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摘要:水利水电工程建设过程中的地质条件与设计、施工方案的选择紧密相关,相关研究学者对复杂地质环境下的水利工程设计进行了深入研究,尤其是当前随着社会经济实力的提升,工程机械设备作用能力得到显著提高,例如在高水头、长引水的隧洞水利工程施工中,得到广泛应用。在水利工程建筑物施工的过程中,固结灌浆技术应用广泛,尤其在隧洞灌浆中,主要可分析低压和高压灌浆,随着社会经济和水利工程技术的发展,大部分工程均采用高压灌浆工艺。
关键词:隧洞工程施工;灌浆法加固;质量措施
1灌浆主要工艺及施工流程
(1)制浆系统的合理布置。在灌浆之前,需要整体的制浆系统进行合理设计,并对位置进行科学布置,在设计及布置的过程中,主要以不影响实际交通为主,实现采购人员进出材料的有效性、有序性,为搬运设备及材料等提供有效的运输控制,确保灌浆系统及平台具体位置的布置符合相关规范的要求。
(2)钻孔灌浆作业平台的搭设设计。在钻孔灌浆作业平台的搭设的过程中,应首先遵循灌浆作业的便利化,主要使用钢管结构材料,并形成移动形式的有效的平台结构,在搭设5cm 木板结构形成钻孔灌浆平台结构。
(3)钻孔设计。钻孔的过程中应首先采取钻机结构、圆盘钻结构及手风钻钻孔结构等,同时孔径结构及孔向应符合相应的偏差,确保辅助性测量纠编控制的合理性、科学性。在钻孔结束以后,可实现对应的压力系统及结构能够符合孔内结构的冲洗的干净,对应冲洗的压力应设计为1.0MPa,直到回水清净为止。同时要保证钻孔结构冲洗和裂缝冲洗的稳定性。
(4)灌前简易压水试验。为了实现有效分析将灌浆结构的稳定性,灌前结构可采用压水试验的方式,压力值应控制在1.0MPa。采用单点法的压水试验,在稳定的水压下,能够实现最大值与最小值的终值在10%以内。
(5)灌浆方法。灌浆方法主要采用的是环内分序逐排灌注的方式,并结合相应施工流程、施工模式等,对环内的单号孔1次序和双号孔的2次序进行合理应用。在加密孔的不同次序中,应按照灌注前的压水试验,合理分析压水孔段结构的稳定性,并利用联合灌注的方式,尽量保障整体结构能够实现两个孔对称的方式。在此灌浆法中,应禁止出现两个相邻的灌浆孔结构中进行联排灌浆的方式,同时应控制小范围内的混凝土受压过大现象的影响。
(6)灌浆压力的控制。灌浆压力的控制过程中,要严格的依据相关设计、施工规范,结合实际的工程应用情况,将灌浆压力实现分级控制,主要对升压速度、灌浆的压力控制等参数进行设计。首先,作为灌浆开始的压力,并按照施工现场的实际状况,进行逐级升压的方式,每实现压力的升级都要将压力控制在1.0 MPa以内,同时升压的速率应控制在0.5MPa/min,当达到最终的升压数值以后,压力稳定;达到30 min 后,结束对应灌浆操作。在压力上升的过程中,应加强抬动过程中的变形情况,确保抬动过程中的变形观测值、自动报警值等能够符合相关设计和施工规范的要求。
(7)灌浆结构及封孔处理。灌浆施工结束的主要标志位,压力值达到后,并且持续稳压状态在标准值后,再选择结束灌浆。灌浆结束以后,为减少初期的回弹,应尽量阻止岩石裂缝中的浆液出现回流的现象,及时进行封孔处理。
2水工隧洞渗涌水问题
根据水利水电工程的特点及建设条件,过水建筑物多采用隧洞这种结构型式,如导流洞、泄洪洞、引水发电洞、水库放空洞及输水隧洞等。当前我国已建成的水工隧洞常会面临渗水问题,渗水隧洞所占比例较高。
衬砌后的水工隧洞渗漏一般为衬砌混凝土结构渗水,施工缝、结构缝渗水等。雨季渗水点多且渗水较为严重,枯水季节相对渗水较轻。衬砌混凝土结构渗水中,有的为局部点状渗水,有的为线状、片状滴水、淋水及环状渗、淋水,也有自下向上涌水、射水,更多的表现为表面沁水;结构缝及施工缝则表现为沿缝间渗水。
3水工隧洞渗漏危害
地下水穿过混凝土或施工缝、变形缝渗入洞内会引起较大危害,主要包括以下几个方面。(1)渗水带走了渗水通道及其附近的水泥砂浆,出水量大,特别是多点及片状出水更是引起大片区域水泥砂浆被带出,在混凝土内形成永久排水通道,并导致渗水位置混凝土密实性降低甚至形成架空结构,使混凝土产生冷缝。衬砌混凝土结构完整性和安全性因此受到影响。
(2)隧洞衬砌施工完成后、运行前,隧洞渗漏造成衬砌混凝土钙化淅出,涌水通道逐渐增大;工程投入运行后,随着混凝土不断钙化淅出,钢筋锈蚀,混凝土内部空洞越来越大,可能引起基础失稳,结构破坏。
(3)渗水带走止水条、止水带两侧混凝土中水泥等胶凝材料,导致止水无法发挥应有的效果,且缝面渗水越来越严重。
(4)隧洞输配水时可能造成内水外渗,输配水工程的渗漏量过大,严重时会引起边坡、山坡失稳,引发安全事故。
(5)地下水向洞内排泄,区域地下水位下降,可能导致当地居民饮水困难。对于供水工程,可能造成饮用水污染。
4 灌浆孔布置方案及施工工艺研究
4.1 方案布置
灌浆孔一般采用梅花形或三角形布孔。为保证灌浆范围的紧密搭接,防止漏灌,以及结合区域地质情况,此次灌浆采用三角形布孔,根据压水试验的结果和压水过程中的现象,垂向裂隙方向压水影响半径>2m,顺向裂隙方向层压水影响半径>2.5m,考虑到浆液具有黏度性和流变性等特性,故将浆液的扩散半径 R 定为1.5m,孔距 L取值应在R-2R之间,孔距取1.5R,考虑到顺裂隙发育大于垂向裂隙方向,故排距设置为1.7R。由灌浆前的压水试验得知,地层完整程度较差,渗透性由于地层情况不同主要在10-30Lu之间,透水性强。在压水试验中,压水的影响半径为2-10m,裂隙发育,水流顺畅。
通过在压水试验孔内的灌浆得知,该地段普通水泥浆液扩散范围较大,且在地下水作用下浆液凝固效果差,故本次试验采用水泥黏土浆液,综合考虑到地层渗透性和浆液的黏度变化,将浆液的扩散半径定为1.5m,孔距为 2m,排距为2. 5m。
4.2 施工工艺研究
本次灌浆采用孔口密封,自上而下的大循环式灌浆方法,共设置灌浆孔5个,两序灌浆,一序灌浆孔3个,二序灌浆孔2个。按照设计灌浆孔共两排,为保证灌浆的质量及对裂隙的有效封堵,可以采用两序灌浆,如有必要,可能进行三序孔的施工。采用两序灌浆主要是充分利用浆液的扩散半径,第一序灌浆使地层中的大孔隙和部分小孔隙被填充,第二序灌浆是对第一序灌浆的补充和加密,采用这种方法能够有效的封堵裂隙,同时提高浆液的利用率。
5灌浆防渗加固效果检验
本次压水检测位于灌浆试验区内,灌浆影响区总面积约48m2,根据《水利水电工程钻孔压水试验规程》SL31-2003 相关条例。根据现场灌浆数量,设置压水孔构成的封闭三角区域中心,目的是检测浆液搭接区域的地层填充情况。
6结语
综上所述,在隧道施工中,最常见的加固施工办法就是灌浆法,这种施工方法操作便捷,容易掌控,而且投入的资金少,处理效果相当好,因而备受青睐。文章对灌浆法加固技术进行了探讨,研究了该技术的施工要点,可为今后类似工程的施工提供可具参考的价值资料,从而促使我国的隧道工程质量的有效提升。
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