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水利工程大壩基礎帷幕灌漿施工技術

來源:論文知識網作者:kaiting時間:2019-09-07 14:31

  摘要:隨著科學技術的突破式發展,中國水利工程也得到高速發展,而防滲技術是解決水利工程建設潛在風險的關鍵。重點探討了水利工程中帷幕灌漿技術在防滲施工中的運用,闡明了灌漿技術的技術要點,分析了帷幕灌漿施工過程中易發生的故障并提出了解決措施。

  關鍵詞:水利工程;帷幕灌漿;滲漏;水泥漿

  近年來,中國水利工程獲得了傲人成績,為工業發展、居民生活質量提升以及國民經濟進步等作出了巨大的貢獻。隨著大規模水利工程項目的建設,大壩結構的結構安全性和穩定性成為人們關注的重點。由于實際工程中大壩長期處于水中,受自然因素、建設技術的影響,容易出現滲漏的情況,進而影響建設質量,嚴重時甚至危及周邊居民安全[1]。因此,研究先進防滲技術是解決水利工程建設潛在風險的關鍵。

  1 帷幕灌漿技術及優勢分析

  1.1 帷幕灌漿技術

  帷幕灌漿技術指在地基上或者巖石層上進行鉆孔,之后向其內部灌漿(如水泥漿等),在灌人漿液的壓力作用下把開挖斷面和巖層周圍石縫里面的水分排出,而原來被水分填充的位置則被灌人的漿液占據,經過一定時間后,泥漿凝固,從而在巖縫位置形成泥漿和巖層緊密結合的結合體,且該結合體具有一定的強度,從而起到了防滲和加固強化的作用。

  1.2 帷幕灌漿技術優勢分析

  帷幕灌漿技術在水工應用中具有四大顯著優勢:實用性強、安全性高、穩定性強、經濟性強。利用帷幕灌漿技術,可以有效防止滲漏現象的發生,顯著提高工程建設中的施工效果,對巖層灌漿后,能夠很大程度上提高結構的強度,延長大壩的運行壽命。

  2 帷幕灌漿技術要點分析

  2.1 施工前準備

  2.1.1 地貌勘察

  依據工程項目前期提供的文件以及大壩現場的情況,對工程現場的水文地質及環境進行詳細勘察,收集確定灌漿工藝所需必要信息,如巖層構造、滲水性能、水質和流速等,用于灌漿工藝的設計和確認[2]。

  2.1.2 灌漿試驗

  在正式施工之前必須對施工場地用待用灌漿進行測試。依照測試得到的結果來驗證灌漿方案的可行性。利用不同的鉆孔距離、灌漿方法、檢測方法和標準等,比較試驗方案的效果,確保施工工藝的準確性。同時,也進一步確定施工軸線的位置、鉆孔深度、鉆孔距離、排數、排距。

  2.1.3 灌漿方案確定

  基于上述基礎條件,制訂安全、可靠的灌漿方案以及滲漏補強方法,確定灌漿的材料、工藝流程等,并通過詳細計算來確定灌漿位置和最優灌漿壓力。

  2.1.4 人員培訓

  對現場施工人員進行技術和安全培訓,詳細講解灌漿工序,增強安全意識,提高工程建設的質量和效率。

  2.2 帷幕灌漿材料 一般工況下主要使用常用的硅酸鹽水泥,然而如果遇到酸性較強或其他特殊的巖層環境,則會選擇耐酸或具有特殊功能的水泥種類。水泥性能要滿足GB 175或其他特種水泥的相關規范要求,同時其強度必須高于P0.32.5。水泥應存放在干燥房間防止結塊,同時水泥貯存時間不應過長。

  2.3 帷幕灌漿施工程序

  帷幕施工流程如圖1所示。

  2.3.1 鉆孔施工

  帷幕灌漿施工過程中,鉆孔工序是第一步也是尤為關鍵的一步,是灌漿工作的基點,決定著灌漿水平,影響著大壩建筑的可靠性。鉆孔前需要精準定位待鉆孔的位置和定位軸線,利用“兩點式”的方法固定鉆孔機,并利用輔助設備如羅盤儀對孔位、鉆孔機軸的垂度進行糾正,防止鉆孔過程中因為振動而導致鉆頭移位。

  2.3.2 鉆孔清洗

  在鉆孔結束后,必須對鉆孔進行水壓沖洗,清理鉆孔內泥土,防止因泥土過多而堵塞鉆孔,進而導致灌漿失敗,鉆孔沖洗必須待沖洗水澄清后結束。一般情況下,沖洗的時間至少應為30 min。沖洗水的壓力不應低于1 MPa,但也不宜過大,水壓不足可能會導致污泥殘留在孔內無法排凈,但是如果水壓過高又可能將鉆孔沖裂[3]。

  2.3.3 水泥漿制備和灌漿

  當鉆孔鉆到一半深度時候就開始制漿,按照特定的配比,采用集中式泥漿制備工藝制漿。泥漿制備過程中要防止出現水泥漿的離析情況,所以必須在泥漿制備完成后進行檢查,同時要對水泥漿的配置過程進行記錄。

  2.3.4 灌漿封孔

  灌漿結束后必須對鉆孔進行封堵,一般情況下采用分段壓力封孔法。將水灰比為1:2的濃漿注入鉆孔,停留3d后,在鉆孔頂部遺留的空隙加入黏土填實并壓緊,至此,灌漿封孔結束。

  2.4 帷幕灌漿質量檢驗

  待帷幕灌漿結束后,必須對灌漿的質量進行檢驗,以保證最終水工大壩的安全性及穩定性。主要質量檢查項目如表1所示。檢驗過程中,需要對水壓實驗、成果文件、施工記錄的等進行評定,其中檢查孔數不低于鉆孔總數的l0%,在灌漿結束14d后對孔壓進行檢驗,主要針對巖層情況惡劣的位置進行重點檢查。當發現孔偏斜嚴重、透水率超過設計要求的1.5倍、不合格段集中等情況,則認為檢驗不合格。

  3 帷幕灌漿過程故障及措施分析

  3.1 帷幕灌漿故障分析

  在帷幕灌漿施工過程中,發生最多的故障是孔偏斜嚴重的情況,其成因復雜,嚴重影響灌漿質量。

  3.1.1 客觀原因

  地質惡劣。在惡劣地質上進行灌漿操作時,由于巖石層的力學性質復雜,會導致鉆孔偏移。比如當作業位置地質松散時,由于松散層活動性越高,當鉆孔較粗時,則松散層無法對鉆孔機形成有效位置控制,而松散層越厚,則鉆孔方位越容易被改變,因此偏差越嚴重[5]。

  3.1.2 主觀原因

  操作工序不恰當。在鉆孔過程中,如果施加壓力過猛,導致鉆桿彎曲,將會導致鉆孔偏離原方向。當鉆頭磨損嚴重,由于鉆頭向巖層切入不穩定,也易出現鉆孔偏移現象。此外,在松散巖石層上作業時,過高的沖洗壓力和沖洗水量都會導致鉆孔孔壁破裂,從而使鉆孔歪斜變形。

  技術條件不恰當。鉆孔機的立軸沒有調整好垂直度,會直接導致孔斜,尤其是當鉆孔機的立軸高度過高或受損時,會在鉆孔過程中擺動加大,致使鉆頭的穩定性在鉆孔過程中變差。

  3.2 灌漿故障解決措施

  3.2.1 使用短鉆具

  當巖層為松散層或者覆蓋層很厚的情況時,利用短粗的鉆孔器具可以有效改善鉆孔偏斜的情況。使用短粗鉆具時,要輕壓力滿轉速行進,當孔偏斜程度已修正至合理值,則恢復使用原先的鉆具。但是如果偏斜仍較嚴重,則改用長粗型鉆具進一步修正,直至達標。

  3.2.2 擴孔修正

  當鉆孔尚淺時及時發現孔斜的情況,可以采用長粗鉆孔具,該鉆具直徑較原鉆具大一個級別。使用該鉆具從孔口部位開始下鉆擴張原孔,修正斜孔的方向。

  4 結束語

  帷幕灌漿技術是水利工程大壩建設中的關鍵技術,能夠解決水利工程建設中巖層的滲漏問題。在水利工程帷幕灌漿施工過程中,要重點關注漿技術的技術要點,通過合理地設置鉆孔位置、適當地沖洗鉆孔、準確的制漿和灌漿操作以及最終嚴謹的質量檢查,同時通過措施預防施工過程中易發生的故障,能夠有效確保灌漿施工的安全、可靠,推動水利工程的穩定運行,進一步推進國民經濟的快速發展。

  參考文獻:

  [1]李子明.解析水利工程施工中帷幕灌漿技術[J].江西建材,2013( 6): 153-154.

  [2]楊國軍.灌漿技術在水利水電工程大壩施工中的應用[J].工程技術與應用,2017( ll):94-95.

  [3]婁利華.水庫大壩灌漿施工技術與防滲加固處理研究[J].湖南水利水電,2016 (6): 74-76.

  [4]程雪源,車強.水利工程基礎帷幕灌漿施工技術[J].農業與技術,2013( 33):40-49.

  [5]秦孝才.水利工程建設中帷幕灌漿技術應用[J].中國新技術新產品,2010( 20):99.

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