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【摘要】石坝体的建设在我国水利建设上应用极广,因此,在实际的建设过程中需要对防渗技术进行严格的要求与设计,否则容易出现渗漏等事故,严重的影响了石坝体的使用寿命和使用安全系数。针对防渗技术方面的研究比较多,笔者认为钻孔灌浆防渗技术无论是在施工保障程度、工程成本还是防渗效果方面均处于优势地位。本文系统的介绍了灌浆防渗系统在实际中的应用并进行部分的改进措施。
【关键词】石坝体;灌浆防渗;应用;改进
1、引言
石坝体的建设常见于中小型水库的拦截大坝的建设方面。在建设过程中会采用不同防渗技术对大坝进行加固其中主要的防渗技术包括了:木斜墙防渗方式、灌浆防渗方式、地膜防渗方式。碎料防渗方式等等。其中灌浆防渗方式与其他的防渗方式相比表现为时间持久、施工安全、对大坝主体破坏较小、施工周期短、成本低等特点。因此在现代的水利施工或者对老式水坝进行加固的过程中被广泛使用。
此外,钻孔灌浆防渗技术的出现是基于对老旧水坝的加固与维护或者是紧急抢修方面的,因此在施工过程中可以选择排水作业与非排水作业两种方式。由于可以在蓄水的状态下进行,所以其使用的范围更广,同时对施工与设计的要求更高。关于钻孔的方式,灌浆的可行性与可靠性,大坝设计基本参数的安全性等内容均要予以考虑。
2、灌浆防渗技术的设计应用
2.1 设计原则与执行标准
(1)安全性原则。在对大坝进行灌浆防渗技术方面的设计过程中首先需要保障的是大坝的安全使用原则。部分施工是在储水的条件下进行的,一旦大坝出现危险其所带来的损失是无法估计的。处于安全的考虑对灌浆防渗技术的设计原则首先做如下保障:第一、按心墙堆石坝分析坝体稳定,水压力直接作用在灌浆帷幕体上;第二、按宾汉流体理论确定浆液扩散范围;第三、在坝体稳定满足要求的条件下,钻孔灌浆尽可能向坝体上游面延伸;第四、原设计齿墙下的基础帷幕失效,在坝体灌浆主帷幕下重建基础帷幕,作好与两岸帷幕的搭接。
(2)有效性原则。保障灌浆处理后的大坝具有明显的防渗效果。主要从防渗标准的执行与施工的监管:首先,要求对坝体进行防渗的材料能够具有较好的防渗性能,同时构建的防渗就够的总体物理变形抗性较强。其次,坝体防渗结构需要对坝体压力进行分担,以抗拉部位的应力小于0.1MPa为宜。再次,在过程中需要对施工过程中的不同位点的渗漏、压力、物理应力等方面进行实时的监控。并通过绘制相关图表采用数学手段加以预测。最后,严格执行国家防渗漏建设标准,大坝整体防渗指数如下见表1:
在温度观测方面采用与渗流观察相同的位点布置的方法,采用电子温度计对温度的变化进行连续记录。为后文的研究以及相关的工程开展提供温度数据基础。
(4)原料。主要的原料有水泥、粉煤灰、粘土、赤泥以及外加剂等。主要的型号为:水泥:选用贵州水泥厂普通硅酸盐425和525水泥 ,该种水泥MgO含量达2%左右,具微膨胀特性。粉煤灰:选用颗粒细,活性含量高的原状灰。粘土:采用大坝附近土料场粘土水解。赤泥:炼铝废料,具微膨胀性,比表面积1.3m3/g。外加剂:复合型,具有减水、缓凝、加气等效果,减水率可达20%以上。
3、灌浆防渗技术的应用改进
根据实际的工作经验以及实验数据可以发现在针对石坝体进行的钻孔灌浆技术能够有效的提高大坝的防渗效果,并且与其他的施工技术相比相对简单与廉价。但是在实际的操作过程中同样还有诸多需要改进的地方。主要包括对防渗教过的改进:交叉钻孔体系的构建、对施工监管的改进等两个方面,具体的对策如下:
3.1 交叉钻孔体系的构建。所谓的交叉钻孔体系的构建主要是通过对坝体内的钻孔孔道之间形成的网状结构进行整合,使其在灌浆的过程中能够更好的在坝体内形成完整的防渗网络进而达到更好的防渗效果。具体的改进过程主要是通过对层次、位点以及角度的调节来达到钻孔互联的效果。具体的执行方案如下:对施工层次进行细致划分将原来的三层分层方式改为5层分层方式。每层之间增加钻孔的位点,由过去的3点钻孔间距1.5米改为1米孔间距5点钻孔方式。此外,通过调节钻孔角度,由过去的3-9度的钻孔角度改为5-12度的钻孔角度进而完成改进。
3.2 对施工监管的改进。对施工监管的改进主要表现在对监管指标的增加以及监管数据采集频率的增加方面。在监管指标方面除了对传统指标的监管外需要增加垂直位移、物理变形等项目。对于监管数据采集频率方面则可以采用计算机连续记录仪器对相关数据进行采集与记录来替代原有的手工测量方式,进而达到24小时不间断的监管模式。
4、总结
本文通过对钻孔灌浆防渗处理技术的应用与改进方面的研究与讨论。分析了在实际操作过程中防渗技术的设计原则、设计过程、原料配比等,再根据设计原则以及工作过程中遇到的问题的思考进而对渗透工程设计过程中值得改进的地方进行梳理。希望为今后的科研以及施工带来更多的方便与研究基础。
参考文献
[1]何旭东.浅谈小型土坝的劈裂灌浆防渗及小断面输水涵管断裂的坝面回填灌浆防渗技术[J].大坝与安全,2008.
[2]馮新生.湖北保康寺坪水电站面板坝薄趾板下软岩基础灌浆试验研究[Z].湖北省: 葛洲坝湖北寺坪水电开发有限公司. 2010.
[3]邹根中,杨金顺,张丽亚.高压喷射灌浆防渗墙技术在围堰基础防渗工程中的应用[J].河南水利与南水北调,2008.
【关键词】石坝体;灌浆防渗;应用;改进
1、引言
石坝体的建设常见于中小型水库的拦截大坝的建设方面。在建设过程中会采用不同防渗技术对大坝进行加固其中主要的防渗技术包括了:木斜墙防渗方式、灌浆防渗方式、地膜防渗方式。碎料防渗方式等等。其中灌浆防渗方式与其他的防渗方式相比表现为时间持久、施工安全、对大坝主体破坏较小、施工周期短、成本低等特点。因此在现代的水利施工或者对老式水坝进行加固的过程中被广泛使用。
此外,钻孔灌浆防渗技术的出现是基于对老旧水坝的加固与维护或者是紧急抢修方面的,因此在施工过程中可以选择排水作业与非排水作业两种方式。由于可以在蓄水的状态下进行,所以其使用的范围更广,同时对施工与设计的要求更高。关于钻孔的方式,灌浆的可行性与可靠性,大坝设计基本参数的安全性等内容均要予以考虑。
2、灌浆防渗技术的设计应用
2.1 设计原则与执行标准
(1)安全性原则。在对大坝进行灌浆防渗技术方面的设计过程中首先需要保障的是大坝的安全使用原则。部分施工是在储水的条件下进行的,一旦大坝出现危险其所带来的损失是无法估计的。处于安全的考虑对灌浆防渗技术的设计原则首先做如下保障:第一、按心墙堆石坝分析坝体稳定,水压力直接作用在灌浆帷幕体上;第二、按宾汉流体理论确定浆液扩散范围;第三、在坝体稳定满足要求的条件下,钻孔灌浆尽可能向坝体上游面延伸;第四、原设计齿墙下的基础帷幕失效,在坝体灌浆主帷幕下重建基础帷幕,作好与两岸帷幕的搭接。
(2)有效性原则。保障灌浆处理后的大坝具有明显的防渗效果。主要从防渗标准的执行与施工的监管:首先,要求对坝体进行防渗的材料能够具有较好的防渗性能,同时构建的防渗就够的总体物理变形抗性较强。其次,坝体防渗结构需要对坝体压力进行分担,以抗拉部位的应力小于0.1MPa为宜。再次,在过程中需要对施工过程中的不同位点的渗漏、压力、物理应力等方面进行实时的监控。并通过绘制相关图表采用数学手段加以预测。最后,严格执行国家防渗漏建设标准,大坝整体防渗指数如下见表1:
在温度观测方面采用与渗流观察相同的位点布置的方法,采用电子温度计对温度的变化进行连续记录。为后文的研究以及相关的工程开展提供温度数据基础。
(4)原料。主要的原料有水泥、粉煤灰、粘土、赤泥以及外加剂等。主要的型号为:水泥:选用贵州水泥厂普通硅酸盐425和525水泥 ,该种水泥MgO含量达2%左右,具微膨胀特性。粉煤灰:选用颗粒细,活性含量高的原状灰。粘土:采用大坝附近土料场粘土水解。赤泥:炼铝废料,具微膨胀性,比表面积1.3m3/g。外加剂:复合型,具有减水、缓凝、加气等效果,减水率可达20%以上。
3、灌浆防渗技术的应用改进
根据实际的工作经验以及实验数据可以发现在针对石坝体进行的钻孔灌浆技术能够有效的提高大坝的防渗效果,并且与其他的施工技术相比相对简单与廉价。但是在实际的操作过程中同样还有诸多需要改进的地方。主要包括对防渗教过的改进:交叉钻孔体系的构建、对施工监管的改进等两个方面,具体的对策如下:
3.1 交叉钻孔体系的构建。所谓的交叉钻孔体系的构建主要是通过对坝体内的钻孔孔道之间形成的网状结构进行整合,使其在灌浆的过程中能够更好的在坝体内形成完整的防渗网络进而达到更好的防渗效果。具体的改进过程主要是通过对层次、位点以及角度的调节来达到钻孔互联的效果。具体的执行方案如下:对施工层次进行细致划分将原来的三层分层方式改为5层分层方式。每层之间增加钻孔的位点,由过去的3点钻孔间距1.5米改为1米孔间距5点钻孔方式。此外,通过调节钻孔角度,由过去的3-9度的钻孔角度改为5-12度的钻孔角度进而完成改进。
3.2 对施工监管的改进。对施工监管的改进主要表现在对监管指标的增加以及监管数据采集频率的增加方面。在监管指标方面除了对传统指标的监管外需要增加垂直位移、物理变形等项目。对于监管数据采集频率方面则可以采用计算机连续记录仪器对相关数据进行采集与记录来替代原有的手工测量方式,进而达到24小时不间断的监管模式。
4、总结
本文通过对钻孔灌浆防渗处理技术的应用与改进方面的研究与讨论。分析了在实际操作过程中防渗技术的设计原则、设计过程、原料配比等,再根据设计原则以及工作过程中遇到的问题的思考进而对渗透工程设计过程中值得改进的地方进行梳理。希望为今后的科研以及施工带来更多的方便与研究基础。
参考文献
[1]何旭东.浅谈小型土坝的劈裂灌浆防渗及小断面输水涵管断裂的坝面回填灌浆防渗技术[J].大坝与安全,2008.
[2]馮新生.湖北保康寺坪水电站面板坝薄趾板下软岩基础灌浆试验研究[Z].湖北省: 葛洲坝湖北寺坪水电开发有限公司. 2010.
[3]邹根中,杨金顺,张丽亚.高压喷射灌浆防渗墙技术在围堰基础防渗工程中的应用[J].河南水利与南水北调,2008.