防滲灌漿在水利水電工程中的應(yīng)用

譚會平 沈國亮

摘要:防滲灌漿是一項(xiàng)技術(shù)含量較高的隱蔽性工程施工,在大壩帷幕灌漿的整個施工過程中,應(yīng)嚴(yán)格按照施工組織設(shè)計(jì)及監(jiān)理人要求施工。文章通過對防滲灌漿地基處理在水利水電工程中的應(yīng)用研究,針對項(xiàng)目實(shí)際情況,選擇更合理、更適用、更有效的地基處理參數(shù)和工藝,從工期、投資、質(zhì)量上達(dá)到最佳效果。

關(guān)鍵詞:防滲灌漿;水利水電工程;大壩帷幕灌漿;灌漿工藝

中圖分類號:TV543文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1009-2374(2009)10-0041-02

一、灌漿的概念

灌漿(Grouting),就是將某種具有流動性和膠凝性的漿液,按一定的配比要求,通過鉆孔用灌漿設(shè)備壓入建筑物或其基礎(chǔ)部分縫隙中的措施。灌漿又稱注漿,其實(shí)質(zhì)是使?jié){液在被灌載體中滲透、擴(kuò)散、充塞,經(jīng)一定時間后凝固和硬化,從而達(dá)到加固載體和抗?jié)B防水的目的。

二、灌漿的作用

充填作用:漿液凝成的結(jié)石將地層空隙充填起來,可以阻止水流通過,提高地層的密實(shí)性。

壓密作用:在漿液被壓入的過程中,將對地層產(chǎn)生擠壓,從而使那些無法進(jìn)入漿液的細(xì)小裂隙和孔隙受到壓縮或擠密,使地層密實(shí)性和力學(xué)性能都得到提高。

粘合作用:某些漿液的膠凝性質(zhì)可以使己經(jīng)脫松的巖塊、建筑物裂縫等充填并粘合在一起,使其聯(lián)合承載能力得到改善。

固化作用:某些漿材(例如水泥和某些化灌材料)可與地層中的粘土等松軟物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng),將其凝固成堅(jiān)固的“類巖體”。

三、防滲灌漿在水利水電工程中的應(yīng)用試驗(yàn)

(一)灌漿工藝

本次灌漿試驗(yàn)是根據(jù)某電站上水庫地層巖性、地質(zhì)條件的實(shí)際情況和國內(nèi)已建工程的實(shí)踐,采用孔口封閉、孔內(nèi)循環(huán)、自上而下的分段灌漿法灌漿,采用這種方法,孔內(nèi)不需要下入灌漿塞,施工簡便,節(jié)省工時;每段灌漿結(jié)束后,不需待凝,即可開始下一段的鉆孔,加快了進(jìn)度;同時上部孔段可得到多次重復(fù)灌注,對提高灌漿質(zhì)量非常有利。在石灰?guī)r溶地區(qū)采用孔口封閉法灌漿,可以加大灌漿壓力,使溶洞內(nèi)的充填物擠壓的更密實(shí),大大提高了溶洞充填物的抗?jié)B性能和穩(wěn)定性。帷幕灌漿孔先施工下游排孔,后施工上游排孔,按分序原則逐次序進(jìn)行施工,先施工Ⅰ序孔,然后施工Ⅱ序孔,最后施工Ⅲ序孔。

(二)鉆孔

本次灌漿試驗(yàn)鉆孔采用XY-2B型回轉(zhuǎn)式鉆機(jī),金鋼石鉆頭鉆進(jìn),物探孔孔徑為φ75mm,抬動觀測孔孔徑為φ59mm,灌漿孔孔口管段孔徑為φ91mm,以下各段孔徑為φ59mm。各試驗(yàn)孔在鉆進(jìn)過程中要嚴(yán)格控制偏斜,已終孔各孔的孔底偏差均滿足設(shè)計(jì)的有關(guān)規(guī)定。

(三)孔口管施工

鉆孔鉆至入基巖2至2.5m灌漿結(jié)束,置入一根Φ89mm鋼管,鋼管高出孔口約10cm,并有絲扣。向孔內(nèi)注入0.5:1的水泥漿,待孔口管與孔壁之間返出同一濃度水泥漿時,導(dǎo)正孔口管,待凝72小時后,始鉆灌第二段。由于孔口管鑲注完畢后,需待凝一段時間,對孔口段采取不分序同時進(jìn)行施工。因孔口管是孔口封閉灌漿施工的必要條件和關(guān)鍵工序,灌漿壓力大,故要求孔口管必須鑲鑄牢固,孔口管埋入巖石中的深度,當(dāng)灌漿最大壓力大于5MPa時,孔口管埋入巖石中的深度不小于2m。

(四)洗孔及裂隙沖洗

灌漿孔(段)在灌漿前進(jìn)行鉆孔沖洗,沖洗方法為由導(dǎo)管向孔底通入大流量水流,污水自孔口返出,直到回水變清,孔內(nèi)殘存雜質(zhì)沉積厚度小于20cm后,結(jié)束洗孔。洗孔可結(jié)合裂隙沖洗同時進(jìn)行。

灌漿孔(段)在灌漿前采用壓力水進(jìn)行裂隙沖洗,直至回水清凈為止,裂隙沖洗壓力初步定為1MPa,在試驗(yàn)中根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。并對沖洗方法(大漏失量段除外)進(jìn)行了對比試驗(yàn):下游排Ⅰ序孔采用高壓脈動沖洗法,Ⅱ、Ⅲ序孔采用高壓沖洗法。觀察7個孔的沖洗效果,兩者均能滿足灌漿要求,因高壓沖洗比較方便,施工中易于操作,建議采用高壓沖洗的方法進(jìn)行裂隙沖洗。

(五)壓水試驗(yàn)

在灌前首先按規(guī)范要求進(jìn)行簡易壓水,壓力為該段灌漿壓力的80%且不大于1MPa。在取得數(shù)據(jù)后,再按能達(dá)到的壓力值進(jìn)行壓水,最大按2MPa控制,并記錄數(shù)據(jù)。

先導(dǎo)孔(即物探孔)壓水試驗(yàn)采用單點(diǎn)法壓水。壓水試驗(yàn)成果按DL/T5148-2001“灌規(guī)”附錄A的規(guī)定計(jì)算,以透水率表示。在取得數(shù)據(jù)后,按能達(dá)到的壓力值進(jìn)行單點(diǎn)法壓水,最大按2MPa控制,并記錄數(shù)據(jù)。

其它排孔各段在灌漿試驗(yàn)中按確定的最大設(shè)計(jì)灌漿壓力灌注。第五段及以下各段段長采用5.0m,遇溶洞為空洞時應(yīng)停止鉆進(jìn)進(jìn)行灌漿,遇充填型溶洞等特殊情況縮短灌漿段段長為2.0m。最后一段可適當(dāng)加長但不大于8.0m。灌漿漿液遵循由稀變濃、逐級改變的原則。水泥漿水灰比按5:1、3:1、2:1、1:1、0.8:1、0.5:1六個比級進(jìn)行試驗(yàn),開灌水灰比一般采用5:1,可根據(jù)漿液注入情況進(jìn)行調(diào)整,調(diào)整原則為:注入率10～20L/min,開灌水灰比采用3:1;注入率20～30L/min,開灌水灰比采用2:1;注入率30～40L/min,開灌水灰比采用1:1;注入率大于40L/min,開灌水灰比采用0.8:1;注入率大于50L/min時,采用0.5:1。

當(dāng)遇到較大型溶蝕空洞或其它注入量較大地層段時,選用水泥砂漿(水泥:砂:水=1:1:0.6、1:0.5:1兩種配比)、碎石(下轉(zhuǎn)第19頁)(上接第41頁)填充、泵送高流態(tài)混凝土等方法進(jìn)行處理。

灌漿試驗(yàn)漿液變換標(biāo)準(zhǔn):(1)當(dāng)灌漿壓力保持不變,注入率持續(xù)減少時,或當(dāng)注入率不變而壓力持續(xù)升高時,不得改變水灰比;(2)當(dāng)某一比級漿液的注入量已達(dá)300L以上或灌注時間已達(dá)30min,而灌漿壓力和注入率均無改變或改變不顯著時,應(yīng)改濃一級;(3)當(dāng)注入率大于30L/min時,可根據(jù)具體情況越級變濃。

灌漿過程中,灌漿壓力的大小應(yīng)根據(jù)漿液注入率的大小進(jìn)行控制,并在試驗(yàn)中根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。

四、帷幕灌漿的防滲標(biāo)準(zhǔn)

在灌漿帷幕設(shè)計(jì)時,確定防滲標(biāo)準(zhǔn)是首要一環(huán)。只有確定了防滲標(biāo)準(zhǔn),才能確定帷幕灌漿的必要性和灌漿范圍。

我國1978年頒發(fā)的《混凝土重力壩設(shè)計(jì)規(guī)范》(試行)中規(guī)定:在防滲帷幕體內(nèi),巖體的透水性根據(jù)不同壩高應(yīng)降低到下列單位吸水量(ω)值:

低壩(壩高小于30m)ω<3～5Lu;

中壩(壩高等于30～70m)ω=1～3Lu;

高壩(壩高大于70m)ω<1Lu。

實(shí)際上,在國內(nèi)執(zhí)行的并不統(tǒng)一。有的因工程地質(zhì)條件的特殊性,將防滲標(biāo)準(zhǔn)提高了,有的則將上述標(biāo)準(zhǔn)降低了。

五、結(jié)論

防滲灌漿地華處理方式投資少、通用性強(qiáng)、效果好、施工干擾較少、工期質(zhì)量有保證,在水利水電行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用。

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