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摘要:灌浆施工技术在水利工程的施工中有着非常重要的地位。本文针对水利工程基础灌浆施工技术进行了分析与探讨。
关键词:水利工程;灌浆施工;技术应用
中图分类号:F416.9
灌浆技术是进行地基处理中比较常用而且十分重要的工程措施,广泛地应用于大坝坝体的加固处理与防渗工程中。目前国内水利工程的发展速度较快、空间较为广阔。但是我们必须要注意的一点是目前水利工程虽然发展的速度很快,但是可以用来建设的地基问题却很严重,目前地基数量逐渐减少。因此我们应该在基础灌溉大范围发展的同时,注重基础灌溉和相应的地质条件是否适应。水利工程本身的特点要求地基必须要进行严密的处理,才能符合各项要求。基于上述我们不难发现基础灌溉技术是水利工程中的重点项目。
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)固结灌浆:是将坝基裂隙岩石胶结起来,提高其整体性、均匀性和承载能力。其涉及的平面范围大,孔深一般5m~10m;2)帷幕灌浆:是在坝基偏上游部位进行1~3排深孔灌浆,充填和胶结裂隙,构成一道不透水的帷幕, 达到减少坝基渗漏和降低坝底扬压力的目的;3)接触灌浆:是在坝体与岩基的结合面上进行灌浆, 加强结合,提高坝体的抗滑稳定性,防止岩面集中渗漏并增加岩基表面的固结强度;4)劈裂灌浆:沿坝轴线布孔,利用坝体小主应力成基本沿坝轴线分布这一规律,用灌浆压力沿坝轴线劈裂坝体,灌入泥浆构造浆体防渗帷幕,同时与浆脉连通的裂缝、洞穴等坝体隐患,均被泥浆充填挤压密实,达到防渗加固的目的;5)高压喷射灌浆:采用高压浆液形成高速喷射流束,冲击、切割、破碎地层土体,并以水泥基质浆液充填、掺混其中,形成桩柱或板墙状的凝结体,用以提高地基防渗或承载能力的目的。
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
1)水泥灌浆:由水泥为基本材料、适量的细骨料、混凝土外加剂及其它材料组成的干混材料,它在施工现场加入一定量的水后,搅拌均匀即可使用,具有高流态、微膨胀、不离析、早强高强的性能,胶凝性好,结石强度高,施工方便,成本较低,故得到广泛应用;2)化学灌浆:多是用高分子材料配制成的溶液作为浆液的一种新型灌浆。浆液灌入地基或建筑物裂隙中,经凝固后,可以达到较好的防渗、堵漏和补强加固的效果。常用的化学灌浆材料有环氧树脂、水玻璃、铬木素、甲凝、丙凝、聚氨酯浆液;3)沥青灌浆:先将沥青加热为易于流动的液体,再用泵将热沥青泵送灌入隔热保温的灌浆管,热沥青通过隔热保温的灌浆管进入渗水部位,热沥青遇水后,分散成一些颗粒,分散的沥青不断凝聚并铺展开,逐渐粘附在缝壁上,随着沥青吸附层的不断加厚,渗水通道不断缩小直至完全堵塞,防渗堵漏结束后,通过泵体循环,用清洗剂清洗泵。
2.灌浆施工的基本要求和常见问题
2.1灌浆孔钻孔施工。在灌浆施工过程中任何一个环节处理不当都会给水利工程带来安全和质量上的隐患甚至是损失,所以在灌浆技术的孔钻施工中必须注意以下几个问题:第一,孔斜率。一般要求钻孔是直孔,孔壁必须正直而且表面均匀,特别是帷幕深孔更要保持这两点。在孔距较近的情况下,施工人员应该进行孔壁的测斜工作而且需要特别注意。第二,钻孔顺序。各种灌浆方法的原则是都应该按照正确的钻孔顺序进行施工。先是第一序孔灌浆接下来依次进行第二、第三序孔的施工,逐步加密。这种方法不但避免了施工时产生的误差,还可以通过工程压水试验检测是否吸水率达到设计要求――是否钻孔可以省去后序孔的灌浆。第三,冲洗方法。在灌浆之前钻孔和裂隙要首先进行冲洗,先将裂隙中的岩粉和铁砂粉等物冲出孔外,使得浆液和岩石能够较好的粘结在一起。利用钻杆中的压力和压缩空气对钻孔和裂隙进行冲洗。对于相对完整而且裂隙相对少的岩层采用单孔冲洗的方法。冲洗方法主要有这几种:高压脉冲冲洗、高压水冲洗、扬水冲洗等。完成了冲洗工作,便能进一步的保证接下来的工序,是水利工程中很关键的一个步骤。以上几个步骤,都是保证水利工程安全施工放心使用的重要内容,每一步都需严格执行。
2.2灌浆方式。一般灌浆方式一为纯压式灌浆二为循环式灌浆。第一种灌浆方式就是简单地把浆液沿灌浆管压入钻孔而不返回循环。它方式适用于裂缝较大或者孔深不大的岩层。由于在灌浆过程中一些细小的裂缝进口很容易被塞住,这样对浆液的填满造成阻碍,导致填浆不均,所以实际工程中一般都不采用这种方法。第二种灌浆方法分为孔口和孔内循环。浆液仅在孔口进行循环称为孔口循环,实质上还属于第一种灌浆方式。用内外两管之间的空隙返回到孔外则是孔内循环,具有以下特点:在孔段中浆液始终保持流动状态,颗粒沉淀减少,灌浆质量较高,被广泛采用。
3.灌浆施工技术在水利工程中的应用
3.1灌浆施工技术在岩溶地区的应用
对岩溶地区的基础施工主要分为两种,一种是岩溶地区无填充物的基础施工,另一种是岩溶地区有填充物的基础施工,在两种基础施工中,对有填充物的基础施工的技术要求的更加严格。
使用高压灌浆技术对岩溶地区实施基础灌浆。为了使填充物更加密实,对岩溶地区的基础一般使用不冲洗高压水泥灌浆的方法,使用高压水泥灌浆法处理的基础具有很强的稳定性和防渗水性。另外,使用高压灌浆能让水泥以条形状向土壤中渗透,在渗透土壤的过程中,水泥浆逐渐成网状结构,因此,高压水泥灌浆法使基础有着很强的抗劈裂能力,从而使得基础有更强的稳定性。
使用高压旋喷灌浆技术对岩溶地区实施基础灌浆。高压旋喷灌浆技术是依靠机械钻机能深入地下的特点,在钻机的头部安装特殊的喷嘴,利用高压泵将水泥浆从钻机头部的特殊喷嘴喷射出去,在喷射水泥浆的过程中对原有的土层进行了破坏,与此同时,高压钻机的头部一边向上提出,一边高速旋转,使得喷射出的水泥浆能与被破坏的土层形成混合搅拌物,待水泥搅拌物凝固了之后就会在岩溶地区形成一个比较结实的柱体,从而加固了工程的地基。
使用基础灌浆技术对浅层含岩溶地区实施基础灌浆。浅层含岩溶地区一般岩溶深度较浅,需要将浅层岩溶中的沙土挖掘出来,然后在使用水泥砂浆对原有较浅的岩溶地区进行回灌。
3.2针对吸浆加大的水利工程的灌注方法
在对岩缝灌浆的过程中,有很多岩缝会出现大量吸浆的情况,因为水泥浆始终不能保持满足,所以需要采取一定的措施来解决这种情况。
采取限流措施。限制单位时间内对岩缝关注砂浆的体积,一般情况下,应该将灌注的速度降为10~15L/min,采取限流的目的是减小砂浆在岩缝中的流动速度,从而使灌入的砂浆快速沉淀并凝结。
采用降压处理法。采用降压处理法的原理是降低灌浆的压力,从而减小砂浆流动的速度,依靠较小的压力来维持砂浆的自流状态,自流的过程中砂浆不断凝结,当砂浆在岩缝中不在流动时适量增加压力,然后可按照一般的工序进行灌浆。
采用多次灌浆法。多次灌浆法就是在对岩缝进行灌浆的时候是有间歇的,每灌浆一段时间就要等待一会,像这样保持有间隔的对岩缝进行灌浆,灌浆的间隔时间可以根据工程的具体需要来定,但是灌浆时间一般也不要大于8小时。
4.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。
关键词:水利工程;灌浆施工;技术应用
中图分类号:F416.9
灌浆技术是进行地基处理中比较常用而且十分重要的工程措施,广泛地应用于大坝坝体的加固处理与防渗工程中。目前国内水利工程的发展速度较快、空间较为广阔。但是我们必须要注意的一点是目前水利工程虽然发展的速度很快,但是可以用来建设的地基问题却很严重,目前地基数量逐渐减少。因此我们应该在基础灌溉大范围发展的同时,注重基础灌溉和相应的地质条件是否适应。水利工程本身的特点要求地基必须要进行严密的处理,才能符合各项要求。基于上述我们不难发现基础灌溉技术是水利工程中的重点项目。
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)固结灌浆:是将坝基裂隙岩石胶结起来,提高其整体性、均匀性和承载能力。其涉及的平面范围大,孔深一般5m~10m;2)帷幕灌浆:是在坝基偏上游部位进行1~3排深孔灌浆,充填和胶结裂隙,构成一道不透水的帷幕, 达到减少坝基渗漏和降低坝底扬压力的目的;3)接触灌浆:是在坝体与岩基的结合面上进行灌浆, 加强结合,提高坝体的抗滑稳定性,防止岩面集中渗漏并增加岩基表面的固结强度;4)劈裂灌浆:沿坝轴线布孔,利用坝体小主应力成基本沿坝轴线分布这一规律,用灌浆压力沿坝轴线劈裂坝体,灌入泥浆构造浆体防渗帷幕,同时与浆脉连通的裂缝、洞穴等坝体隐患,均被泥浆充填挤压密实,达到防渗加固的目的;5)高压喷射灌浆:采用高压浆液形成高速喷射流束,冲击、切割、破碎地层土体,并以水泥基质浆液充填、掺混其中,形成桩柱或板墙状的凝结体,用以提高地基防渗或承载能力的目的。
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
1)水泥灌浆:由水泥为基本材料、适量的细骨料、混凝土外加剂及其它材料组成的干混材料,它在施工现场加入一定量的水后,搅拌均匀即可使用,具有高流态、微膨胀、不离析、早强高强的性能,胶凝性好,结石强度高,施工方便,成本较低,故得到广泛应用;2)化学灌浆:多是用高分子材料配制成的溶液作为浆液的一种新型灌浆。浆液灌入地基或建筑物裂隙中,经凝固后,可以达到较好的防渗、堵漏和补强加固的效果。常用的化学灌浆材料有环氧树脂、水玻璃、铬木素、甲凝、丙凝、聚氨酯浆液;3)沥青灌浆:先将沥青加热为易于流动的液体,再用泵将热沥青泵送灌入隔热保温的灌浆管,热沥青通过隔热保温的灌浆管进入渗水部位,热沥青遇水后,分散成一些颗粒,分散的沥青不断凝聚并铺展开,逐渐粘附在缝壁上,随着沥青吸附层的不断加厚,渗水通道不断缩小直至完全堵塞,防渗堵漏结束后,通过泵体循环,用清洗剂清洗泵。
2.灌浆施工的基本要求和常见问题
2.1灌浆孔钻孔施工。在灌浆施工过程中任何一个环节处理不当都会给水利工程带来安全和质量上的隐患甚至是损失,所以在灌浆技术的孔钻施工中必须注意以下几个问题:第一,孔斜率。一般要求钻孔是直孔,孔壁必须正直而且表面均匀,特别是帷幕深孔更要保持这两点。在孔距较近的情况下,施工人员应该进行孔壁的测斜工作而且需要特别注意。第二,钻孔顺序。各种灌浆方法的原则是都应该按照正确的钻孔顺序进行施工。先是第一序孔灌浆接下来依次进行第二、第三序孔的施工,逐步加密。这种方法不但避免了施工时产生的误差,还可以通过工程压水试验检测是否吸水率达到设计要求――是否钻孔可以省去后序孔的灌浆。第三,冲洗方法。在灌浆之前钻孔和裂隙要首先进行冲洗,先将裂隙中的岩粉和铁砂粉等物冲出孔外,使得浆液和岩石能够较好的粘结在一起。利用钻杆中的压力和压缩空气对钻孔和裂隙进行冲洗。对于相对完整而且裂隙相对少的岩层采用单孔冲洗的方法。冲洗方法主要有这几种:高压脉冲冲洗、高压水冲洗、扬水冲洗等。完成了冲洗工作,便能进一步的保证接下来的工序,是水利工程中很关键的一个步骤。以上几个步骤,都是保证水利工程安全施工放心使用的重要内容,每一步都需严格执行。
2.2灌浆方式。一般灌浆方式一为纯压式灌浆二为循环式灌浆。第一种灌浆方式就是简单地把浆液沿灌浆管压入钻孔而不返回循环。它方式适用于裂缝较大或者孔深不大的岩层。由于在灌浆过程中一些细小的裂缝进口很容易被塞住,这样对浆液的填满造成阻碍,导致填浆不均,所以实际工程中一般都不采用这种方法。第二种灌浆方法分为孔口和孔内循环。浆液仅在孔口进行循环称为孔口循环,实质上还属于第一种灌浆方式。用内外两管之间的空隙返回到孔外则是孔内循环,具有以下特点:在孔段中浆液始终保持流动状态,颗粒沉淀减少,灌浆质量较高,被广泛采用。
3.灌浆施工技术在水利工程中的应用
3.1灌浆施工技术在岩溶地区的应用
对岩溶地区的基础施工主要分为两种,一种是岩溶地区无填充物的基础施工,另一种是岩溶地区有填充物的基础施工,在两种基础施工中,对有填充物的基础施工的技术要求的更加严格。
使用高压灌浆技术对岩溶地区实施基础灌浆。为了使填充物更加密实,对岩溶地区的基础一般使用不冲洗高压水泥灌浆的方法,使用高压水泥灌浆法处理的基础具有很强的稳定性和防渗水性。另外,使用高压灌浆能让水泥以条形状向土壤中渗透,在渗透土壤的过程中,水泥浆逐渐成网状结构,因此,高压水泥灌浆法使基础有着很强的抗劈裂能力,从而使得基础有更强的稳定性。
使用高压旋喷灌浆技术对岩溶地区实施基础灌浆。高压旋喷灌浆技术是依靠机械钻机能深入地下的特点,在钻机的头部安装特殊的喷嘴,利用高压泵将水泥浆从钻机头部的特殊喷嘴喷射出去,在喷射水泥浆的过程中对原有的土层进行了破坏,与此同时,高压钻机的头部一边向上提出,一边高速旋转,使得喷射出的水泥浆能与被破坏的土层形成混合搅拌物,待水泥搅拌物凝固了之后就会在岩溶地区形成一个比较结实的柱体,从而加固了工程的地基。
使用基础灌浆技术对浅层含岩溶地区实施基础灌浆。浅层含岩溶地区一般岩溶深度较浅,需要将浅层岩溶中的沙土挖掘出来,然后在使用水泥砂浆对原有较浅的岩溶地区进行回灌。
3.2针对吸浆加大的水利工程的灌注方法
在对岩缝灌浆的过程中,有很多岩缝会出现大量吸浆的情况,因为水泥浆始终不能保持满足,所以需要采取一定的措施来解决这种情况。
采取限流措施。限制单位时间内对岩缝关注砂浆的体积,一般情况下,应该将灌注的速度降为10~15L/min,采取限流的目的是减小砂浆在岩缝中的流动速度,从而使灌入的砂浆快速沉淀并凝结。
采用降压处理法。采用降压处理法的原理是降低灌浆的压力,从而减小砂浆流动的速度,依靠较小的压力来维持砂浆的自流状态,自流的过程中砂浆不断凝结,当砂浆在岩缝中不在流动时适量增加压力,然后可按照一般的工序进行灌浆。
采用多次灌浆法。多次灌浆法就是在对岩缝进行灌浆的时候是有间歇的,每灌浆一段时间就要等待一会,像这样保持有间隔的对岩缝进行灌浆,灌浆的间隔时间可以根据工程的具体需要来定,但是灌浆时间一般也不要大于8小时。
4.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。