防滲灌漿在水利水電工程中的應(yīng)用

王力 喬小琴 沈捷 周國(guó)棟

摘 要：文章以實(shí)際工程為例，對(duì)水利水電工程的現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，并對(duì)防滲灌漿技術(shù)在水利水電工程加固中的應(yīng)用進(jìn)行了探討，經(jīng)過處理后防汛墻的防滲要求達(dá)到了規(guī)定要求，取得了良好的施工效果。

關(guān)鍵詞：防滲灌漿 水利水電工程 壓水試驗(yàn)

1.工程概況

某市政防汛墻是堤防岸坡上的重要水利設(shè)施，經(jīng)過多年的持續(xù)運(yùn)營(yíng)，防汛墻出現(xiàn)了一系列的病害，嚴(yán)重影響了水利工程結(jié)構(gòu)安全，通過對(duì)其進(jìn)行調(diào)查后發(fā)現(xiàn)，其病害主要表現(xiàn)為下述幾個(gè)方面：

（1）市政防汛墻表面有縱橫交錯(cuò)的微型裂縫若干條，距離邊沿180cm處有一條肉眼可見、寬度為1cm的縱向裂縫。第1段墻體和第2段墻體的接縫處，由于不均勻沉降出現(xiàn)豎向錯(cuò)位0.5～1cm，高差沉降張裂1.7cm。

（2）在第2段墻體頂部出現(xiàn)多處鋼筋保護(hù)層脫落現(xiàn)象，鋼筋銹蝕，第2段墻體和第3段墻體，即第2個(gè)伸縮縫處，因不均勻沉降導(dǎo)致豎向錯(cuò)位2～3cm，水平向錯(cuò)位3cm。伸縮縫周圍出現(xiàn)嚴(yán)重鋼筋銹蝕情況，鋼筋裸露在外并發(fā)生明顯銹蝕。

（3）在第5段墻體有4條豎向裂縫，并且4條裂縫都貫穿墻體。其中第3條裂縫處，發(fā)現(xiàn)鋼筋裸露在外面，并且銹蝕嚴(yán)重，混凝土保護(hù)層脫落，裂縫寬度相對(duì)較大，最大15mm；第4條裂縫處鋼筋（縱筋）暴露在外面，銹蝕嚴(yán)重，銹蝕率20%以上，混凝土老化。第5段墻體和第6段墻體交界處錯(cuò)位0.6mm，由于防汛墻體澆注情況發(fā)生變化，導(dǎo)致該伸縮縫不同于前3條，主要特點(diǎn)是裂縫較小，且沒有止水材料，連接部位用鋼筋連接。

（4）在第8段墻體3.6m～4.5m處，墻頂以下1.5m內(nèi)混凝土表面老化嚴(yán)重；7.2m直到本段末尾，防汛墻頂部橫向鋼筋銹蝕，混凝土剝落。9.9m～10.8m處剝開表層混凝土露出內(nèi)部橫縱鋼筋，鋼筋表面銹蝕較輕，碳化現(xiàn)象嚴(yán)重。第8段墻體和第9段墻體交界處豎向錯(cuò)位1cm，施工縫錯(cuò)位，止水失效。

（5）在第11段墻體迎水面有3條裂縫。其中第1條裂縫寬度從頂部到底部分別為3mm、2.5mm、2mm、1.5mm、1mm；第2條裂縫（與第1條裂縫間距3m）寬度從頂部到底部分別為1mm、0.4mm；第3條裂縫（與第2條裂縫間距2 m）寬度從頂部到底部分別為1mm、0.5mm、0.5mm，鋼筋銹蝕率約5%。在背水面混凝土有脫落，鋼筋銹蝕，銹蝕率15%，還有一條小裂縫。

（6）在第12段墻體迎水面中間有豎向鋼筋裸露，裸露鋼筋銹蝕率8%。在本段末尾處因拆除右側(cè)閘門槽結(jié)構(gòu)導(dǎo)致防洪墻內(nèi)側(cè)斷裂。為了保證結(jié)構(gòu)安全，需要采用防滲灌漿技術(shù)對(duì)水利水電工程進(jìn)行加固處理。

2.防滲灌漿的主要功能

（1）充填作用：注入的漿液在凝結(jié)后可以將原有的空隙進(jìn)行填充，可以有效的防止水滲透到建筑結(jié)構(gòu)的內(nèi)部，從而提高該建筑的密實(shí)性。

（2）壓密作用：在漿液被注入到地層的過程中，會(huì)對(duì)地層產(chǎn)生一定的擠壓力，從而使?jié){液能更加貼合到地層內(nèi)側(cè)，使地層的密實(shí)性和力學(xué)性能滿足設(shè)計(jì)要求。

（3）粘合作用：有些漿液具備一定的膠凝性，可以將巖塊粘合到裂縫中，提高地層的承載能力。

（4）固化作用：一些漿液在注入到裂縫中以后會(huì)與地層中的一些物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，使?jié){液變得更加堅(jiān)固。

3.防滲灌漿技術(shù)在水利工程中的應(yīng)用

3.1灌漿的工序

在本次灌漿試驗(yàn)的地點(diǎn)是在某電站上水庫地層上進(jìn)行，在進(jìn)行試驗(yàn)前，先對(duì)地層的結(jié)構(gòu)、巖石狀況進(jìn)行一定的了解。然后選取分段灌漿的施工方法進(jìn)行施工，在施工的過程中要將孔口進(jìn)行封閉，然后再采取從上到下的工序進(jìn)行注漿施工，這樣施工方法的優(yōu)點(diǎn)在于能節(jié)省工序和工時(shí)，降低了施工難度；每一段灌漿施工完成后，不需要等到凝固就可以進(jìn)行下一段的施工了，大大縮短了施工時(shí)間；此外，在上層區(qū)域可以重復(fù)灌注，能有效提高灌漿的施工質(zhì)量。在石灰?guī)r溶區(qū)域施工的過程中，選用孔口封閉法灌漿的方法，不僅可以使灌漿壓力增大，還可以提高溶洞內(nèi)填充物的密實(shí)度，使溶洞的防滲性增強(qiáng)。在建打孔施工的過程中要先對(duì)下游進(jìn)行打孔施工，然后再對(duì)上游進(jìn)行打孔施工，灌漿時(shí)也要按照打孔的順序進(jìn)行注漿施工。

3.2孔口管施工的具體要求

在鉆孔鉆至入地層巖石2～2.5m時(shí)就可以進(jìn)行灌漿施工了，在進(jìn)行灌漿施工前，首先要向鉆孔內(nèi)插入一根φ89mm鋼管，該鋼管要露出孔口約10cm的高度，然后進(jìn)行固定。然后就可以向孔內(nèi)注入0.5：1配比的水泥漿，等到鋼管內(nèi)冒出水泥漿后方可停止注漿施工，等到水泥漿凝結(jié)以后，才能進(jìn)行第二段鉆孔和灌漿施工。

等到所以鉆孔注漿施工完成，且水泥漿凝結(jié)后，才能對(duì)孔口進(jìn)行封閉工作，要同時(shí)對(duì)所有孔口進(jìn)行封閉，因?yàn)榭卓诘姆忾]灌漿施工是整個(gè)灌漿施工中最重要的一個(gè)工序，對(duì)孔口灌漿時(shí)要求的壓力較大，所以要將孔口管固定在巖層上，在孔口管埋入到巖層2m以上的位置時(shí)，要將灌漿壓力提高到5MPa以上。

3.3洗孔及裂隙沖洗施工的內(nèi)容

在對(duì)灌漿孔進(jìn)行注漿施工前，首先要對(duì)鉆孔進(jìn)行沖洗工作，通常采取的沖洗方法是利用導(dǎo)管向鉆孔內(nèi)注入大量清水，直至鉆孔內(nèi)回流的水變清，才能結(jié)束洗孔施工。在對(duì)鉆孔進(jìn)行清洗的同時(shí)也可以進(jìn)行裂隙沖洗工作。在對(duì)裂縫沖洗的過程中，采用壓力水進(jìn)行沖洗，與鉆孔清洗一樣，等到回水變清后才能停止沖洗施工。需注意，沖洗的壓力要控制在1MPa左右。

3.4壓水試驗(yàn)的內(nèi)容

在進(jìn)行灌漿試驗(yàn)前，要按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行壓水試驗(yàn)，壓水試驗(yàn)采取壓力水進(jìn)行，壓力的大小為灌漿壓力的80%，即≤1MPa。在得到一定的數(shù)據(jù)后，就可以按照設(shè)計(jì)預(yù)定的壓力值進(jìn)行壓水試驗(yàn)。需注意，壓水壓力的值最大需≤2MPa，并做好數(shù)據(jù)的記錄工作。在對(duì)物探孔進(jìn)行壓水試驗(yàn)時(shí)，選用單點(diǎn)法進(jìn)行壓水。

在得到單點(diǎn)法壓水試驗(yàn)的數(shù)據(jù)后，要按照設(shè)計(jì)預(yù)定的壓力值進(jìn)行壓水試驗(yàn)，需注意，壓水壓力的值最大需≤2MPa，并做好數(shù)據(jù)的記錄工作。在對(duì)其它排孔進(jìn)行灌漿試驗(yàn)時(shí)，要按照設(shè)計(jì)好的最大灌漿壓力進(jìn)行注漿施工。如果在鉆孔的過程中發(fā)現(xiàn)溶洞為空洞時(shí)，要立即停止鉆進(jìn)工作，并將灌漿段長(zhǎng)縮短為2.0m。在溶洞進(jìn)行灌漿施工時(shí)，要根據(jù)深度的不同，從而改變漿液的稀濃程度。水泥漿的水與灰的比例分別按照5：1、3：1、2：1、1：1、0.8：1、0.5：1這6種不同的比例進(jìn)行試驗(yàn)，在開始注漿時(shí)按照5：1的水灰比進(jìn)行，然后根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行一定的調(diào)整。具體的調(diào)整原則為：當(dāng)注入率為10～20L/ min時(shí)，開始注漿的水灰比采用3：1的比例；當(dāng)注入率20～30L/min時(shí)，開始注漿的水灰比采用2：1的比例；當(dāng)注入率為30～40L/min時(shí)，開始注漿的水灰比采用1：1的比例；當(dāng)注入率>40L/min，開始注漿的水灰比采用0.8：1的比例；開始注漿的水灰比采用50L/min時(shí)，采用0.5：1的水灰比。

如果在鉆孔的過程中發(fā)現(xiàn)較大型溶蝕空洞或需要注入量較大地層段時(shí)，水泥砂漿的比例分別為1：1：0.6、1：0.5：1兩種不同的比例進(jìn)行試驗(yàn)。在進(jìn)灌漿試驗(yàn)試驗(yàn)的過程中，如果注入時(shí)的壓力值不變時(shí)，則不需要改變水灰比。當(dāng)注入率>30L/ min時(shí)，要不斷地提升漿液的濃度。而灌漿壓力的大小則要根據(jù)注漿的實(shí)際情況進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。

4.結(jié)束語

綜上所述，在水利水電工程加固處理中，防滲灌漿是一種常用的加固處理技術(shù)，具有防滲效果好、通用性強(qiáng)、投入資金少、施工干擾小等優(yōu)點(diǎn)，文章結(jié)合實(shí)際案例，對(duì)防滲灌漿技術(shù)在水利水電工程施工中的應(yīng)用進(jìn)行了分析和探討，經(jīng)過處理后防汛墻的防滲要求達(dá)到了規(guī)定要求，取得了良好的施工效果，值得類似工程借鑒和參考。

參考文獻(xiàn)：

[1]何松云.深圳市長(zhǎng)嶺皮水庫大壩防滲灌漿處理技術(shù)研究[D].南京：河海大學(xué)，2006.

[2]孫偉.水電站岸坡強(qiáng)卸荷巖體防滲灌漿試驗(yàn)研究[D].蘭州：蘭州大學(xué)，2010.

[3]薛千明.防滲灌漿在水利水電工程中的應(yīng)用及招標(biāo)承包方式分析[D].長(zhǎng)春：吉林大學(xué)，2004.