水利工程中帷幕灌浆施工工艺探讨徐统传

发表时间:2020/5/28   来源:《工程管理前沿》2020年第7期   作者:徐统传 王志发
[导读] 水利工程关乎社会民生,是社会主义现代化建设的重要内容,尤其是在可持续发展背景下,打造高质量的水利工程,有助于带来可观的经济效益和社会效益。
        摘要:水利工程关乎社会民生,是社会主义现代化建设的重要内容,尤其是在可持续发展背景下,打造高质量的水利工程,有助于带来可观的经济效益和社会效益。帷幕灌浆施工技术作为一种前沿的施工技术,在水利工程施工中广泛应用,操作原理简单,可以有效的缩短施工周期和施工成本,提升工程施工效率。在工程基础施工中,在岩层帷幕钻孔,将泥浆浇灌到孔洞中,泥浆凝固后形成帷幕防水层,可以大大提升水利工程的防水效果,降低渗漏可能性。相较于传统的施工技术,帷幕灌浆施工技术优势突出,促使施工活动高效展开,提升施工效率和施工质量。
关键词:水利工程;帷幕灌浆;施工工艺
引言
        随着我国水利水电事业的进行,为了减少泄漏,为了减少地层中的机械蚕食和坝底压力,确保坝基、桥台的稳定性等大坝渗流问题,越来越多的人使用帷幕灌浆。随着工程实践的增加,部分坝基帷幕灌浆防渗能力随着时间的推移逐渐出现衰减现象,许多帷幕防渗能力因衰减而失去作用,部分影响大坝安全,造成重大经济损失,因此提高帷幕灌浆耐久性的方法对确保大坝安全具有重要意义。本文总结了影响水泥灌浆帷幕耐久性的因素,分析了水泥灌浆帷幕抗渗性衰减的原因,结合国内帷幕灌浆的现状,提出了提高水泥灌浆帷幕抗渗性的措施
1帷幕灌浆法简介
        大坝的防渗处理,山区水库基本上都选择帷幕灌浆处理地基以及坝肩等渗漏部位,具有很好的防渗效果,目前在水利工程中广泛使用。而帷幕灌浆就是用钻孔机械(回旋式、冲击式、回旋冲击式)在大坝帷幕灌浆轴线上按照设计孔位造孔,冲孔洗孔合格后利用柱塞泵将设计比级的水泥浆用一定的压力注入到灌浆孔中,通过水泥浆在裂隙中的填充连成一道连续的挡水幕墙,降低坝基的渗流以及坝基的扬压力,从而确保大坝的稳定性。
2.水泥灌浆帷幕防渗能力衰减的原因
        2.1设计参数不合理
        帷幕灌浆孔的布置、质量标准、灌浆材料和浆液、主要施工方法和施工参数等是保证帷幕质量和耐久性的前提。目前国内大坝帷幕灌浆设计参数基本上是在早期地球物理洞的基础上设计的,但在灌浆施工前通过灌浆试验进行了验证,但一般是通过选择个别部分来完成的。此外,由于工程水文地质条件的复杂性,部分设计参数未在其他部分应用,工程质量差,影响了帷幕防渗能力
        2.2注浆量大的问题
        在帷幕灌浆过程中出现注浆量持续较大时可采用低压限流、间接灌浆和浓浆方式来进行,然后检查灌浆过程中有无浆液出漏点,若有则需要对其表面进行封堵。对一些注浆量明显异常的孔可加入水泥砂浆、水玻璃、锯末等,采用低压限流灌注0.5∶1比级的水泥浆液,从而保证水泥浆液的有效扩散,形成连续的挡水幕墙。
        2.3灌浆压力不足
        灌浆压力也是影响帷幕密度的重要因素之一。实验比较分析表明,在挤压过滤水的条件下,浆液形成的水泥石的密度和强度远远大于在静态条件下自由脱水的浆液形成的水泥石的密度和强度。如果灌浆的压力足够大,持续时间足够长,则稀释水形成的水泥石的密度和强度将不亚于更厚的稳定性浆。相反,如果灌浆压力不够大,期限不够长,则浆中产生过多水的出血通道会导致混凝土石的孔隙率、不透水性、低强度等缺陷,由此可见灌浆压力的大小和持续时间对帷幕的贴近度有很大影响。
3.提高灌浆帷幕防渗能力的措施
        3.1清理孔洞和裂隙
        在钻孔后,应对孔洞和裂隙充分清洗,避免杂质影响到后续施工质量。可以选择压力水脉动力冲洗孔洞和裂隙,如果清洗效果较差,可以多次冲洗。如果冲洗情况与实际需求相背离,选择风、水成冲洗循环方法,为后续的施工活动奠定基础。需要注意的是,在这个过程中需要严格控制水冲洗压力,灌浆压力保持80%左右,冲洗压力维持在1MPa左右。使用风冲洗压力,保持灌浆压力50%左右,冲洗压力控制在0.5MPa左右。孔洞冲洗是一个连续的过程,每次在30min左右,裂隙冲洗则维持10min,冲洗后检查是否冲洗干净。


        3.2测量放线
        在水利工程施工中,编制合理的施工方案,首要一点是对施工区域进行充分的地质勘察,了解施工区域的地质条件、水文条件和环境条件,使用全站仪测量放线,把握控制点,确定施工高程,确保灌浆施工活动顺利进行。在确定灌浆轴线后,使用钢卷尺来测量确定灌浆孔位,获取数据后计算孔深。为了确保计算结果精准可靠,应该对计算结果反复核对和计算,为后续的施工方案编制提供可靠依据。
        3.3钻孔冲洗、压水试验
        钻孔冲洗,采用钻杆作为灌浆管,在安装紧固孔口封闭器之前,启动灌浆泵,向孔内通入大流量水流,至孔口回水清净或冲洗时间≥5min即可结束。钻孔冲洗结束后,安装紧固好孔口封闭器,即可进行压水试验。先导孔各孔段标准压水试验采用单点法,其余灌浆孔各孔段压水试验采用简易压水法。压水试验压力为灌浆压力的80%,压水时间20min,每5min测读一次压入流量,取最后的流量值作为计算流量,并计算覆盖层灌前透水率q(Lu)。
        3.4现场生产性试验
        为保证大坝左右岸坝肩覆盖层防渗帷幕结构的长期安全、可靠运行,现场首先选择地质条件具有代表性的区域,进行覆盖层帷幕灌浆现场生产性试验。2011年09月05日-2011年10月19日,二级水电站左岸上坝公路覆盖层帷幕灌浆现场生产性试验全部完成。试验最终确定了:适宜的钻灌施工设备;钻灌施工方法、施工工序、质量检查方法和灌浆质量标准等重要施工技术参数。大坝左右岸坝肩基础防渗帷幕施工顺序为:先施工上部覆盖层帷幕,后施工下部基岩帷幕。大坝覆盖层帷幕灌浆施工工序为:钻孔→钻孔冲洗→压水试验→灌浆→封孔→质量检查。
        3.5注浆量大的问题解释
        在帷幕灌浆过程中出现注浆量持续较大时可采用低压限流、间接灌浆和浓浆方式来进行,然后检查灌浆过程中有无浆液出漏点,若有则需要对其表面进行封堵。对一些注浆量明显异常的孔可加入水泥砂浆、水玻璃、锯末等,采用低压限流灌注0.5∶1比级的水泥浆液,从而保证水泥浆液的有效扩散,形成连续的挡水幕墙。
        3.6固结灌浆处理方法
        固结灌浆按分排分序加密的原则进行,灌浆一般分两个次序,按Ⅰ、Ⅱ序依次施工。例如,灌浆部位存在临空面,则先进行周边灌浆封闭。固结灌浆采用有盖重方式施工时,盖重层厚度要满足设计要求,有盖重灌浆的钻孔和灌浆在相应部位混凝土达到50%设计强度后进行。在灌浆施工过程中,应对坝体横缝、混凝土冷却水管进行通水,防止固结灌浆浆液串入缝面或钻断冷却水管,造成横缝或冷却水管堵塞。根据大坝结构特点,基础廊道(包括灌浆廊道、排水廊道等)附近固结灌浆孔应尽量在廊道形成前完成,若与廊道混凝土施工相互影响时,经监理人同意,可移至廊道外或后期在廊道内施工。各部位固结灌浆完成后,其相应的质量检查(包括检查孔压水试验和声波测试等)安排在合适的混凝土层面或者在廊道内进行。
结束语
        当各种不同的坝体或地基材料不同时,接触带可能出现的破坏形式也有所不同,那么在处理设计时应考虑不同的坝型、坝基、当地材料、施工条件等因素,采取一种或多种处理方法相结合的处理措施
参考文献
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