水利工程建筑特別是水庫(kù)大壩基礎(chǔ)防滲處理,是關(guān)系到水利工程安危成敗的關(guān)鍵問題。為了防止?jié)B流破壞等問題,目前采用的最有效的方法之一就是壩基帷幕灌漿技術(shù)。
大壩帷幕灌漿的含義及施工流程
(1)帷幕灌漿的含義
帷幕灌漿是根據(jù)壩基的實(shí)際情況鉆一排或是多排深孔,并灌注漿液以填充基巖中的縫隙,形成一道連續(xù)的阻水幕,以減少滲流量和降低滲透壓力的灌漿工程。它是水庫(kù)壩基防滲處理的主要方式,對(duì)水庫(kù)壩基的穩(wěn)定性起著主要作用。按照灌漿孔排數(shù)劃分,灌漿帷幕有單排、兩排、多排之說。水庫(kù)壩體的帷幕灌漿施工工藝憑借適應(yīng)性強(qiáng),施工靈活多變、施工效果良好等優(yōu)點(diǎn),在水庫(kù)壩體施工中得到廣泛的應(yīng)用,是水利工程建筑物防滲處理的重要手段之一。
(2)帷幕灌漿施工工藝流程
(一)施工測(cè)量
能夠準(zhǔn)確的進(jìn)行鉆孔,應(yīng)該按照相應(yīng)的資料進(jìn)行測(cè)量,在測(cè)量的過程當(dāng)中應(yīng)該對(duì)相應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行檢查,確保數(shù)據(jù)的精確,經(jīng)過測(cè)量對(duì)鉆孔分布進(jìn)行設(shè)置。
(二)灌漿孔布置
按設(shè)計(jì)要求在軸線上布置灌漿孔,分Ⅲ序,孔距1~3m,孔位軸向偏差不得超過10cm,帷幕灌漿深入度與大壩擋水水頭有關(guān),懸掛式帷幕為0.3~0.7倍水頭,施工時(shí)可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)灌漿試驗(yàn)確定具體灌漿深度;壩基隔水層埋藏較淺時(shí),可用封閉幕。
(三)造孔
對(duì)工作場(chǎng)地進(jìn)行平整,并對(duì)工作場(chǎng)地上存在的雜物進(jìn)行清理,從而保證鉆架在工作過程中的穩(wěn)定,防止在鉆孔的過程中出現(xiàn)意外。在運(yùn)行的過程中對(duì)鉆機(jī)的情況進(jìn)行檢查,并檢查電源的供應(yīng)工作,保證鉆機(jī)能夠高性能運(yùn)行。在鉆孔開始之前對(duì)鉆機(jī)的各個(gè)部件進(jìn)行檢查,要重點(diǎn)檢查鉆桿是否存在彎曲。在鉆進(jìn)過程中應(yīng)該時(shí)刻關(guān)注鉆機(jī)的運(yùn)行狀態(tài),保證鉆頭的冷卻。
(四)縫隙沖洗和壓水試驗(yàn)
當(dāng)鉆孔作業(yè)完成之后,需要對(duì)鉆孔進(jìn)行沖洗,應(yīng)該確保沖洗的水壓以及流量,沖洗的順序應(yīng)該從下往上,沖洗的程度應(yīng)該一直確保鉆孔回水變清為止,為了保證沖洗的效果,可以再?zèng)_洗十幾分鐘,從而把鉆孔中的沉渣完全的沖洗出來,最終確保孔低的沉渣不超過20cm。對(duì)于沖洗所使用的水壓應(yīng)該不小于灌漿壓力的五分之四。等到縫隙沖洗工作完成之后需要進(jìn)行相應(yīng)的壓水試驗(yàn)。
(五)灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)
在灌漿規(guī)定壓力下注入率小于0.4L/min時(shí),持續(xù)灌注60min或注入率小于1L/min,繼續(xù)灌注1.0h,灌漿可以結(jié)束。封孔灌漿結(jié)束后,采用分段壓力灌漿封孔法封孔,用灌漿泵壓入水灰比0.5:1的濃水泥漿,濃封完畢后,待凝3d,孔口上部空余部分采用粘土球扎實(shí)封孔。
(六)灌漿質(zhì)量檢查
帷幕灌漿檢查孔壓水試驗(yàn)在該部位灌漿結(jié)束14d后進(jìn)行,檢查孔數(shù)量為灌漿孔總數(shù)的10%,基巖接觸段及下一段合格率為100%,再以下段各段合格率應(yīng)在90%以上,不合格段透水率不超過規(guī)定值,且不集中,即認(rèn)合格,否則商定處理方案。
(3)帷幕灌漿技術(shù)的原理
水利工程建設(shè)的過程當(dāng)中,在開挖斷面附近鉆孔,直接通到底層內(nèi)部,然后進(jìn)行灌漿,在漿液的壓力作用下將巖層中原本存在的水分排出,而原來的空隙則被漿液所填充,這些漿液最終匯合、凝固之后就成為一個(gè)固體,從而起到防水加固的作用。
施工中常見問題處理措施
(1)灌漿中斷
在灌漿施工過程中,因?yàn)橥k姟{液堵塞、輸漿管破裂及機(jī)械故障等原因均會(huì)導(dǎo)致灌漿的中斷。因此,在灌漿施工之前及其過程之中做好預(yù)防措施是非常必要的。其預(yù)防措施主要包括:應(yīng)采用性能符合要求的輸漿管材,且在施工時(shí)應(yīng)經(jīng)常檢查并確保其連接牢固、無破損和堵塞現(xiàn)象;應(yīng)確保灌漿泵的性能能夠滿足施工的需要,在最大的灌漿壓力下能夠持續(xù)地進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的工作,并在施工中注意做好保養(yǎng)工作,在每次灌漿完成以后都要對(duì)灌漿泵進(jìn)行認(rèn)真地清洗;應(yīng)對(duì)壓力表進(jìn)行及時(shí)校正,確保符合要求;高壓灌漿閥門、隔漿塞等部件同樣應(yīng)及時(shí)清洗;水電系統(tǒng)方面應(yīng)做到定期檢查和保養(yǎng)。而一旦發(fā)生灌漿的中斷,應(yīng)立即采取措施盡量縮短中斷的時(shí)間,爭(zhēng)取盡早復(fù)灌。
(2)串漿
在灌漿施工過程中,有時(shí)會(huì)發(fā)生漿液從其他鉆孔或者地下裂隙中流到帷幕的設(shè)計(jì)范圍之外,從而造成漿液流失的現(xiàn)象,即為串漿。串漿產(chǎn)生的主要原因是在灌漿孔間的巖層中由于縫隙較多并相互串連,使得灌漿孔之間產(chǎn)生連通,并導(dǎo)致了串漿通路。對(duì)于串漿現(xiàn)象的治理措施主要包括:對(duì)串漿孔和灌漿孔進(jìn)行同時(shí)灌漿,并且每個(gè)孔都設(shè)置一臺(tái)灌漿泵進(jìn)行灌注;在串漿孔漏漿部位的上方安裝灌漿塞來進(jìn)行嚴(yán)密堵塞。
(3)漏漿
在灌漿施工過程中,由于縫隙較多、灌漿壓力較大,通常會(huì)出現(xiàn)漿液注入率過大的現(xiàn)象,其實(shí)往往是發(fā)生了大量的漏漿。對(duì)于大量漏漿的治理措施主要包括:通過低壓甚至自流式的灌漿方式來降低灌漿壓力,直到縫隙逐漸充滿漿液、并降低流動(dòng)性之后再慢慢提高灌漿的壓力;將進(jìn)漿量限制在30-40L/min以下,并采用濃漿進(jìn)行灌注,直到進(jìn)漿量明顯減少之后再慢慢提高灌漿的壓力;采用濃漿甚至可以在漿液中摻加砂料來進(jìn)行灌注,通過降低漿液的流動(dòng)性,再加上同時(shí)適當(dāng)?shù)亟档凸酀{的壓力,以此來限制漿液流動(dòng)的范圍,保證漿液不至于流失過遠(yuǎn),直到單位吸漿量已經(jīng)降低到了一定的程度之后,再采用不摻粗料的正常漿液繼續(xù)灌注并逐漸提高灌漿的壓力;當(dāng)出現(xiàn)巖層在長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)一直大量進(jìn)漿的現(xiàn)象,還可以采用間歇灌漿的方式,即每連續(xù)灌注一段時(shí)間就停止灌漿,等漿液凝結(jié)一段時(shí)間再繼續(xù)灌注。
(4)固管
在灌漿施工過程中,當(dāng)射漿管和孔壁由于漿液達(dá)到了凝結(jié)條件而膠結(jié)到一起的時(shí)候,就會(huì)產(chǎn)生固管現(xiàn)象。固管產(chǎn)生的主要原因包括:漿液由于在壓力的作用下?lián)p失了一部分水分,并在循環(huán)過程中由于水泥水化放熱和壓力作用等原因?qū)е缕錅囟戎饾u升高,從而大大縮短了其凝結(jié)的時(shí)間;在孔內(nèi)的環(huán)狀間隙處或灌漿管、閥門等部位發(fā)生了水泥顆粒的沉積現(xiàn)象;由于射漿管下端過于貼近孔壁而導(dǎo)致漿液在循環(huán)過程中在射漿管口受阻并逐漸沉淀。對(duì)于固管現(xiàn)象的防治措施主要包括:采用回旋式孔口封閉器,并在灌漿施工的過程中經(jīng)常上下活動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)灌漿管;經(jīng)常觀察回漿濃度和回漿量,保持回漿管內(nèi)一直有超過15L/min的回漿量,并在回漿失水過多的時(shí)候立即將漿液稀釋。
(5)操作方法不當(dāng)
鉆進(jìn)時(shí)過大的加壓,使鉆桿產(chǎn)生多段處的嚴(yán)重彎曲,特別是在不利的地質(zhì)條件下,對(duì)產(chǎn)生鉆孔偏斜的影響會(huì)更大;使用磨損過鈍的金剛石或硬質(zhì)合金鉆頭鉆進(jìn),會(huì)因在金剛石顆粒或合金粒向巖石內(nèi)切入不穩(wěn)定的情況下,容易改變鉆頭的鉆進(jìn)方向;在松散易坍塌的巖層中鉆進(jìn),沖洗液的排量過大,壓力過高,特別是使用粘度很小的泥漿或清水作沖洗液時(shí),會(huì)較嚴(yán)重地破壞孔壁,造成孔內(nèi)某一局部的坍塌,使孔徑擴(kuò)大。
隨著這些年我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度的快速前進(jìn),基礎(chǔ)設(shè)施在我國(guó)的國(guó)民生活中占有重要地位,其中水利建筑作為國(guó)家的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的一部分,與人民的生活息息相關(guān)。所以從事水利工作的技術(shù)人員在進(jìn)行水利工程施工的過程當(dāng)中一定要做好相應(yīng)的防滲措施,減少滲漏給水利工程帶來的損失。