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浅析水利工程中灌浆施工技术工艺

时间:2013-08-30来源:易品期刊网 点击:
0.引言 
  灌浆施工是通过地层或建筑物的钻孔(或预埋的灌浆管),将具有流动性的浆液,按一定的配比要求,在一定的压力作用下压入地层或建筑物的缝隙中,使其充填密实,胶结硬化成整体,达到防渗或加固的目的。 
  1.灌浆分类 
  1.1 按其目的不同可分为: 固结灌浆、帷幕灌浆、接触灌浆、接缝及补强灌浆、劈裂灌浆、高压喷射灌浆等 
  (1)固结灌浆:是将坝基裂隙岩石胶结起来,提高其整体性、均匀性和承载能力。其涉及的平面范围大,孔深一般5m~10m;(2)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,构成一道不透水的帷幕, 达到减少坝基渗漏和降低坝底扬压力的目的;(3)接触灌浆:是在坝体与岩基的结合面上进行灌浆, 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;(4)劈裂灌浆:沿坝轴线布孔,利用坝体小主应力成基本沿坝轴线分布这一规律,用灌浆压力沿坝轴线劈裂坝体,灌入泥浆构造浆体防渗帷幕,同时与浆脉连通的裂缝、洞穴等坝体隐患,均被泥浆充填挤压密实,达到防渗加固的目的;(5)高压喷射灌浆:采用高压浆液形成高速喷射流束,冲击、切割、破碎地层土体,并以水泥基质浆液充填、掺混其中,形成桩柱或板墙状的凝结体,用以提高地基防渗或承载能力的目的。 
  1.2 按其所用的材料不同可分为: 水泥灌浆、粘土灌浆、化学灌浆和沥青灌浆 
  (1)水泥灌浆:由水泥为基本材料、适量的细骨料、混凝土外加剂及其它材料组成的干混材料,它在施工现场加入一定量的水后,搅拌均匀即可使用,具有高流态、微膨胀、不离析、早强高强的性能,胶凝性好,结石强度高,施工方便,成本较低,故得到广泛应用;(2)化学灌浆:多是用高分子材料配制成的溶液作为浆液的一种新型灌浆。浆液灌入地基或建筑物裂隙中,经凝固后,可以达到较好的防渗、堵漏和补强加固的效果。常用的化学灌浆材料有环氧树脂、水玻璃、铬木素、甲凝、丙凝、聚氨酯浆液;(3)沥青灌浆:先将沥青加热为易于流动的液体,再用泵将热沥青泵送灌入隔热保温的灌浆管,热沥青通过隔热保温的灌浆管进入渗水部位,热沥青遇水后,分散成一些颗粒,分散的沥青不断凝聚并铺展开,逐渐粘附在缝壁上,随着沥青吸附层的不断加厚,渗水通道不断缩小直至完全堵塞,防渗堵漏结束后,通过泵体循环,用清洗剂清洗泵。 
  2.灌浆施工工序 
  灌浆施工分为钻孔、冲洗、压水试验、灌浆四个工序。 
  2.1钻孔 
  在岩基中钻孔要分段测量孔斜, 据以分析灌浆质量。岩心钻机的钻进方法,根据岩石硬度及完整性,可选用硬质合金、钢粒或金钢石钻进。钢粒钻进时研磨的岩粉或铁屑常易堵塞孔壁裂隙,影响灌浆质量。在砂砾石层中钻孔,多采用优质泥浆固壁。 
  2.2冲洗 
  为保证岩石灌浆质量, 灌前要用有压水流冲洗钻孔, 将裂隙或孔洞中的泥质充填物冲出孔外, 或推移到灌浆处理范围以外。按一次冲洗的孔数分为单孔冲洗和群孔冲洗。按冲洗方法分为压力水连续冲洗、脉动冲洗和压气抽水冲洗。 
  2.3压水试验 
  每个灌浆段大都要做简易压水试验,即一个压力阶段的压水试验。其目的是:(1)了解岩层渗透情况,并与地质资料对照;(2)根据渗透情况储备一个灌浆段用的材料并确定开灌时的浆液浓度;(3)查看岩层渗透性与每米灌浆段实际灌入干料重量的大致关系,检查有无异常现象;(4)查看各次序灌浆孔的渗透性随次序增加而逐渐减少的规律。 
  2.4灌浆施工 
  各类灌浆施工都要按规定顺序进行,分为一序孔、二序孔、三序孔等,随着序数增加,灌浆孔逐渐加密。 
  单孔灌浆方法有两种:(1)全孔一次灌浆法,以灌浆塞封闭孔口,有压浆液灌入到全孔的岩层裂隙中,适于浅孔灌浆;(2)全孔分段灌浆法,将全孔自下而上分成若干段,用灌浆塞将其中一段与相邻段隔离,有压浆液只灌入到该段岩石裂隙中,适于深孔灌浆。 
  按浆液注入方式,又分为:(1)纯压式灌浆法,灌入的浆液都压入岩石裂隙中,不让其返回地面,如化学灌浆多为定量灌浆,常采用这种方式;(2)循环式灌浆法,注入的浆量大于裂隙吸浆量,多余浆液经回浆管返回搅拌机。其主要优点是浆液不易沉淀,有利于保证灌浆质量,帷幕灌浆或固结灌浆多采用这种方式。 
  3.灌浆注意事项 
  灌浆过程中应注意灌浆压力、浆液浓度的控制及突发事故的处理。 
  灌浆压力:灌浆过程中应控制压力,防止混凝土面或岩石面抬动。 
  浆液浓度:灌浆过程中,必须根据吸浆量的变化情况及时地调整浆液的浓度。稀浆流动性好,但会扩散到灌浆范围外,造成浪费,而且凝固时收缩大,水泥结石与岩石缝面脱开,防渗和固结质量降低;稠浆流动性差,扩散范围小,细小裂缝灌不进去,但凝固时收缩小,与缝面粘结好,防渗、固结质量相对提高。灌浆过程从稀浆开始,使细裂缝首先灌满,而后逐级变浓,充填更大的裂隙。这种由稀到浓的变换方式,灌浆的整体质量最好。 
  突发事故: 灌浆过程中可能出现的事故有:(1)灌浆中断;(2)地面抬动;(3)串浆、冒浆或绕塞返浆。 
  (1)灌浆工作必须连续进行,若因故中断,可按照下述原则进行处理:应及早恢复灌浆,否则应立即冲洗钻孔,而后恢复灌浆。若无法冲洗或冲洗无效, 则应进行扫孔,而后恢复灌浆。恢复灌浆时,应使用开灌比级的水泥浆进行灌注。如注入率与中断前的相近, 即可改用中断前比级的水泥浆继续灌注; 如注入率较中断前的减少较多,则浆液应逐级加浓继续灌注。恢复灌浆后,如注入率较中断前的减少很多,且在短时间内停止吸浆,应采取补救措施。 
  (2)灌浆段注入量大,灌浆难以结束时,可选用低压、浓浆、限流、限量、间歇灌浆;浆液中掺加速凝剂;灌注稳定浆液或混合浆液。 
  (3)灌浆过程中,发现冒浆漏浆,应根据具体情况采用嵌缝、表面封堵、低压、浓浆、限流、限量、间歇灌浆等方法进行处理。 
  (4)帷幕灌浆过程中发生串浆时,如串浆孔具备灌浆条件,可以同时进行灌浆。应一泵灌一孔。否则应将串浆孔用塞塞住,持灌浆孔灌浆结束后。串浆孔并行扫孔、冲洗,而后继续钻进和灌浆。 
  发生事故后应立即查明原因, 及时采取处理措施,必要时停工处理。每个灌浆孔灌浆结束后都要用机械压浆法封孔。封孔质量非常重要,直接影响到建筑物的安全。 
  4.质量检验 
  灌浆质量检查以检查孔压水试验成果为主,结合对施工记录、成果资料、测试成果的分析和检查孔岩心等综合评定。即灌浆结束28d 后,应在灌浆区钻孔做压水试验,观察岩芯胶结情况,鉴定质量。检验数据应互相印证,不能单凭压水试验取得吸水率作为唯一的标准。评价灌浆质量,只有蓄水后,灌浆效果才能受到考验,在蓄水前,可按下列方法检查灌浆质量。 
  5.结语 
  灌浆施工过程控制是一个复杂的控制系统 ,涉及到方方面面。要作好灌浆过程控制 ,首先要作好以上几方面工作 ,然后在施工过程中选取具体的参数、控制手段和方法 ,才能使灌浆这一隐蔽工程作到可控 ,从而达到预期的灌浆施工目的。
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