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浅谈水利工程灌浆施工
来源;南宁路路畅建筑工程有限公司 www.t9w.cn    浏览:    发布日期:2019-03-07
  引言:灌浆施工过程是一个复杂的系统工程 ,灌浆质量的好坏直接影响水利工程的成败。由于灌浆工程属隐蔽性工程, 情况复杂,千差万别,灌浆材料和施工种类较多,在灌浆施工技术应用到水利工程中时,应根据工程的实际情况采取正确的材料和方法,并在施工过程中逐步了解地质条件和灌浆效果,在灌浆过程中进一步修改、补充和完善灌浆工艺,以保证水利工程的整体施工质量。
   1灌浆材料
   1.1水泥灌浆
   水泥灌浆具有胶凝性好、结石强度高、施工方便、成本低等特点,因此在水利灌浆工程施工中得到了广泛的应用。为了保证工程的质量,要求用颗粒细、稳定性好、胶结性强、耐久性好的水泥作为灌浆水泥。主要用硅酸盐大坝水泥或普通硅酸盐水泥,当然如果情况特殊,也可采用特种水泥如抗酸水泥等。水泥的细度是决定灌浆效果的重要因素。灌浆的生效,要求水泥颗粒的粒径要小于裂隙宽度的1/3~1/5。因为细粒水泥的浆液较为稳定,不易沉淀分离,水化反应充分,强度高,胶结牢固,而且更易于灌入细小的裂缝。而如果裂隙较大,则可以掺入一些砂、粘土及拌煤灰等惰性材料。
   1.2粘土灌浆
   遇水能迅速分解,吸水膨胀并有一定的稳定性和粘结力的粘土,才符合灌浆粘性土的要求。灌浆用的粘土浆,一般将土料浸泡、搅拌、筛滤净化之后拌制而成。为改善浆液的胶结性能,提高结石强度,加速固结,且在水下也能继续凝固,帷幕灌浆,一般多采用水泥粘土浆,而较少用纯粘土浆。浆液的配比是根据帷幕的设计要求而定的。
   1.3化学灌浆
   化学灌浆以高分子为主要材料配制而成的溶液作为浆液,是一种新型的灌浆。化学浆液具有较好的防渗、堵漏和补强加固功能,常用的化学灌浆材料有环氧树脂、水玻璃、铬木素、甲凝、丙凝和聚氨院浆液等。但是,由于化学灌浆材料大多带有毒性,会污染环境,而且施工工艺复杂,价格也较贵,所以在使用上受到一定的限制。
   2岩基灌浆
   岩基灌浆有固结灌浆、帷幕灌浆和接触灌浆这三类。固结灌浆涉及的平面范围大,孔深一般在5-10m之间。其目的是将坝基裂隙岩石胶结起来,以提高其整体性、均匀性和承载能力。帷幕灌浆是在坝基偏上游部位进行1~3排深孔灌浆,充填和胶结裂隙,构成一道不透水的帐幕,可以减少坝基渗漏,并降低坝底扬压力。为加强结合,提高坝体的抗滑稳定性,防止岩面集中渗漏并增加岩基表面的固结强度,一般采用接触灌浆,即在坝体与岩基的结合面上进行灌浆。灌浆施工一般可以分为钻孔、冲洗、压水试验、灌浆四个工序。
   2.1钻孔
   灌浆孔一般用回转式钻机钻成,孔深小于10m的,也可用风钻或架钻进行。
   因为钻孔的质量直接影响着灌浆的质量,因此,为保证灌浆的质量,就要确保孔向、扎深的设计符合要求,保证钻径上下均匀,孔壁平整,这样可以使灌浆塞易于卡紧,而且在灌浆时不会产生返浆。而且如果钻孔的岩粉细屑少,就可以减少堵塞孔壁裂隙的情况。而钻孔方向不能偏斜,钻孔深度也要达到标准,否则帷幕灌浆可能会出现缺口,留下漏水通道,会大大降低防渗的效果。
   2.2冲洗
   因为钻孔后会有岩粉残留在孔底和孔壁上,因此为了保证灌浆的质量,必须对岩层裂隙和孔洞进行冲洗,把岩粉冲出孔外。冲洗顺序应是先冲洗钻孔,再冲洗岩层裂缝。为了提高冲洗效率和质量,可以用压力水冲洗。如用压力水和压缩空气轮流冲洗或混合冲洗。在冲洗时,应该注意把冲洗的压力控制在同孔段灌浆压力的80%左右,尽量避免引起裂缝扩张和岩层的松动、变形,钻孔冲洗装置如图1所示。
   一般来说,为了让孔内回水的流速可以有效的将留在孔内的岩粉冲洗干净,可以采用风、水联合冲洗或由导管通入大流量水流从孔底向孔外冲洗的方法。当地下水位高时,也可使用扬水冲洗,即将钻孔敞口而将通气管宜插孔底,压入高压空气,顺利实现清洗工作。而在冲洗岩层裂缝时,可以采用单孔和群孔冲洗这两种方法。单孔冲洗,可以将充填挤到灌浆范围以外或沿裂隙冲出地面。而群孔冲洗是同时对几个孔压入水或气,使孔间裂隙中的充填物从敞口孔中带出地面。为了提高冲洗效果,可在冲洗液中加入适量化学药物如碳酸钠、氢氧化钠、碳酸氢铀等,以促进泥质充填物的溶解。
   2.3压水试验
   为了给岩基灌浆的施工设计提供必要的依据,可通过单位吸水率的测定来了解岩层的渗透性能,即在灌浆前进行压水试验。而在灌浆后,也可以通过压水试验,检查灌浆的质量和效果。
   3灌浆施工
   3.1灌浆方法
   以灌浆时浆液是否部分返回地面和重复使用为依据,灌浆方法可以分为纯压式和循环式两种,如图2所示。
   纯压式设备简单,操作方便,只需采用单根灌浆管,在浆液压入钻孔后,完成在间缝隙的扩散,但其浆液流速小,如果灌浆材料是粒状,则会容易产生沉淀并堵塞岩隙和管道,影响灌浆质量。在吸浆量大,有大裂隙存在和孔深不超过12~15m,以及化学浆材都是稀溶液,中途沉淀情况较少的情况下,一般都采用纯压法。而循环式灌浆法则多用于水泥和粘土灌浆,就是把浆液压入钻孔后,让一部分进入岩隙,另一部分则由回浆管返回拌浆筒中搅拌后再用。使用这种方法可根据进浆与回浆浆液的比重差值,判断岩层吸浆情况.而且浆液始终保持循环流动不沉淀,撵浆效果也比较好。
   而按照灌浆顺序,灌浆方法又可分为四种:全孔一次溜浆法、自上而下分段灌浆法、自下而上分段灌浆法和综合灌浆法。
   ①全孔一次灌浆法。这种方法施工简单,就是将灌浆孔一次钻至全深,灌浆塞置于孔口,一次完成全孔灌浆。但这种方法的灌浆效果较差,使用范围也较窄,仅适于孔深不超过lOm、岩隙少、透水性不大的情况。
   ②自上而下分段灌浆法。就是将孔深分为段长3~5m的若干段,自上而下钻一段灌一段。在上一段浆液凝固后再钻并灌下一段。如此反复,直至完成。如果地质条件差、岩层破碎、竖向节理裂隙发育,而且灌浆质量要求较高,就采用这种方法。这种灌浆方法可以根据段深的加大,不断地增加灌浆压力,提高灌浆质量,而且当上部灌实后形成完整结石后,在灌下部时,地面也不会冒浆,岩层不会被抬动。此外,采用分段钻灌,进行分段压水试验,更有利于判断各段灌浆质量。但是由于钻机移动次数较多,钻孔工作量大,持凝时间长,所以工作效率低。
   ③自下而上分段灌浆法。即一次将孔钻至全深,然后自下而上逐段灌浆。这种方法工作量小,施工简便、工效高,但是使用时有所限制,如当上部岩隙多,地层易松动,易冒浆时,就不宜使用,只有当岩层较完整,裂隙少或岩层倾角小于地面且不易留浆时才采用。
   ④综合灌浆法。实际工作中,岩层多是上部裂隙多而下部完整。因此,在实际工作中可以根据施工的现场情况,兼取以上两法的优点,即上部采用自上而下、下部采用自下而上的钻灌方法。
   3.2灌浆压力
   所谓灌浆压力指的是灌浆时灌浆段中心处浆液承受的实际压力。为了使浆液更好地压入细小裂缝,并增大浆液的扩散半径,析出多余的水分,提高强浆结石的密实度,可以提高灌浆压力,以有效提高防渗和固结质量。但是如果压力过高,就有可能出现裂缝扩大或抬动上部岩层和坝体的情况,而且浆液也可能会压出应灌范围外,造成浪费。因此,对压力的控制要适当。
   3.3浆液浓度的控制
   为保证灌浆的质量,在灌浆过程中,必须根据吸浆量的变化情况及时调整浆液的浓度。一般来说稀浆流动性较好,但可能会出现浆液扩散到施工范围以外,造成材料浪费,而且当浆液凝固时其收缩性大,容易造成水泥结石与岩石缝面的分离。而稠浆凝固时收缩小,与缝面粘结较好,防渗、固结质量相对提高。但是,其流动性差,扩散范围小,细小裂缝一般很难灌进去。因此。控制浆液的浓度至关重要,在施工中应该根据实际情况进行调整。在进行浆液浓度的变换时,可以根据每一级浓度的浆液灌入量进行控制。即当某一级浓度的浆液灌入量已达到限量标准,但此时灌浆压力及吸浆量却都没有明显改变时,就换浓一级浆液灌注。而当变浓后吸浆量突然显著下降或灌浆压力突然上升时,则说明变浓不适当,应迅速恢复原浓度继续灌注。
   4结语
   灌浆施工质量的好坏直接影响到水利工程的质量,因此,在水利工程施工建设中必须重视水利工程灌浆施工的质量,以保证工程的整体建设。