浅谈水利水电工程灌浆施工技术及质量控制

浅谈水利水电工程灌浆施工技术及质量控制

中国水利水电第十四工程局有限公司云南省昆明市650000

摘要:本文主要阐述水利水电工程灌浆施工技术及质量控制

关键词:水利水电防渗灌浆施工技术

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1灌浆技术在水利水电工程中的作用

水利水电工程与人们的生活和生命息息相关,如何提高工程质量一直是工程施工中关注的问题,水库防渗设计、施工直接影响着水利水电工程的整体质量,对水库防渗加固处理成为了水利水电工程施工的重要环节。灌浆施工是水利水电工程建设中常用的加固技术,属于隐蔽工程;灌浆技术的质量直接影响着工程的防渗性能,进而关系着水利工程的整体功能及效益发挥,因此,在灌浆施工过程中,要综合考虑地质、气候、环境、水的侵蚀等影响因素,合理选择灌浆的方法,严控灌浆质量。

2水利水电工程灌浆施工技术分类

水利水电工程中灌浆施工的实质是用气压、液压或电化学原理,把某些能固化的浆液注入天然的和人为的裂缝或孔隙,以改善各种介质的物理力学特性。使地层或结构物的整体性和密实性得到提高,抗渗、力学性能得到改善。从施工技术可以将灌浆方式划分为纯压式和循环式施工,前者对灌浆设备和技术操作要求较低,对浆液材料有较高要求,但是浆液可直接通过灌浆管进入钻孔,使裂缝较大的岩层得到充填。后者施工可以在孔口或孔内循环灌浆,孔段中浆液始终流动,减少颗粒沉淀,使灌浆质量得到提高。

3水利水电工程灌浆施工技术研究

3.1接缝灌浆

水利水电工程中,以增强混凝土坝坝体整体性,改善传力条件为目的灌浆方法。在开始灌浆前应当事先做好施工方案,根据地质条件确定施工手段,仔细斟酌施工顺序。灌浆开始后,相关工作人员要收集施工中的各种数据(混凝土温度、龄期、预设缝张开度等),并与设计技术参数做对比,严格把控材料、灌浆时间、压力、方法等。在坝体填筑中,接缝灌浆主要起加固作用,施工方法有骑缝灌浆、重复灌浆和盒式灌浆三种灌浆方式。

3.2高压喷射灌浆

高压喷射灌浆方法主要是利用高压脉冲力对软弱地层、地基加固的方法。这种灌浆方式中,灌浆管通常安装有特殊的喷嘴,通过钻机把喷嘴钻进至设计土层位置,利用高压脉冲泵将水泥浆液高速射入周围地层,冲切、搅拌、置换、充填地层介质;钻机高速旋转的同时,低速缓缓上升,使得土体与水泥浆液得到更加充分地搅拌、混合,地基得到充分加固,常见的有高压旋喷、定喷、摆喷三种。高压喷射灌浆施工基本的方法有单管法、二管法、三管法。

3.3诱导灌浆

水利工程施工的过程中,可以根据地质条件、渗漏情况及施工条件的不同针对性进行灌浆设计。这一灌浆技术既能够有效地抵挡住侧面压力,同时还能够起到很好的防渗效果,这样的灌浆帷幕施工不仅能够有效地实现灌浆,同时还能够控制浆液的实际流动方向和范围。诱导灌浆施工技术就是这样的一项施工技术,这一技术能够更好地实现基础加固以及基础防渗的效果。从另一个角度来看,诱导灌浆施工技术是一种化学灌浆施工技术,在应用过程中极易污染环境,因此只有在特殊要求的工程施工中,才使用诱导灌浆施工技术。

3.4帷幕灌浆

在坝基内,平行于坝轴线,并多在其上游处,用灌浆方法将浆液灌入到岩石的裂隙或砂砾石的孔隙中去,形成一道防渗的条带,类似帷幕形状的灌浆方法称为灌浆帷幕。其主要作用是防渗,又称防渗帷幕。

帷幕灌浆施工特点是:钻孔较深,钻孔呈线形排列,多采用单孔灌浆。由于孔深,灌浆压力也较大。帷幕灌浆的主要目的有:(1)截断基础渗流,保证设计水头,以满足水库及坝工设计的经济效益;(2)降低基础扬压力,从而使大坝断面可以减小,节省工程量,降低造价,缩短工期;(3)防止集中渗流,避免在基础中发生冲刷、管涌,保证坝基渗透稳定和大坝安全。

3.5岩溶地段灌浆方法

有无填充物是岩溶地段灌浆处理的依据。如有填充物,可以通过在溶洞内插入带孔钢管,并将水泥浆经过高压灌浆设备注入孔壁中的方法进行灌浆,施工过程中,由于高压水泥浆具有劈裂作用,可以使浆液以带状的形态穿插于土体中,并形成网格包裹结构。对于没有填充物的情况,可以通过高流态混凝土回填等方式直接往孔内填入碎石后进行水泥砂浆灌注即可。

3.6其他几种灌浆

1)渗透灌浆在灌浆压力作用下,浆液克服各种阻力渗入孔隙和裂隙,压力越大,吸浆量及浆液扩散距离就越大。这种理论假定在灌浆过程中地层结构不受扰动和破坏,所用的灌浆压力相对较小。适用于中砂以上的砂土和有裂隙岩石

2)劈裂灌浆在灌浆压力作用下,浆液克服地层的初始应力和抗拉强度,引起岩石或土体结构的破坏和扰动,使地层中原有的孔隙或裂隙扩张或形成新的裂缝或孔隙,从而使低透水性地层的可灌性和浆液扩散距离增大,所用的灌浆压力相对较大。

3)压密灌浆通过钻孔向土层中压入浓浆,随着土体的压密和浆液挤入,将在压浆点周围形成灯泡状空间,并因浆液的挤压作用而产生辐射状上抬力,从而引起地层局部隆起,许多工程种用这一原理纠正了地面建筑物不均匀沉降,被称为土内压密。

4)电动化学灌浆当在粘土中插入金属电极并通以直流电后,就在土中引起电渗、电泳和离子交换作用,促使在通电区域中含水量降低,从而在土内形成渗浆通道,若在通电时向土中灌注硅酸盐浆液,就能在通道上形成硅胶,并与土颗粒胶结成具有一定力学强度的加固体。

4水利水电灌浆施工中需要注意的问题

4.1重视灌浆顺序

1)自上而下分段灌浆。此方法从上向下逐段进行钻孔,逐段安装灌浆塞进行灌浆,直至孔底的灌浆方法。

2)自下而上分段灌浆:一次性将孔钻进到设计深度,自下而上逐段安装灌浆塞进行灌浆,直至孔口的灌浆方法。分段应严格按照3~5m的标准进行,优缺点与自上而下分段灌浆相反,多用于岩层比较完整或上部有足够压重的情况。

3)综合灌浆:地表岩层破碎段采用自上而下法钻灌,下部岩石完整段采用自下而上法钻灌。

4.2灌浆压力控制

目前,一般使用一次升压法和分段升压法两种方法进行灌浆压力控制。一次升压法通常被用于缝隙小、裂隙不甚发育,岩层完整的情况下。灌浆开始后,一次将压力升到设计压力,在这个压力作用下,灌注由稀到浓的浆液。

分段升压法即分阶段把压力升到设计压力值的方法,一般适用于地基岩石渗水及吸浆量较大的情况。在分段升压灌浆中,为防止吸浆量过大等情况的出现,一定要在合适的压力等级中进行灌浆,且压力分级不宜太多,一般分两级或三级即可。

结语

在施工过程中,还应结合工程特点明确灌浆施工方法,为后期大范围施工提供指导;选择合理的施工方法、施工工序,进行严格施工管理才能为工程安全运行提供保障。因此在实际应用灌浆施工技术时,需要加强分析,通过合理应用技术,使工程建设达到预期目标。

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