論文關(guān)鍵詞:漿砌石;灌漿;治漏加固
論文摘要:砌石壩工程在世界上歷史悠久,是重要的壩型之一,數(shù)量較多,我國是世界上建造最多的國家,據(jù)統(tǒng)計壩高15m以上的達(dá)2000余座。這些工程在防洪、發(fā)電、灌溉、供水、旅游等方面發(fā)揮了巨大作用。但是由于設(shè)計、施工或老化、退化等原因,有些砌石壩出現(xiàn)壩基、壩體和接觸帶漏水,致使工程效益下降,危及工程安全。
1漏水原因
漿砌石壩蓄水后,壩下游面、壩后基礎(chǔ)巖及壩頭接合部位有濕潤冒汗的地方稱為滲水,這是一種較普遍的現(xiàn)象。若滲水發(fā)展成為管涌或股水成流則稱為漏水,漏水較嚴(yán)重的壩一般都有較多的出逸點,且水量較大。漏水的主要原因有以下幾點:壩體局部裂縫、斷裂或壩面勾縫脫落引起漏水;壩體無防滲墻或施工質(zhì)量差引起漏水;清基不徹底或壩體與壩基結(jié)合不好,造成接觸帶滲漏和壩頭繞滲;壩址基巖破碎、裂隙發(fā)育或灰?guī)r地層造成壩基漏水;由于壩體長期受凍融、沖蝕、溶蝕和潛蝕作用引起漏水。
2灌漿治漏加固技術(shù)
2.1方法簡介
壩體、壩基帷幕灌漿;主要充填漏洞和?縫隙,防滲裁漏,通過灌漿加固,形成防滲體。此方法適用于漿砌石重力壩。
壩上游面固結(jié)灌漿;堵塞漏洞和縫隙,加固補強壩體和提高防滲性能,以進(jìn)一步提高壩體的承載能力和完整性。
壩下游面追蹤固結(jié)灌漿;在下游壩面有漏水或溶蝕物出逸的地方,造成水平孔或斜孔,埋注漿管進(jìn)行灌漿,以堵塞漏水通道和壩體空洞、裂縫,加固壩體,增加壩面穩(wěn)定性和抗沖刷能力。這種反向灌漿工藝,非常適合拱壩和支墩壩工程,對重力壩工程只有搞清揚壓力并設(shè)排水孔也可采用。采用這種方法時最好是壩前無水。
壩面重新剔勾縫;剔縫后,用高標(biāo)號水泥砂漿、干硬性預(yù)縮水泥砂漿或用防水材料配制高標(biāo)號水泥砂漿勾縫,提高壩面防滲漏能力及壩體穩(wěn)定性、整體性和抗凍融、抗風(fēng)浪淘刷能力。此方法即“前堵、中截、后追蹤”灌漿治漏加固法。
2.2灌漿前的勘探與試驗為準(zhǔn)確地確定各種灌漿參數(shù),保證質(zhì)量,首先要進(jìn)行勘探和試驗。
壩體和壩基勘探;目的是查清壩體和壩基的現(xiàn)狀,為設(shè)計和施工提供依據(jù)。首先在典型漏水部位進(jìn)行鉆孔勘探,查明壩內(nèi)部的石質(zhì)、膠結(jié)材料密實程度,有無空洞及基巖結(jié)構(gòu)情況等。
壓力抬動試驗;目的是查明壩基、壩體的承壓情況,以確定灌漿壓力。在不破壞原結(jié)構(gòu)的條件下,有效地將漿液壓入壩體內(nèi)部、基巖裂縫、砂礫石層中,以保證淄漿效果。
壓水試驗;目的是為帷幕及固結(jié)灌漿設(shè)計提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù),并指導(dǎo)施工,保證效果。選擇壩體或壩基典型部位,按照《水利水電工程鉆孔壓水試驗規(guī)程》進(jìn)行工作,試驗壓力采用設(shè)計灌漿壓力,根據(jù)試驗結(jié)果、單位吸水量(o))值的大小,確定漿液濃?度、吃漿量大小。(o)值越大,吃漿量就越大,漿液就要適當(dāng)變濃。
灌漿試驗;目的是解決帷幕灌漿和固結(jié)淄漿的影響半徑、漿液濃度及其它參數(shù)等,為布孔和淄漿設(shè)計提供依據(jù)。
2.3設(shè)備及材料選擇
造孔設(shè)備;①帷幕灌漿垂直造孔采用回轉(zhuǎn)式液壓鉆機,如鉆孔淺時,也可采用風(fēng)鉆造孔。②壩上下游固結(jié)灌漿(即前堵、后追蹤灌漿)造水平孔或斜孔,使用風(fēng)鉆或采用7655型汽鉆機造孔。
灌漿設(shè)備;有攪拌機、多缸活塞式灌漿機、承壓輸漿膠管、注漿管、膠塞、壓力表、比重計等。
灌漿材料;主要是425普通硅酸鹽水泥、砂子、粉煤灰、石英粉、水、外加劑等。
2.4布孔和造孔
帷幕灌漿布孔,在漏水壩段沿壩頂中心線,以孔距3m、孔徑50mm或75mm為宜,或根據(jù)試驗確定孔距。孔深鉆至漏水部位以下1m-2m,如接觸帶或基巖漏水,鉆孔可鉆至不透水基巖以下lm-2m。造孔可一次性造孔,也可分序造孔,破碎地帶上下分段造孔、分段海漿,同時在漿體凝固5-7天后,再繼續(xù)向下鉆孔,以防止卡鉆、埋鉆事故發(fā)生。壩體與基巖接觸部位和壩基灌漿,也可采取在上游壩腳打斜孔或垂直孔灌漿堵漏,但造孔前應(yīng)先清基,在壩腳澆筑0.3m-0.5m厚混凝土,待凝固后再打孔。垂直或傾角小于5。的帷幕灌漿孔,其孔向的偏差值不得大于規(guī)定值。
壩上游固結(jié)灌漿布孔;在漏水部位呈“梅花”型,鉆孔間距和排距l(xiāng)m-3m為宜,根據(jù)漏水情況確定,鉆孔位置選在砌石“了”縫中;在裂縫部位,可沿裂縫每lm布設(shè)一孔。孔徑為42mm,孔深0.7m-1.5m,根據(jù)壩體實際情況確定。壩下游面追蹤固結(jié)淄漿布孔;在裂縫部位沿縫隙每1m布一孔;在其它滲水部位,按照“梅花”型布孔,排距和孔距2m-3m為宜,布孔位置在?“T”縫中,也可適當(dāng)加密布孔?咨詈涂讖酵瑝紊嫌蚊。
2.5施工要求
先放空水庫或?qū)焖唤抵凉酀{部位以下,再灌漿施工,并做好灌漿各項記錄。
洗孔;灌漿前應(yīng)對孔壁、孔底及裂縫進(jìn)行沖洗,采用風(fēng)水聯(lián)合沖洗方法,水壓力不大于本段灌漿壓力的75%,時間以孔深淺確定,直到回清水為止。
維幕灌漿;a.采用孔內(nèi)循環(huán)法,自上而下或自下而上分段灌漿,最后全孔灌注。分段灌漿時,要在遭漿段以上Oo5m處加膠塞封堵。通過論證,也可采用小口徑鉆孔孔口封閉灌漿法;b.壩體內(nèi)灌漿長度,一船5nt左右較好,孔深不超過8m時,可全孔一次性灌注;c.灌漿壓力按設(shè)計控制,但要低于抬動試驗極限壓力,一般控制在0.2MPa-0.4MPa。
壩面固結(jié)和追蹤灌漿;a.在孔內(nèi)預(yù)埋注漿管,孔口管周圍用干硬性水泥砂漿填堵,采用內(nèi)徑20mm鋼管,長50cm,插入孔內(nèi)40cm,外露5Cm“10Cm,管頭要加工絲扣,以便與輸漿管連接;b.采取一組四孔并聯(lián)灌漿法,也可單孔或兩孔一起灌注。對壩后漏水處重點孔位要采取單孔重點灌漿。灌漿壓力按設(shè)計控制,一般采用0.2MPa-0.25MPa。
漿液的濃度;灌漿時應(yīng)遵循由稀到濃的原則,根據(jù)壓水試驗逐級改濃。壩體當(dāng)注入漿量大于30L/min時,可越級變濃。當(dāng)某一級漿液灌注400L以上,而灌漿壓力和吸漿量均無明顯改變時,可改濃一級漿液灌注。漿液水灰比一般采用重量比8:1、5:1、3:1、2:1、1.5:1、1:1、0,8:1、0.6:1、0.5:1九個級別。根據(jù)設(shè)計,必要時還可摻和粉煤灰、砂于、石英粉、鋁粉等。在灌漿過程中,漿液要每隔一小時測定一次比重。
灌漿時要分2-3序灌注,同時一定要進(jìn)行復(fù)灌。在設(shè)計壓力下,當(dāng)吸漿量不大于O.4L/mio時,再續(xù)灌30分鐘即可結(jié)束。
灌漿孔封孔;帷幕灌漿時,豎孔封孔采.用機械導(dǎo)管法,用1:2水泥砂漿從孔底向上逐漸提升封填密實;壩面固結(jié)灌漿水平孔封孔,采用低水灰比1:2水泥砂漿人工填堵?lián)v實。封填材料最好用膨脹水泥砂漿。
特殊灌漿孔處理:灌漿過程中,發(fā)現(xiàn)冒漿時,可采用表面封堵、加濃漿液、降壓等方法處理;壩體灌漿串漿時,一是串漿孔正在鉆進(jìn)時,應(yīng)立即停鉆;二是相鄰孔串漿量大時,可兩孔同時并灌,三是在串漿孔上部用膠塞封堵;灌漿過程應(yīng)連續(xù)進(jìn)行,因故中斷超過30分鐘,應(yīng)及時沖洗鉆孔或掃孔后復(fù)灌;在涌水段灌漿時,當(dāng)涌水壓力超過O.2MPa時。應(yīng)首先測定涌水壓力及涌水量,再采用:自上而下用稠漿灌漿法;對壩基可適當(dāng)加壓;海漿結(jié)束有屏漿措施,且時間不少于1小時;必要時加速凝劑;采用機械封孔。壩體吸漿量較大難于結(jié)束時,加大漿液濃度,可采取限流、間歇灌漿、漿液中加速凝劑。灌漿過程中,若有回漿變濃,則應(yīng)改稀漿后灌注。若回漿仍變濃,則結(jié)束灌漿。
加強灌漿觀測;在灌漿期間,應(yīng)隨時觀測壩體位移、變形情況,發(fā)現(xiàn)問題立即停灌或降低壓力,采取補救措施。
2.6質(zhì)量檢測
質(zhì)量檢測主要以灌漿前后壓水試驗資料、灌漿資料、灌漿前后鉆孔取巖芯資料、孔內(nèi)攝影及蓄水考驗等資料,進(jìn)行比較綜合評定,或者在灌漿前后用振動測試分析儀檢測壩體質(zhì)量。
采取檢測孔檢測壩體灌漿質(zhì)量的原則;檢測孔的數(shù)量,一般為孔總數(shù)的5%-10%;檢測孔位置,選在灌漿中心線或下游20cm以內(nèi)和壩體漏水嚴(yán)重或吃漿量大的部位;檢測孔壓水試驗壓力值為設(shè)計正常高水頭的1.5倍;檢測后,按封孔要求進(jìn)行封孔。
灌漿質(zhì)量評定按合格和優(yōu)良兩級;各單元工程主要檢測項目全合格,其他檢查項目有70%及其以上達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求的定為合格。各單元工程中主要檢測項目全部合格,其他檢查項目有90%及以上達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求的定為優(yōu)良。