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灌浆技术在水利水电工程中的应用及施工工艺
RSS 打印 复制链接 发布时间2017-05-18 13:52:56

 灌浆技术在水利水电工程中的应用及施工工艺

摘要灌浆技术作为水工建筑物地基处理中常用和重要的工程措施在大坝坝基防渗和除险加固中得到广泛的应用对大量吸浆量地层特大漏水通道正在冒水的堵水承压水条件下岩溶地段等特殊地层的灌浆方法和施工工艺进行总结提出了几点在实践工程中的应用仅供同行参考学习

关键词水泥灌浆高压水泥灌浆施工工艺

水利水电工程灌浆技术作为水工建筑物地基处理中常用措施在水工大坝坝基防渗和除险加固处理中得到广泛的应用在水利水电工程坝基灌浆中经常会遇到大吸浆量地层特大漏水通道正在冒水的堵水承压水和岩溶地段等情况特殊情况的灌浆方法与施工工艺进行总结

1.大吸浆量情况的灌注方法

在一般的裂隙岩层中灌浆多数情况可在1—3h之内结束灌浆单位耗灰量通常不超过100—200kg/m,然而有时会出现大量吸浆不止灌浆?#23721;?#32467;束的情况其主要原因是地层的特殊结?#22266;?#20214;促使浆液从附近地表冒出或沿着某一固定的通道流失

大吸浆量地层一般可按以下原则进行处理

1降压用低压甚至用自流式灌浆等裂隙逐渐充满浆浆液的流动性降低后再逐渐升高压力按常规要求进行灌浆

2限流限制注入率不大于10—15L/m¡m以减少浆液在裂隙里流动速度促使浆液尽快沉积待注入率明显减少后将压力升高使注入率基本保持在10—15L/m¡m水平直达到灌浆结束标准后结束灌浆

3 浓浆灌注采用最稠的水泥浆一般为0.51进行灌注

4 加速凝剂在最稠的水泥浆一般为0.51中掺入水玻璃?#28982;?#38041;速凝剂

(5)灌注水泥砂浆根据灌注情况掺砂最可?#22253;?#27700;泥重量的10%20%—……100逐步增加砂的粒径也可逐渐变粗将砂浆搅拌均后用砂浆泵灌注

(6)间歇灌浆在灌注一定数量水泥或灌注一定时间后停止灌浆一段时间每次间歇之前水泥灌浆量或灌浆时间根据地质情况灌浆目的确定间歇时间通常为2—8h这种特殊情况的灌浆结束时不一定要达到设计压力若无法在设计压力结束灌浆可低至结束灌浆待凝一段时间后扫孔复灌复灌时争取在设计压力下结束灌浆

2特大漏水通道的灌注方法

采用定向爆破法建造的堆石土坝在于坝肩岩体中容易产生爆破而导致的特大裂隙在可溶性岩石地区由于溶蚀形成的喀斯溶洞溶沟造成大量漏水的情况时有发生对于这种特殊漏水通道若采常规灌浆方法不仅会耗费大量的材料而且有时根本没有成效对此要根据不同情况进行处理

21无水流作用和倾角较缓的大裂隙

首先采浓浆水泥砂浆或间歇灌浆进行处理若效果不明显则可改用定量灌注稳定浆液或混合浆液稳定浆适用于遇水性能恶化注入量大的地层混合浆液包括水泥砂浆水泥粘土浆水泥粉煤灰浆和水泥玻璃浆等

22有水流作用或倾角?#38553;?#30340;大裂隙大孔洞

1冲填级配料在孔口用稠水泥浆冲灌粗砂砾石粒径由小到大或灌注一段时间后仍无效果再改用浓浆冲灌级配粒料配料?#27605;?#25605;拌成一定稠度的浆液从孔口倒入等灌满后用常规方法进行灌注所谓级配料应?#21069;?#25324;土砂砾石等粗细颗粒?#21152;?#30340;混合料能自然形成反滤层其中包含的粒料应是先细后粗逐级?#20102;أ?#21040;某一?#23545;?#20063;灌不进去时即停止?#32771;?#28748;入的数量根据判断来掌握可为200—1000kg粒料的分级可采用2—5mm5—10mm10—20mm20—40mm40mm五个级别充填粒料的主要目的主要是希望用某一级砾石在窄缝处形成“架桥”迅速将缝隙在中途堵住以便于形成反滤层最后将通道漏水堵死

2模袋灌浆模袋采用尼龙聚脂或聚丙烯等材料用特殊的纺织工艺组成织物强度高在灌浆压力作用下模袋内水泥浆中的水分可由袋内析出而水泥颗粒不会外漏这样可以降低水灰比提高固结强度缩短固结的时间水泥浆液在模袋中凝固在水下不具有分散性当水流漏较大时不会被冲失模袋在压力作用下能产生变形适应不同形状的溶洞有利于堵塞施工时首先往袋内灌注水灰比为0.6—0.8或1.0的水泥浆然后将充满水泥浆的模袋钻孔投入孔内孔内模袋达到一定数量后再在原孔位进行灌浆处理

3双浆液灌浆.多浆灌注浆是化学灌浆中的一种,也属于控制灌浆的范畴.水泥浆液和速凝剂(一般采用水玻璃)?#30452;?#20174;两个灌浆管进入混合器水泥浆和水玻璃在混合器中充分混合后在速凝前到达孔?#20303;?#20026;了达到预期的防渗效果和满足防渗体强度要求需要对浆液的扩散距离进行控制浆液既不能扩散得太?#23545;?#25104;材料浪费又不能因浆液的扩散?#27573;?#22826;小使防渗体的强度不够如果浆?#32791;?#32467;时间太短灌浆孔冲走如果浆?#32791;?#32467;的时间太长在混合物到达地层前将被冲走如何?#34892;?#22320;控制灌浆形成?#34892;?#30340;截水墙来堵水对岩溶地区灌浆非常关键为此往往需要通过现场的试验来确定双浆液灌浆比例,灌浆压力,灌浆流量等施工参数以达到?#34892;?#23553;堵大漏洞的目的

3正在冒水情况的堵水灌浆方法

正在冒水情况的堵水灌浆可根据具体情况?#30452;?#37319;取措施

31从较大的集中漏水点冒水

此种情况多发生在岩溶地区和混凝土中有特大?#27605;?#30340;地方应针对出水点根据出水量的大小先埋没一段?#23454;本?#30340;孔口管将水集中引到管中导出再将周围可能冒水冒浆的岩缝和孔洞封堵好然后从孔口管中进行反压灌浆反压灌浆的压力为P=P1+P2其中P1为孔口管关闭后的水稳压力P2为正常情况下灌浆压力

32沿裂缝冒水或浸水

对于冒水量较大的可采用以下步骤进行处理1钻若干个与裂隙交的深孔埋上孔口管将裂缝水从管中引出2在深孔之间钻若干个与裂隙相交的浅孔埋上孔口管3沿裂隙口凿槽先用棉?#22330;?#40635;刀等对裂缝进行封堵然后用砂浆填槽4对浅孔用较低压力灌浆5浅水待凝一段时间后对深孔用较高压力进行灌浆对于冒水量较小的可先沿裂?#23545;?#19968;深5-10cm的凹形槽在槽的底部铺一铁皮穿过铁皮埋没若干根灌浆管其中裂隙的最低部和最高部各有一根用速凝砂浆将槽填平砂浆达到一定弧度后从裂隙的较低端向上依次灌浆

4有承?#22266;?#20214;下的灌浆

从灌浆孔中涌出承压水有两种情况一是灌浆地层处于具有较高压力水源的含水层中二是水库已经蓄水在低于库水位的廊道或洞中进行灌浆

此时灌浆压力一定要高于涌水压力否则浆液将无法灌入如果稳定涌水压力为P3要求的灌浆将压力P4那么此时的灌浆压力应为P=P3+P4同时为了避免因灌浆压力过高引起地层被压裂或引起基础抬动应保证PP6P6为地层所能承受的极限压力承?#22266;?#20214;下灌浆一般可?#22253;?#20197;下方法进行

(1)压力屏浆法在正常灌浆达到结束标准后仍维持原水泥的浓?#28982;?#25913;用5:1的稀浆以相同的压力继续循环灌注一定时间如4-8h后再结束以防止已灌入裂隙内的浆液回流

(2)闭浆所谓闭浆就是在达到灌浆达到结束标准后立即关闭回浆管阀门和进浆管阀门浆方法使灌入的浆液仍暂时处于受压状态待凝一定时间后打开阀门检查是否达往外涌水如无涌水现象则认为合格闭浆时间一般为6-8h

(3)浓浆结束如经过上述依法处理后效果仍不显著可考虑利用化学灌先采用上述方法将浆孔段的注入率减少到一定程度例如小于3-5L/min然后再采用化学灌浆方法进行灌浆化学溶液在岩石内很快凝聚不仅可以将细小裂隙密实也可将涌水堵住

5岩溶地段的处理

岩溶地段灌浆根据有无充填物采用不同的方法处理

51无填充物情况

1对于大空洞岩溶可采用直接回填高流态的混凝土骨料最大粒径小于20mm混凝土标量一般C15若岩溶发育较深则需采用溜槽导管结注方式以避免混凝土出现分离灌注后待凝7d然后重新扫孔灌注水泥浆2对于空洞较大的岩溶也可以扩大灌浆孔孔径往孔内投入粒径小于40mm的干净碎石填满后再灌注水泥砂浆灌注后待灌注水泥浆水泥砂浆灌注后待凝3d然后重新扫孔进行简易压水根据压水资料灌注水泥浆水泥砂浆或其它混合砂浆3对于空洞较小的岩溶可灌注水泥砂浆或其它混合浆液灌注后待凝3d重新扫孔简易压水根据压力资料确定灌注水泥浆水泥砂浆或其他混合浆液

52有充填物情况

对于有充填物的岩溶视岩溶规模的大小及深度可采用?#23454;?#30340;方式进行处理

(1)高压灌浆法采用不冲洗的高压水泥灌浆处理岩溶即利用较高灌浆压力将充填物挤压密实提高其抗渗稳定性并籍高压水泥浆的劈裂作用使水泥浆以条带状向土体中窗杆纵横交错形成网格包裹但在较大溶洞地区因钻进?#28784;?#25104;孔需考虑管或先用旋喷法将溶洞充填物加固后再进行高压灌浆

2高压旋喷灌浆法旋喷灌浆法又是?#34892;?#21943;法是利用钻孔机带有特殊喷嘴灌浆管钻进至土层的预定位置后用高压脉冲泵将水泥浆?#21644;?#36807;钻杆下端的喷嘴装置向四周高速喷入土体借助流体的冲击力切削土层使喷流射程内土体遭破坏与此同时钻杆一面以一定速度旋转一面低速徐徐上升使土体与水泥充?#32440;?#25292;混合胶结?#19981;?#21518;即在地基中形成?#26412;?#27604;较均匀具设备不同旋喷法分为举管法二重管法和三重管法根据成柱形式不同可以分为旋喷法定喷法摆喷法

3花管灌注法在含沙泥溶地段进行高压灌浆?#23721;?#25104;孔若以带孔眼前的?#27490;?#25554;入溶洞内形成人造孔壁则可防止塌孔在灌浆过程中也?#28784;?#34987;砂?#37327;?#31890;堵塞高压阀门或灌浆设备浆液可以较大的压力通过眼射入土层高压力的作用水泥浆可以进入到砂土层中去将充填物压密挤出基含水分达到前关注压实充填物的目的4浅层岩含泥溶油处理对于埋较浅或出露在灌浆隧?#31895;?#22260;的大规模岩溶挖除充填物并回填混凝土再进行回填灌浆

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