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帷幕灌浆在水闸除险加固中的应用

作者:核心期刊目录查询 发布时间:2019-05-30

病险水闸的存在,严重威胁了周围建筑物及人员的安全。而使用帷幕灌浆技术进行病险水闸的除险加固,可以较好的防止水闸发生渗透破坏。因此,基于这种认识,文章对帷幕灌浆在水闸除险加固中的应用问题展开了探讨,从而为关注这一话题的人们提供参考。 《 水利

  病险水闸的存在,严重威胁了周围建筑物及人员的安全。而使用帷幕灌浆技术进行病险水闸的除险加固,可以较好的防止水闸发生渗透破坏。因此,基于这种认识,文章对帷幕灌浆在水闸除险加固中的应用问题展开了探讨,从而为关注这一话题的人们提供参考。

水利水运工程学报

  《水利水运工程学报》(双月刊)创刊于1979年,由国家水利部主管,南京水利科学研究院主办,是面向国内外水利、水运工程行业公开发行的学术性刊物,并已加入《中国学术期刊(光盘版)》和“中国期刊网”;(ChinajournalNet).《水利水运工程学报》主要报道水利水电、水运、海洋和土木建筑等工程的规划、可行性研究、设计、科研、施工、监理和管理等众多方面的新理论、新技术、新方法和新成果。

  受技术条件和地质条件等多种因素的影响,一些水闸在建设的过程中存在着较多的质量隐患。而经过长期使用,这些水闸不是出现沉降现象,就是出现加大缝隙,容易对堤坝产生渗透破坏。为此,有关部门在近几年加大了对水闸除险加固技术的研究力度,继而为帷幕灌浆技术在水闸除险加固工程中的推广应用创造了条件。

  1 帷幕灌浆技术概述

  所谓的帷幕灌浆技术,其实就是利用机械设备进行不良地层切割与掺搅,然后通过向形成的裂缝灌入水泥浆液,从而降低地层渗透压力的一种灌浆技术。而之所以能够起到减少地层渗漏量的作用,是因为采取该技术可以使浆液在地层形成多个阻水帷幕,所以能够起到除险加固的目的。就目前来看,帷幕灌浆技术主要有两种,即分段灌浆方式和全孔一次方式。在工程地质条件和施工条件较好的情况下,才能使用全孔一次灌浆方式。而在现实生活中,病险水闸的地质条件基本无法满足这一要求,所以工程中应用较多的灌浆方式为分段灌浆方式。

  2 帷幕灌浆在水闸除险加固中的应用

  受水闸建设选址条件的限制,某工程水闸闸墩在长期使用后局部出现了裂缝。为避免裂缝进一步扩大,同时避免钢筋继续被腐蚀,需要对该病险水闸进行除险加固。按照设计要求,可以使用帷幕灌浆技术进行水闸除险加固。在详细勘查整个工程的地质和水文地理条件后,确定使用自上而下和孔内来回循环的方式施工。在施工的过程中,需要采取高压灌浆方式,孔间距为2m,排距为1.5m。

  2.1 施工材料选择

  在开展灌浆施工之前,需要根据工程设计及规范要求合理选择施工材料。而灌浆材料不仅需要柔软,还需要具有较强的可灌性能和亲水性能。在胶凝时间方面,还要能够根据要求随时进行调节。由于水闸闸墩所处环境湿润,还要求浆液具有较高的粘结强度,并且具有一定的抗渗性。考虑到这些问题,该工程需要使用425号硅酸盐水泥为灌浆材料。针对裂缝较大的位置,需要在水泥浆内加入速凝剂和减水剂等外加剂。而材料的掺入量需要根据实验结果确定,并且经监理部门批准。

  2.2 施工流程确定

  根据相关施工规范可知,灌浆施工主要使用岩心钻探进行成孔,然后使用顶压式注塞压力灌浆法灌浆。在施工的过程中,需要遵循自上而下的方式,而帷幕孔共有两排,需要先进行下游排孔施工,然后再进行上游排孔施工。在对排孔施工的过程中,还要按照I、II、III的顺序进行施工。如设有加密孔,还需要在最后进行加密孔施工。针对同一帷幕线的邻近先序孔,需要在基岩15m以下进行后续孔施工。同时,使用孔口封闭和孔内循环方法进行帷幕灌浆,射浆管需要使用钻杆,并且延伸至灌浆底部,距离孔底不超过50cm。在进行孔口部位施工时,需要使用阻塞循环灌浆方式,并且确保尾管离孔底的距离不超过50cm。此外,施工过程中一旦发生漏将、串口和冒浆等问题,需要上报监理部门,并寻求合理的处理方案。

  2.3 灌浆孔设置

  根据工程设计要求,可以分序列进行灌浆孔的设置。在设置的过程中,需要确保每两个孔之间的距离相隔2m,并且确保实际钻孔位置与设计位置相差不超过10cm。一旦出现特殊情况,需要及时上报监理部门,然后进行孔位的调整和记录。在钻孔的过程中,需要根据循环灌浆分序原则在相同时间段进行同次序孔的施工。需要注意的是,成孔质量将直接影响帷幕灌浆施工质量,所以需要确保成孔施工效果。所以在设施钻孔机械时,需要做好场地的清理工作,并且根据工程情况合理进行设备搭设,从而确保钻孔设备在施工的过程中处在稳定工作状态。而在钻孔过程中,每实施一个灌浆孔钻进操作时,需要进行孔斜检测。如果孔深大于30m,则需要每隔5m就检测一次。该工程孔深16m,总孔数约为150个,每次钻孔仅需要进行一次孔斜检测。

  2.4 钻孔冲洗及试验

  在正式灌浆之前,需要进行钻孔冲洗和压水试验。因为,打孔过程中会遭遇孔壁岩土层,并且使孔内形成光滑界面,容易对灌浆效果造成影响。所以在各个灌浆阶段,都需要采用高低压脉冲冲洗方式进行钻孔的冲洗。而采取该方式需要每隔5分钟就进行高低压频率的转换,并且直至孔道回水清净才能停止冲洗。在分段灌浆的过程中,还要进行压水试验。具体来讲,就是每隔一段时间进行依次压入水量值的读取,并且在孔道吸水稳定后停止压水。而在试验的过程中,需要将压水压力控制为灌浆压力的4/5。

  2.5 灌浆施工过程

  由于采取的是分段灌浆施工,所以在施工时需要合理进行灌浆段长度的控制。而该工程灌浆第一段灌浆长度需要在2m以内,并且开展灌浆试验。同时,其他孔道灌浆段长度需要控制在5m以内。在试验开展的过程中,需要利用灌浆压水自动记录仪进行施工过程的实时监控,并且做好试验记录,从而确保工程的质量。另外,在实际施工的过程中,也可以根据施工情况进行灌浆段长度的调整。而遵循灌浆液配比由稀至浓的原则,需要按照3:1、2:1、1:1、0.8:1、0.6:1、0.5:1的顺序进行六级浆液的灌注。在吸浆量大于1800L时,可以使用掺入外加剂的浆液。在进浆率超过30L/min时,可以跨级变更浆液浓度。根据工程的地质结构和水文特征,可以设定孔深在0~4m之间的灌浆孔承受灌浆压力为0.2MPa,并设定孔深在4~8m之间的灌浆孔承受灌浆压力为0.4MPa。同时,还需设定孔深在8~12m之间的灌浆孔承受灌浆压力为0.6MPa,而孔深在12~16m之间的灌浆孔承受灌浆压力为0.8MPa。

  2.6 灌浆质量验收

  顺利完成灌浆操作后,需要安排专人进行工程质量验收。具体来讲,就是对帷幕灌浆施工质量及形成的防渗帷幕的效果进行检查。一旦发现某段帷幕效果不佳或施工质量不达标,还需要求施工人员补打灌浆孔,并且再次进行灌浆施工。完成灌浆质量验收后,需要使用压力灌浆等封堵法进行孔洞密封。具体来讲,就是使用5:1的水泥浆进行孔洞内浆液的置换,并且将灌浆压力设施为0.5h纯压。而该工程在进行帷幕施工后,水闸渗水量明显减少。

  3 结语

  总而言之,利用帷幕灌浆技术进行旧、病水闸的除险加固,能够取得良好的除险加固效果,从而为我国水利建设事业的发展做出重要的贡献。所以,相关部门还应加强对帷幕灌浆技术在水闸除险加固中的应用问题的研究,从而更好的运用该技术为水利事业的发展打下良好的基础。

  参考文献

  [1] 马志登,陈建有,郑雄伟.超细水泥帷幕灌浆在某水库除险加固中的应用[J].施工技术,2012(S1):351-352.

  [2] 谢鹏.帷幕灌浆在小型病险水库除险加固工程中的应用[J].湖南水利水电,2014(04):44-47.

  [3] 周济华.充填灌浆和帷幕灌浆组合在水库除险加固中的应用[J].黑龙江水利科技,2013(06):245-248.

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