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      高壓擺噴灌漿技術(shù)在孟州順澗水庫除險(xiǎn)加固工程中的應(yīng)用

      2010-01-18 15:55:20河南省水利第二工程局
      河南水利與南水北調(diào) 2010年7期
      關(guān)鍵詞:漿液灌漿注漿

      □薛 波(河南省水利第二工程局)

      高壓擺噴灌漿技術(shù)在孟州順澗水庫除險(xiǎn)加固工程中的應(yīng)用

      □薛 波(河南省水利第二工程局)

      近幾年來,河南省一些病險(xiǎn)水庫除險(xiǎn)加固施工中采用高壓擺噴灌漿技術(shù),取得了良好的防滲效果。本文將高壓擺噴灌漿技術(shù)的施工過程和質(zhì)量檢測辦法加以總結(jié),分別就施工準(zhǔn)備、過程控制、技術(shù)參數(shù)和工藝要求檢測等方面進(jìn)行了初步探討。

      高壓擺噴灌漿;防滲處理;應(yīng)用

      一、工程概況

      孟州市順澗水庫位于孟州市西虢鎮(zhèn)東北,黃河支流漢水河上,控制流域面積31.26km2。水庫大壩為均質(zhì)土壩,壩高30.5m。水庫始建于1957年,大壩兩端岸坡未做徹底處理,致使壩兩端產(chǎn)生不均勻沉陷,并出現(xiàn)橫向裂縫,壩體滲漏嚴(yán)重。

      此次除險(xiǎn)加固的一項(xiàng)主要任務(wù),就是采用高壓擺噴灌漿技術(shù)對大壩進(jìn)行防滲處理,在主壩樁號0+032~0+210段,壩上游坡152.8m平臺處進(jìn)行高壓擺噴灌漿。設(shè)計(jì)灌漿孔平行于壩軸線單排布置,孔距為1m。高壓擺噴深入相對不透水層0.5m。

      二、施工過程

      (一)主要施工設(shè)備

      地質(zhì)回轉(zhuǎn)鉆機(jī)、液壓鉆機(jī),泥漿泵,高壓清水泵,空壓機(jī),高壓擺噴灌漿臺車,灰漿攪拌機(jī)。

      (二)施工準(zhǔn)備工作

      高壓擺噴灌漿的質(zhì)量受地層的種類和密實(shí)度、地下水質(zhì)、土顆粒的物理化學(xué)性質(zhì)影響較大。因此在施工前應(yīng)全面了解地質(zhì)情況和設(shè)計(jì)要求。灌漿施工前需在設(shè)計(jì)灌漿部位先布設(shè)先導(dǎo)孔,本工程沿設(shè)計(jì)灌漿軸線每50m布置一個(gè)先導(dǎo)孔,利用鉆孔采取芯樣,了解各壩段土質(zhì)類別、地層變化及分部深度、滲漏程度、基巖深度等情況。

      高噴灌漿的施工質(zhì)量,還取決于施工技術(shù)參數(shù)的合理選用。本工程采用二管法施工,主要是選好氣、漿的壓力及其流量,噴嘴大小及數(shù)量,噴嘴擺動和提升的速度,漿液配比、相對密度等。上述各種工藝參數(shù),在理論上雖可做些計(jì)算和分析,但在工程中實(shí)際運(yùn)用往往比較復(fù)雜,因此應(yīng)依據(jù)現(xiàn)場試驗(yàn)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)采取合理的工藝參數(shù)。

      提升速度和旋轉(zhuǎn)是噴射流相對性移動的速度,它是決定噴射流沖擊切割土層時(shí)間長短的兩個(gè)主要因素,因此提升速度和旋轉(zhuǎn)速度的相互配合是至關(guān)重要的。旋噴或擺噴時(shí),提升速度過慢影響工效,增加耗漿量;旋轉(zhuǎn)速度過快樁徑太小,影響施工質(zhì)量。一般控制在每旋轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn),提升0.5~1.25cm,這樣可使土體破壞,且土顆粒破壞得較為細(xì)而均勻。

      表1 目前國內(nèi)高壓擺噴灌漿施工常采用的技術(shù)參數(shù)表

      順澗水庫高噴灌漿開工前,在現(xiàn)場選一處地質(zhì)情況具有代表性的場地,先進(jìn)行高壓擺噴灌漿試驗(yàn),以獲取合適的施工技術(shù)參數(shù)。試驗(yàn)共布設(shè)10個(gè)孔,單排布置,灌漿采用二管法。鉆孔孔深定為7.3m,灌漿深度1~7m,最終選定的技術(shù)參數(shù)見表2。

      表2 灌漿技術(shù)參數(shù)表

      防滲體齡期到期后,對防滲體進(jìn)行開挖檢查,并做圍井注水試驗(yàn)。開挖后防滲體板墻主要量測數(shù)據(jù)為:單孔噴射半徑0.48~0.72m,單孔噴射直徑0.95~1.42m,單孔防滲體厚度0.18~0.24m。注水試驗(yàn)結(jié)果見表3。試驗(yàn)結(jié)果表明,試驗(yàn)灌漿防滲體抗?jié)B性及整體性滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。

      表3 注水試驗(yàn)結(jié)果表

      (三)施工程序和工藝

      施工工藝流程主要有:鉆機(jī)定位→鉆孔→制漿→下噴射管→供壓縮空氣、高壓水、水泥漿→擺動、提升→噴射完成→孔內(nèi)靜壓充填灌漿→高壓擺噴灌漿完成→移機(jī)。

      1.制漿

      本工程漿液為純水泥漿,采用普通硅酸鹽32.5#水泥,水灰比為1:1~1.5:1。水泥漿液應(yīng)嚴(yán)格過濾,防止發(fā)生堵塞事故。當(dāng)環(huán)境溫度≤10℃時(shí),漿液存儲時(shí)間≤5h;當(dāng)環(huán)境溫度≥10℃時(shí),存儲時(shí)間≤3h。

      2.鉆孔

      采用回轉(zhuǎn)式地質(zhì)鉆機(jī)成孔,φ110mm硬質(zhì)合金鉆頭鉆進(jìn)。首先把鉆機(jī)對準(zhǔn)孔位,用水平尺掌握機(jī)身水平,墊穩(wěn)、墊平機(jī)架,控制孔位偏差≤1~2cm。鉆孔深度應(yīng)深入基巖或相對不透水層0.5~1m,且超設(shè)計(jì)孔深0.3m后停止鉆進(jìn),單孔鉆孔任務(wù)結(jié)束。

      鉆孔嚴(yán)格控制孔斜,以保證兩孔間所形成的防滲凝結(jié)體結(jié)合,不留孔隙。每鉆進(jìn)3~5m,用測斜儀量測1次,發(fā)現(xiàn)孔斜率超過規(guī)定應(yīng)隨時(shí)糾正。

      3.下噴射管

      噴射管下入前,先送水、氣進(jìn)行試噴,把各噴射參數(shù)調(diào)至符合要求的參數(shù)。試噴正常后用膠布包扎噴嘴,將注漿管下到預(yù)定孔深,下管時(shí)采取低壓送水、氣、漿方法,防止噴嘴的堵塞。在準(zhǔn)確確定噴射方向和擺動角度,確保噴嘴不偏斜后才可進(jìn)行噴射施工。

      4.擺噴灌漿

      當(dāng)噴射管下到設(shè)計(jì)深度后,送入漿、氣,擺噴1~3min;待注入的漿液冒出后,按預(yù)定的提升、旋轉(zhuǎn)、擺動速度自下而上邊噴射邊轉(zhuǎn)動、擺動,邊提升直到設(shè)計(jì)高度,停送氣、漿,提出噴射管。

      擺噴灌漿開始后,值班技術(shù)人員必須時(shí)刻注意檢查注漿的流量、氣量、壓力以及旋、擺、提升速度等參數(shù)是否符合要求,做好記錄。

      5.壓漿回灌

      噴射灌漿后,由于重力作用和漿液本身的特性,噴射灌漿形成的漿、氣、土混合液,在逐漸凝結(jié)硬化的前期,其表面因析水沉淀而出現(xiàn)一定程度下陷形成所謂凹穴。為解決凝結(jié)體頂部因漿液析水、凝固收縮而出現(xiàn)的凹陷現(xiàn)象,每當(dāng)噴射結(jié)束后,隨即在噴射孔內(nèi)進(jìn)行靜壓充填灌漿,回灌時(shí)間不應(yīng)少于30min,直至孔口液面不再下沉為止。

      6.施工中特殊情況的處理

      漏漿處理:高噴時(shí)孔口返漿是確保板墻質(zhì)量的重要措施之一,如地層漏漿過大,出現(xiàn)不返漿時(shí)應(yīng)立即停止噴漿,采取下列措施:凈噴,不提升噴射管,待孔口恢復(fù)返漿后,再繼續(xù)進(jìn)行提升噴灌;降低漿壓,增大返漿濃度和漿量,恢復(fù)返漿后,將漿壓調(diào)至規(guī)定值再進(jìn)行高噴;降低提升速度,上下重復(fù)噴灌;對于漏漿嚴(yán)重地段,可向孔內(nèi)回填砂土或其它顆粒材料進(jìn)行堵漏,同時(shí)加大水泥漿比重和摻加速凝劑。

      中斷噴漿的處理:在噴射注漿中,突然停電、高壓泵壓力不夠、供漿量不足等原因,會造成注漿中斷。當(dāng)恢復(fù)噴漿時(shí),必須復(fù)噴0.5m,以保證樁的連續(xù)性和可靠性。

      冒漿的處理:在高噴過程中,通過對冒漿的觀察,可以及時(shí)了解高噴的大致效果與高噴參數(shù)的合理性。冒漿量不正常時(shí),應(yīng)及時(shí)查明原因,采取措施處理。若地層中有較大空隙而不冒漿,可在漿液中加入適量的速凝劑,縮短固結(jié)時(shí)間,使?jié){液在一定時(shí)間內(nèi)凝固,也可增大注漿量。如果冒漿過大,說明有效噴射范圍與注漿量不相適應(yīng),注漿量大大超過高噴固結(jié)所需的漿量,可采取提高噴射壓力或減少注漿量、適當(dāng)縮小噴嘴孔徑、加快提升和擺動速度等措施。

      三、質(zhì)量檢測措施

      高壓擺噴灌漿工程是用于防滲加固為目的的隱蔽性工程,其施工質(zhì)量的好壞,一般不易直接觀察,而須采取必要的方法和手段進(jìn)行檢查。根據(jù)凝結(jié)體本身的性能、形狀、作用,主要檢查以下幾個(gè)項(xiàng)目:力學(xué)特性包括密度、相對密度、抗壓、抗折和抗剪強(qiáng)度、彈性模量、溶蝕性等;抗?jié)B性(滲透系數(shù));形狀和尺寸;整體性(連續(xù)性)和均勻性。

      本工程的墻體連接形式為擺噴折接,宜采用圍井檢查法。依據(jù)《水利水電高壓擺噴灌漿技術(shù)規(guī)范》(DL/T5200-2004)的要求,灌漿結(jié)束后,分別在壩左右岸坡處及主壩段等地層結(jié)構(gòu)不同的、滲漏嚴(yán)重的部位,布置圍井5處,分別在圍井中心鉆孔進(jìn)行了注水試驗(yàn)。通過注水檢驗(yàn),5處滲透系數(shù)均達(dá)到或超過設(shè)計(jì)及規(guī)范的要求,最高值為3.3×10-7,最低值為2.2×10-7。原壩體滲漏處未見管涌滲流等現(xiàn)象,防滲效果良好。

      四、結(jié)語

      高壓擺噴灌漿技術(shù)作為一種新型的施工技術(shù),在水利工程防滲中應(yīng)用的前景很好,在施工過程中嚴(yán)格按照設(shè)定好的技術(shù)參數(shù)和相關(guān)規(guī)范規(guī)程要求,避免人為或其它因素的破壞而產(chǎn)生缺陷影響防滲效果,就能夠保證施工質(zhì)量。

      2010-05-28

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