潘文 PAN Wen
(廣東水電二局股份有限公司,廣州 511340)
某省苗族自治縣鹽井水利工程位于西南山區(qū),屬于大吸量地層、承壓水地段,水利水電工程的基礎(chǔ)灌漿中的特殊地層。這些特殊地層在水利水電工程施工中會帶來極大不良影響,為了能夠提高整體施工質(zhì)量,達(dá)到良好的施工效果,就需要重視起特殊地層中灌漿技術(shù)的合理選擇與應(yīng)用,為滿足施工進(jìn)度要求,將施工區(qū)域鉆孔灌漿施工進(jìn)行區(qū)域劃分。擬定施工區(qū)分為三個區(qū)域:一、大壩趾板河床段及左、右岸邊坡趾板固結(jié)灌漿;二、溢洪道基礎(chǔ)固結(jié)灌漿;三、引水隧洞基礎(chǔ)固結(jié)灌漿。
孔位放樣:為保證灌漿效果,在鉆孔結(jié)束后對灌漿孔段在灌漿前采用壓力水進(jìn)行裂隙沖洗,直至水變清凈為止,孔底沉淀厚度不超過20cm。沖洗壓力為灌漿壓力的80%,大于1MPa時采用1MPa。進(jìn)行壓水試驗,先導(dǎo)孔與檢查孔采用單點法或五點法,其他孔采用簡易壓水方法。簡易壓水試驗壓力采用灌漿壓力的80%,最大不超過1MPa,每5min測讀一次壓入流量,連續(xù)讀取4次,取最后的流量作為計算流量。
①趾板混凝土澆筑時按施工圖要求預(yù)埋Φ76PVC管,單根預(yù)埋管長度與趾板實際厚度相同。
②固結(jié)基本孔采用潛孔鉆鉆孔,孔徑不小于56mm。固結(jié)檢查孔、聲波測試孔、抬動監(jiān)測孔孔徑不小于76mm,采用地質(zhì)鉆機(jī)鉆孔。
③固結(jié)灌漿鉆孔在趾板混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度后進(jìn)行。
④鉆孔施工當(dāng)中,使用的機(jī)械型號為yt-28型封鉆機(jī)鉆孔的孔徑大小為42mm。在實際的鉆孔工作當(dāng)中,需要嚴(yán)格依照相關(guān)的規(guī)范設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)來加以執(zhí)行,需要針對其中的重點施工內(nèi)容來進(jìn)行有效的控制,依照相關(guān)的工作要求對孔底的偏差控制在1/40的孔洞深度。
⑤施工中嚴(yán)格按照分序逐漸加密的原則進(jìn)行施工,先鉆灌Ⅰ序孔,再鉆灌Ⅱ序孔,最后鉆灌檢查孔。
⑥鉆孔結(jié)束后會同監(jiān)理工程師進(jìn)行檢查驗收,檢查合格并經(jīng)監(jiān)理工程師簽認(rèn)后,才進(jìn)行下一道工序施工。
⑦鉆機(jī)的安放、孔序、孔位、孔深、傾斜度等方面進(jìn)行嚴(yán)格控制,灌漿孔位與設(shè)計位置的偏差不宜大于10cm。
⑧需對所有鉆孔均進(jìn)行妥善保護(hù),直到驗收合格為止。固結(jié)灌漿采用純壓式灌漿法及鉆孔沖洗,如圖1所示。
圖1 灌漿施工流程圖
鉆孔結(jié)束后,采用風(fēng)、水輪換進(jìn)行沖洗,沖洗壓力:風(fēng)壓采用10%~20%灌漿壓力,并不大于0.5MPa;水壓采用80%灌漿壓力,但不超過1.0MPa。沖洗時間為20min或回水清凈時止。裂隙沖洗方法:采用高低壓脈沖沖洗的方法,壓力為灌漿壓力的80%,但不超過1.0MPa。沖洗時間為20min或回水清凈時止。
灌漿參數(shù)的選擇:孔深、孔徑、孔距、壓力、漿液配合比的參數(shù)值。
①孔深:8.0、15.0m;②孔徑:76mm;③孔距:孔間距2.5m,排距2.5m、6m;④段長、壓水及灌漿壓力:灌漿段長度依次為2m、3m、5m、5m;沖水壓力為灌漿壓力的80%但不大于1MPa;⑤灌漿漿液水灰比采用3∶1、2∶1、1∶1、0.5∶1四個比級。
方法:①采用自上而下分段灌注完成;灌壓力為0.2~0.6MPa,灌漿壓力擬用如表1。
表1 灌漿壓力擬用表
②灌漿采用循環(huán)式水壓塞結(jié)合孔口封閉器封口灌漿。
③基巖固結(jié)灌漿方式采用孔內(nèi)循環(huán)灌漿法,射漿管安裝在距孔底50cm位置。
④溶腔、溶洞段采用純水泥漿進(jìn)行回填,特殊涌水段需添加外加劑(如水玻璃等)進(jìn)行封堵。
⑤無特殊地質(zhì)段的孔段,灌漿結(jié)束后待凝。
⑥漿液變換原則如下:1)漿液水灰比:本工程中固結(jié)灌漿水泥漿液水灰比(重量比)采用3:1、2:1、1:1、0.5:1四個比級,開灌水灰比可采用3:1,實際施工水灰比參數(shù)根據(jù)灌漿試驗確定。2)當(dāng)灌漿壓力保持不變,注入率持續(xù)減少,或注入率不變而壓力持續(xù)升高時,不得改變水灰比。3)當(dāng)某級漿液灌入量已達(dá)300L以上時,或灌注時間已達(dá)30min時,而灌漿壓力和注入率均無改變或改變不顯著時,應(yīng)改濃一級水灰比。4)當(dāng)注入率每分鐘大于30升時,可根據(jù)具體情況越級變濃。5)灌漿過程中,需記錄相關(guān)數(shù)據(jù),并降低水位到標(biāo)準(zhǔn)高度;有效清洗裂縫與灌漿孔,在灌漿施工未開始之前,必須保證孔壁與孔底干凈;清洗過程中需注重對水壓的控制,沖洗時長可通過孔洞深淺水的清與濁來確定。
固結(jié)灌漿結(jié)束條件:①固結(jié)灌漿在規(guī)定壓力下,當(dāng)注入率每分鐘不大于1升,繼續(xù)灌注30分鐘,灌漿即可結(jié)束。②當(dāng)長期達(dá)不到結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)時,報請監(jiān)理人共同研究處理措施。③灌漿孔結(jié)束后,采用導(dǎo)管注漿法封孔,孔口涌水的灌漿孔采用全孔灌漿法封孔。④人工封孔:待孔內(nèi)水泥漿液凝固后,灌漿孔上部空余0.5m部分采用水泥砂漿人工封填密實,并將孔口壓抹平整。⑤壓水試驗檢查孔完成檢測后,應(yīng)按以上要求進(jìn)行灌漿和封孔。
在建筑水利水電工程施工過程中,特殊地區(qū)并不少見,如果遇到巖溶發(fā)育地段的話,需要考慮兩種情況,也就是有沒有填充物。對這兩種情況要分別采用不同的應(yīng)對方式,這樣才能夠提高整體的基礎(chǔ)灌漿施工質(zhì)量。另外,也要對巖溶的規(guī)模以及深度等具體情況進(jìn)行實地勘察與了解,并選用合適的方式進(jìn)行施工,這樣的灌漿施工效果才能更加顯著。
在特殊巖溶地區(qū)無填充物的情況下進(jìn)行水利水電工程施工時,直接回填高流態(tài)混凝土是比較好的選擇,并配合導(dǎo)管澆筑方式,這樣能夠防止混凝土出現(xiàn)分離情況。不過在沒有填充物的情況下進(jìn)行灌漿施工時,一定要嚴(yán)格按照相應(yīng)的灌漿順序來進(jìn)行,因為這會直接影響水利水電工程的實際施工效果。在使用灌漿技術(shù)時,務(wù)必要把握好土質(zhì),所以在實際灌漿之前,設(shè)計工人一定要提前將長期勘察工作做到位,整體把握施工地區(qū)的土質(zhì)、巖層、粉煤灰配比等相關(guān)信息,這樣才能夠?qū)㈥P(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用效果從根本上提升,并且能夠在不同程度上促進(jìn)水利水電工程整體性、穩(wěn)定性、安全性的提高,為我國經(jīng)濟(jì)實現(xiàn)又好又快發(fā)展帶來積極影響。而灌漿技術(shù)的具體應(yīng)用會對水利水電工程的施工周期帶來直接影響,所以要控制好灌漿壓力,使其一直保持在合理范圍內(nèi),先完成軟土層的灌漿施工,這樣更有助于灌漿技術(shù)發(fā)揮出最大應(yīng)用效果,使得水利水電工程施工可行性能夠明顯提高。如果巖溶的空洞比較大,那么就應(yīng)該將干凈的碎石投入到孔洞之內(nèi)。通常情況下,碎石的粒徑都不超過40mm,用碎石將其填滿后,再把水泥砂漿進(jìn)行灌注,這樣更有助于水利水電工程整體穩(wěn)定性與安全性的提高。
在巖溶地區(qū)有填充物的情況下進(jìn)行水利水電工程施工時,選擇的處理方法一定要科學(xué)合理,高壓旋噴灌漿法、高壓灌漿法、花管灌漿法等三種處理方法是比較常見的,其中高壓灌漿法是最為常用的,這樣能夠讓填充物被擠壓得更加密實,使得水利水電工程抗?jié)B透性能夠提高。不過高壓灌漿法在實際應(yīng)用中并不是完美無缺的,而是存在著一定的不足之處,比如在溶洞地區(qū)中高壓灌漿法的應(yīng)用效果就不明顯,所以在進(jìn)行填充物加固時就應(yīng)該使用高壓旋噴灌漿法。高壓旋噴灌漿法又被稱之為旋噴法,在實際應(yīng)用時,也就是通過噴射裝置,把漿液噴到土體中。這樣才能夠?qū)⑻畛湮锍浞旨庸獭?/p>
多數(shù)情況下,在水利水電工程基礎(chǔ)灌漿中,3個小時就能夠完成灌漿,而且并不會產(chǎn)生較大的漿液耗量,不過大量吸漿不止的情況時有發(fā)生,這主要是由于地層結(jié)構(gòu)比較特殊,導(dǎo)致了漿液會沿著附近的通道不斷流失,從而難以達(dá)到理想的施工效果。在大吸量地層中,可以根據(jù)實際情況采用自流式灌漿技術(shù)、加速凝劑、間歇灌漿等不同方式。
首先,自流式灌漿技術(shù)。為了能夠更好地在水利水電工程基礎(chǔ)灌漿施工中應(yīng)對大吸量地層,就需要合理應(yīng)用自流式灌漿技術(shù),也就是對漿液的物理特性進(jìn)行充分利用,當(dāng)漿液的流動性呈現(xiàn)出逐漸降低的態(tài)勢,灌漿壓力適當(dāng)提高,這樣的技術(shù)方法不僅操作非常簡單便捷,而且相比于其他方式成本更低,在大吸量地層中被大量應(yīng)用。要想更有效地讓縫隙里的漿液流動速度減緩,限流的方式是比較好的選擇,這樣更有助于加快漿液沉積速度,再將壓力升高,一直到灌漿完成。
其次,加速凝劑。在水利水電工程基礎(chǔ)灌漿施工中將加速凝劑加入到泥漿中,這樣能夠促使水泥漿液的特性發(fā)生改變,進(jìn)而有利于將水泥漿液的凝結(jié)速度進(jìn)一步加快。因此,工作人員應(yīng)該結(jié)合大吸量地層的具體情況,進(jìn)行加速凝劑的用量選擇,并且要將適量的水玻璃、氯化鈣速凝劑等加入其中,這樣有助于將加速凝劑的使用效果顯著提升。
最后,間歇灌漿。這是當(dāng)灌注一定時間之后,將灌注施工停止,再過一段時間重新進(jìn)行灌注。在采用間歇灌注方式時,一定要結(jié)合水利水電工程的實際施工要求以及灌漿的目的來具體操作,通常情況下,間歇灌注時間應(yīng)該在8小時之內(nèi)但不少于4小時,這樣才不至于出現(xiàn)水泥漿液徹底流失的情況。
在水利水電工程施工過程中,冒水地層是比較常見的一種特殊地層,為了能夠更好地應(yīng)對這一地層,將工程施工質(zhì)量提高,就需要根據(jù)冒水地層的實際情況采取相應(yīng)的應(yīng)對處理措施。如果在施工過程中遇到的是沿著裂隙冒水的情況,那么就需要根據(jù)該地層的冒水量大小選擇相應(yīng)的處理方法。首先在處理冒水量較大的地層時,應(yīng)該在該地層附近鉆出多個深孔,使得裂隙中的水能夠從這些深孔中流出,從而完成地層水的清理?;蛘邔⒖卓诠苈裨陧樦严犊阼忛_的凹槽內(nèi),將其埋完之后用砂漿把凹槽填埋好。其次,在處理冒水量比較小的地層時,就可以利用低壓力灌漿法來完成,也就是在灌漿時分批次的間歇性進(jìn)行,當(dāng)前一次灌漿凝結(jié)一定時間,然后開始下一次灌漿。因為孔位的布置會對水利水電工程基礎(chǔ)灌漿施工技術(shù)的實際應(yīng)用效果帶來直接影響,所以一定要精準(zhǔn)地把握孔位,使其盡量不會受到各種實際因素的影響而出現(xiàn)較大偏差,進(jìn)而達(dá)到更理想的施工效果。一般情況下,孔位的布置會隨著水利水電工程的實際要求改變而不斷變化,所以孔位的布置的適用性會受到一定的限制,這就需要提高相關(guān)設(shè)計人員的實際工作水平與能力。倘若孔位的布置出現(xiàn)問題,那么勢必會影響整個水利水電工程的施工質(zhì)量,如果問題比較嚴(yán)重的話,甚至?xí)?dǎo)致工程安全系數(shù)發(fā)生改變,使得施工風(fēng)險大大增加,從而為相關(guān)企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失。
如果在水利水電工程施工過程中遇到的是從集中漏水點冒水的情況,那么就應(yīng)該事先將一段孔口管埋設(shè)在嚴(yán)重流水點的冒水地層中,將水集中引導(dǎo)孔口管中進(jìn)而全都將其排出,并在孔口處用比較濃稠的泥漿進(jìn)行封堵,再利用低壓泥漿灌漿法進(jìn)行灌注。同時,還要結(jié)合實際灌漿情況,將灌漿壓力適當(dāng)增加。倘若灌漿量不足的話,也會對灌漿技術(shù)的實際應(yīng)用效果帶來一定影響,在灌漿過程中還需要綜合考慮不同的土質(zhì)以及巖層的空隙體積等,因為這些都會直接影響著漿液量,只有灌漿充足才能夠讓水利水電工程的整體施工效果更加理想。
在地層中含有高壓水源或者是低于水庫水位的廊道處進(jìn)行灌漿施工非常容易出現(xiàn)承壓水涌出的情況,在這樣的情況下,承壓水的釋放會導(dǎo)致漿液被沖走,從而難以繼續(xù)進(jìn)行灌漿施工。為了能夠應(yīng)對這一現(xiàn)象,可以選擇的灌漿方法包括壓力屏漿法、化學(xué)灌漿法以及閉漿法等。其中壓力屏漿法主要在常規(guī)的灌漿操作完成后,使用相同壓力進(jìn)行5∶1的稀漿循環(huán)灌注,將承壓水壓力抵消,從而能夠避免漿液回流情況的發(fā)生。閉漿法則是在達(dá)到一定的灌漿標(biāo)準(zhǔn)之后,將回漿閥門與進(jìn)漿閥門關(guān)閉,使得封堵后的漿液能夠回流到通道,一直到漿液凝固?;瘜W(xué)灌漿主要在巖石內(nèi)注入化學(xué)溶液,使得漏水裂隙能夠被封堵,防止涌水情況出現(xiàn),從而能夠繼續(xù)進(jìn)行灌漿操作。如果在有承壓水的情況下進(jìn)行灌漿,濃漿結(jié)束法也常常被應(yīng)用,把濃漿注入到空隙與孔洞之內(nèi),使得漿液與承壓水被封堵其中,直到漿液固結(jié)為止。
由于建筑水利水電工程的施工是一個龐大的體系,因此在施工過程中,特殊的地層由于各種原因可能存在各種意想不到的問題,則需要做出相應(yīng)的處理,處理的方式會依據(jù)特殊地層規(guī)模的大小及深度來判斷。比如巖溶有充填物,除了上面介紹的高壓旋噴灌漿法、高壓灌漿法、花管灌漿法之外,還可以根據(jù)機(jī)器設(shè)備不同可以分為單管法,二重管法和三重管法三類,也可以根據(jù)成樁形式不同可以分為旋噴法、定噴法、擺噴法三類。在這種情況下,灌漿技術(shù)的應(yīng)用也是有所差別的,在嚴(yán)重漏水的情況下大多采用填充及配料的處理方式,通常情況下用粗砂水泥和其他石頭作為填充配料,更加的嚴(yán)密緊實。此外,還可以采用灌漿膜袋的方法來進(jìn)行處理。這種方法所采用的材料具有很強(qiáng)的耐磨性,在施工時可以將水泥裝入模袋中,經(jīng)過相互擠壓容易去除水泥中的水分,只剩下沙土和水泥,這樣能夠大大降低水泥砂漿中的含氧量,加快了砂漿凝結(jié)的速度。這些方法可以充分地保證在嚴(yán)重漏水的情況下,使得水分不過多影響工程的施工,讓施工的過程更加穩(wěn)定。
綜上所述,在水利水電建筑工程特殊地層的灌漿施工過程當(dāng)中,難以避免地會遇到一些特殊地層,如大吸量地層、正在冒水地層、有承壓水條件等。這些特殊地層的種類是多種多樣的,經(jīng)過各種基礎(chǔ)灌漿施工技術(shù)總結(jié)分析,為了確保整體施工質(zhì)量,就需要根據(jù)特殊地層的種類選用與之對應(yīng)的灌漿技術(shù),有助于處理水利工程地基問題,通過基礎(chǔ)灌漿技術(shù)優(yōu)勢,可以發(fā)揮出顯著作用,造福一方。