灌浆技术在水利水电工程大坝施工中的应用

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  摘 要:近年来,随着水利工程项目的不断增加,由于水利工程对基础的要求较高,不仅要具良好的防渗水性,而且还要具有很好的抗震性能,所以灌浆施工技术经常会应用到水利工程大坝施工中。文章对灌浆施工技术在水利大坝工程中的应用进行了分析,并对其施工方法进行了具体的阐述。
  关键词:水利水电;灌浆技术;大坝施工;应用
  中图分类号:TV文献标识码: A
  
  一、水利水电大坝工程中灌浆材料的选择
  
  不管选用何种灌浆技术,正式施工前期都要做好灌浆材料的选择,控制好材料的性能与质量。灌浆材料的选择与使用应当满足以下几项基本要求:浆液在受灌的岩层中应具有良好的可灌性,即在一定的压力下,能灌入到裂隙、空隙或孔洞中,充填密实;浆液硬化成结石后,应具有良好的防渗性能、必要的强度和黏结力;为便于施工和增大浆液的扩散范围.浆液应具有良好的流动性;浆液应具有较好的稳定性,析水率低。盐基灌浆以水泥灌浆最普遍。灌入基岩的水泥浆液,由水泥与水按一定配比制成,水泥浆液呈悬浮状态。水泥灌浆具有灌浆效果可靠、灌浆设备与工艺比较简单、材料成本低廉等优点。
  
  二、水利水电工程灌浆技术常见的类型
  
  1、帷幕灌浆
  帷幕灌浆是灌浆三种常用方式中的其中一种,基本原理是将帷幕布置到靠近迎水面的坝基内,使其形成一道防水防渗墙,以此提高坝基的抗渗性,避免坝基渗漏。帷幕灌浆在水利工程中应用时间很久,灌浆深度由工程地质条件决定,有的水利工程会将帷幕灌浆深度设置为百多米,为坝基抗渗性的提升奠定了基础。帷幕灌浆常用方法为单孔灌浆,该灌浆方式在具体实施时需要应用较大的灌浆压力。水利工程岩基帷幕灌浆一般在蓄水之前实施,这样能更好的保证岩基灌浆质量。与其他灌浆处理技术相比,帷幕灌浆的工程量更大,且该技术在具体实施时容易与坝体施工产生时间上的冲突,需要提前做好施工时间安排。一般情况下,帷幕灌浆工作会在坝基灌浆廊道内部进行,这样更利于实现坝体上升与岩基灌浆的施工同步,可加大灌浆压力,提高灌浆质量。下面详细分析了帷幕灌浆施工的技术工艺流程:
  (1)施工测量
  必须依据相应的信息资料进行精确测量。测量过程中还要进行动态的控制,实时检查相关数据,确保所有数据精确到位,测量工作对于钻孔的分布进行了设置。
  (2)布置灌浆孔
  按照设计的要求进行防渗墙轴线上的灌浆孔布置,分序列进行,孔间距在2m左右。布置灌浆孔需要满足多项参数要求。
  (3)开挖成孔
  清理并平整场地,根据现场的情况来铺设地板并用方形木材搭设钻孔平台,接着安装钻架并且将钻机摆放到位。钻机要稳固而端正的安放好,而且必须保持钻杆、灌浆孔同钻机平台的三个中心点形成一条直线;完成钻机的安防之后,进行试钻和试机操作,等到了解了钻机的供水、供电和动力等所有的系统和设备都正常运行,然后开始进行钻进工作;仔细认真检查所有钻具、钻杆和其它相关钻进零部件等,严格禁止有弯曲变形等情况的钻具和钻杆投入使用,各个部位接头必须做到牢固而且要保持其良好的同心度,接着才能进行钻孔。
  (4)、冲洗缝隙和压水试验
  完成帷幕灌浆技术的成孔后,需要使用导管使大流量高压的水流自孔底向孔外一直进行冲洗,不断进行孔壁的冲洗。完成了缝隙的冲洗之后就需要进行压水试验,其一般采用单点方法进行,同样设置压力为该段灌浆的压力8 成,并且< 1MPa。
  (5)、灌浆施工
  帷幕灌浆的施工一般使用自下到上分段的方式进行。施加规定的压力作用,在注入率< 0.4L/min的时候,需要继续进行半小时的灌注,或者< 1L/min的时候,需要继续进行1h的灌注,这样灌浆操作完成。
  (6)、密封孔洞
  全孔灌浆完成之后,使用配合比5∶1的水泥浆以置换出孔洞内部浆液并且将孔内灌浆管取出,接着用同样配合比的水泥浆运用更大的灌浆压力完成0.5h的纯压,全部过程做好灌浆的记录工作。
  2、固结灌浆
  固结灌浆处理的目的与帷幕灌浆处理相同,都是提高岩基的整体性与强度。水利工程岩基施工中,如果岩基的地质条件比较好,则固结灌浆部位要选择上、下游应力比较大坝基。如果地质条件比较差,灌浆部位则选择全部坝基,对坝基整体进行固结灌浆。固结灌浆的深度一般控制在5-8米,有的工程因施工需要,会将固结灌浆孔的深度设置为15-40米,此做法也是可行的。固结灌浆常用施工方法为群孔冲洗法和群孔灌浆法。
  水利工程大坝施工可选用的固结灌浆部位为坝基混凝土,这样做的最大作用是防止基岩表面出现冒浆现象。固结灌浆期间同样需要控制灌浆压力,尽量加大灌浆压力,以优化灌浆效果。灌浆施工中如果遇到基岩较硬情况,可以直接在基岩表面实施无混凝土压重灌浆,以加大工程施工速度。如果选用钻孔灌浆方式,则必须等到基层表面混凝土强度满足设计强度的50%之后,再开始正式灌浆。
  3、接触灌浆
  其目的是加强坝体混凝土与坝基或岸肩之间的结合能力,提高坝体的抗滑稳定性。一般是通过混凝土钻孔压浆或预先在接触面上埋设灌浆盒及相应的管道系统,也可结合同结灌浆进行。接触灌浆应安排在坝体混凝土达到稳定温度以后进行,以防止混凝土收缩产生拉裂。
  
  三、灌浆施工技术在水利水电大坝工程中的应用
  
  1、灌浆施工技术在岩溶地区的应用
  在岩溶地区进行地基处理时,并没有统一的施工经验,在施工时多数情况下是根据施工经验或是借鉴以往相类似工程的成果来进行施工,同时在施工中将大坝施工中分为无填充的大坝施工和有填充的大坝施工两种,对于有填充的大坝础施工技术要求的更加严格一些,而对于大坝施工技术的选择通常会根据岩溶的深度和大小来进行决定。
  1.1使用高压灌浆技术对岩溶地区实施大坝灌浆。在有填充物施工过程中,往往会采用不冲洗高压灌浆方法,这样可以确保填充物更加密实,确保大坝更加具有良好的稳定性和防渗水性。同时,利用不冲水高压灌浆时,其水泥浆在向土壤渗透过程中会呈现出网状结构,在这种情况下,就有效的保证了大坝的稳定性,而且抗劈裂能力也较强。
  1.2使用高压旋喷灌浆技术对岩溶地区实施大坝灌浆。在岩溶地区进行基础处理时,也可以采用高压旋喷灌浆技术进行施工,这种施工方法是利用机械钻机来进行施工,在钻井的头部装有特殊的喷嘴,这样在高压泵作用下,钻机伸入土层中预定的深度时,则会边上提邊进行水泥浆的喷射,这样一边导致周围的土层受到了破坏,一边在喷身过程中水泥浆会与破坏的土层进行良好的搅拌,这样在水泥浆凝固后则会在地下形成一个结实的桩体,确保了大坝的稳定性和强度。
  1.3使用灌浆技术对浅层含岩溶地区实施灌浆。在岩溶地区进行施工时,如果处于浅层含岩溶地区,则由于岩溶深较浅,所以在进行处理时则可以将岩溶内部的沙土全部挖掘出来,然后利用水泥砂浆进行回灌,从而确保坝基的稳定性。
  1.4使用灌浆技术对深层岩溶地区实施灌浆。对于超过五十米以上岩溶深度时称为深层岩溶,对于深层岩溶进行处理时,如果利用高压旋转技术进行灌浆则会给施工带来较大的难度,所以在这种情况下通常会选择普通的灌浆方法,这样就可以在灌浆过程中将水泥浆向深层岩溶灌注,而且在灌注时对深层填充物产生较大的排挤作用,这样水泥砂浆则会进入于填充物的内部,并有效的与其实现结合,并快速实现硬化,更好的保证了基础的稳定性。
  2、吸浆加大的水利工程的灌注方法
  在岩溶地区进行水利工程施工时,遇到岩缝是较为常见的现象,需要利用灌浆来对岩缝进行有效的处理,通常在进行岩缝灌浆时对水泥浆的使用量较小。但往往在施工过程中会遇到岩缝大量吸浆的情况,这多数情况下都是由于岩缝特殊的地质条件所导致的,吸入的大量砂浆可以流入到别的地方,也可能会从灌浆区附近的地表处溢出,出现大量吸浆情况出现时,水泥浆则会处于始终无法满足的情况,利用正常的施工工序无法对这种情况进行处理,所以需要采取必要的措施来解决。通常情况下处理措施有以下几种:
  2.1采取限流措施。限制单位时间内对岩缝关注砂浆的体积,一般情况下,应该将灌注的速度降为10-15L/min,采取限流的目的是减小砂浆在岩缝中的流动速度,从而使灌入的砂浆快速沉淀并凝结。
  2.2采用降压处理法。这种方法就是通过对灌浆时的压力进行降低,避免砂浆流动速度过快,使砂浆处于自然流动状态下,而且在自然流动过程中不断的进行凝结,当砂浆在岩缝中不在流动时适量增加压力,然后可按照一般的工序进行灌浆。
  2.3采用多次灌浆法。在对岩缝进行灌浆操作时,对于灌浆时间上有具体的要求,以这超过8小时为宜,而且在灌浆过程中利用多次间歇进行进行,即灌浆结束后停歇一会再接着灌浆,具体在两次灌浆中间间隔多长的时间,要根据具体的工程实际需要来进行确定。
  结束语
  在利用灌浆施工技术对水利大坝工程进行处理时,各种灌浆技术都存在着自身的优缺点。所以在施工时,需要因地制宜进行,根据各地的特点来进行灌浆技术的选择,也可以将多种灌浆技术有效的进行结合,从而更好的在施工中发挥其有效的作用。
  参考文献
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