉或铁屑常易堵塞孔壁裂隙,影响灌浆质量。在砂砾石层中钻孔,多采用优质泥浆固壁。
3.1.1 孔斜率要求。在灌浆孔钻孔施工时,通常要求孔壁和直孔不仅要正直,还要均匀,尤其对于帷幕深孔而言,当孔距较近时,尤其要注意测斜。
3.1.2 钻孔顺序。在进行灌浆施工时,每个环节都要按照施工顺序来进行。通常要先进行一序孔灌浆,然后再依次进行第二和第三序孔,这样前一序孔就可以将后序孔的灌浆孔作为检查孔,然后再通过压水试验,对吸水率进行检测,只要吸水率符合该设计的要求,就能为序孔的灌浆施工省去很多工序。
3.2 冲洗
为保证岩石灌浆质量,灌前要用有压水流冲洗钻孔,将裂隙或孔洞中的泥质充填物冲出孔外,或推移到灌浆处理范围以外。要确保钻孔及缝隙内没有铁砂粉和岩粉等物的存在,使浆液与岩石能够良好胶结。在进行冲洗时可通过钻杆作用,用压力或压缩空气进行轮流吹洗。较为完整的、裂隙较少的岩层通常用单孔的冲洗即可,高压水冲洗、低压反复冲洗和扬水冲洗是其三种主要冲洗方法。
3.3 压水试验
每个灌浆段大都要做简易压水试验,即一个压力阶段的压水试验。其目的是:①了解岩层渗透情况,并与地质资料对照;②根据渗透情况储备一个灌浆段用的材料并确定开灌时的浆液浓度;③查看岩层渗透性与每米灌浆段实际灌入干料重量的大致关系,检查有无异常现象;④查看各次序灌浆孔的渗透性随次序增加而逐渐减少的规律。
3.4 灌浆施工
灌浆的实施通常要布设3～5个孔位,且确定时还需要按照混凝土的面板尺寸、裂缝状况以及灌浆机械等进行。灌浆孔大小要与灌注嘴大小相同,通常在5cm左右。灌浆要从沉降量大的地方开始、并由远到近、由大到小的顺序进行。各类灌浆施工都要按规定顺序进行,分为一序孔、二序孔、三序孔等,随着序数增加,灌浆孔逐渐加密。单孔灌浆方法有两种:①全孔一次灌浆法,以灌浆塞封闭孔口,有压浆液灌入到全孔的岩层裂隙中,适于浅孔灌浆;②全孔分段灌浆法,将全孔自下而上分成若干段,用灌浆塞将其中一段与相邻段隔离,有压浆液只灌入到该段岩石裂隙中,适于深孔灌浆。按浆液注入方式,又分为:①纯压式灌浆法,灌入的浆液都压入岩石裂隙中,不让其返回地面,如化学灌浆多为定量灌浆,常采用这种方式;②循环式灌浆法,注入的浆量大于裂隙吸浆量,多余浆液经回浆管返回搅拌机。其主要优点是浆液不易沉淀,有利于保证灌浆质量,帷幕灌浆或固结灌浆多采用这种方式。
4 灌浆注意事项
灌浆过程中应注意灌浆压力、浆液浓度的控制及突发事故的处理。
灌浆压力:灌浆过程中应控制压力,防止混凝土面或岩石面抬动。
浆液浓度:灌浆过程中,必须根据吸浆量的变化情况及时地调整浆液的浓度。稀浆流动性好,但会扩散到灌浆范围外,造成浪费,而且凝固时收缩大,水泥结石与岩石缝面脱开,防渗和固结质量降低;稠浆流动性差,扩散范围小,细小裂缝灌不进去,但凝固时收缩小,与缝面粘结好,防渗、固结质量相对提高。灌浆过程从稀浆开始,使细裂缝首先灌满,而后逐级变浓,充填更大的裂隙。这种由稀到浓的变换方式,灌浆的整体质量最好。
突发事故:灌浆过程中可能出现的事故有:①灌浆中断;②地面抬动;③串浆、冒浆或绕塞返浆。
4.1 灌浆工作必须连续进行,若因故中断,可按照下述原则进行处理:应及早恢复灌浆,否则应立即冲洗钻孔,而后恢复灌浆。若无法冲洗或冲洗无效,则应进行扫孔,而后恢复灌浆。恢复灌浆时,应使用开灌比级的水泥浆进行灌注。如注入率与中断前的相近,即可改用中断前比级的水泥浆继续灌注;如注入率较中断前的减少较多,则浆液应逐级加浓继续灌注。恢复灌浆后,如注入率较中断前的减少很多,且在短时间内停止吸浆,应采取补救措施。
4.2 灌浆段注入量大,灌浆难以结束时,可选用低压、浓浆、限流、限量、间歇灌浆;浆液中掺加速凝剂;灌注稳定浆液或混合浆液。
4.3 灌浆过程中,发现冒浆漏浆,应根据具体情况采用嵌缝、表面封堵、低压、浓浆、限流、限量、间歇灌浆等方法进行处理。
4.4 帷幕灌浆过程中发生串浆时,如串浆孔具备灌浆条件,可以同时进行灌浆。应一泵灌一孔,否则应将串浆孔用塞塞住,待灌浆孔灌浆结束后,串浆孔并行扫孔、冲洗,而后继续钻进和灌浆。发生事故后应立即查明原因,及时采取处理措施,必要时停工处理。每个灌浆孔灌浆结束后都要用机械压浆法封孔,封孔质量非常重要,直接影响到建筑物的安全。
5 质量检验
因灌浆属于隐蔽工程,因此,在竣工后对其要进行认真检查。
5.1 对原始记录进行认真检查,并对灌浆资料进行综合分析。
5.2 要进行检查孔的设置,要钻取岩芯才可进行帷幕和固结的灌浆,并要注意对胶结情况的观察,要对所有检查孔进行压水试验,帷幕灌浆时要对孔数进行检查,且要按照灌浆孔总数10%进行布置,孔径要大于110mm。固结灌浆布置时要按照其5%进行,并设在有可能会出现问题的位置,其孔径要大于140mm。
5.3 对孔进行压水试验检查时,要根据单孔压水试验操作规程,并分50.6kPa、101.3kPa和151.9kPa这三个压力阶段进行。在试验前,要用相当于1.5倍左右设计水头的压力对孔进行压水冲洗,直至流量获得稳定后,三个阶段的正式压水试验工作方可进行。
6 结束语
水利工程的灌浆施工技术是一项重要的复杂的技术、对工程设计者和施工人员有很大的要求，为此，我们要仔细研究水利工程灌浆技术的各项指标，优化设计程序，确保水利工程的质量、安全性和效果。因此,要想将灌浆过程的施工做好,就必须先将一系列的施工控制做好,并在施工过程中,采用科学、合理的施工技术和控制手段,并达到预期的灌浆施工目的。
参考文献：
[1] 田士豪,陈新元. 水利工程概论[M]. 中国电力出版社．2007．
[2] 李中锡.中国工程质量监管体系探索 [M]. 中国建筑工业出版社．2008．