發(fā)布時(shí)間：2013-05-06所屬分類：科技論文瀏覽：1次
摘 要： 多年來為解決土壩壩水工建筑物防滲問題，尋求一種經(jīng)濟(jì)且技術(shù)先進(jìn)可靠的防滲方法。在水利工程施工當(dāng)中，一大批水庫工程,鑒于當(dāng)時(shí)條件限制,不少工程對壩基防滲處理措施不足,造成較嚴(yán)重的壩基滲漏問題。高壓噴射灌漿是土石壩加固中的一種新技術(shù),具有良好的技術(shù)和
摘要：多年來為解決土壩壩水工建筑物防滲問題，尋求一種經(jīng)濟(jì)且技術(shù)先進(jìn)可靠的防滲方法。在水利工程施工當(dāng)中，一大批水庫工程,鑒于當(dāng)時(shí)條件限制,不少工程對壩基防滲處理措施不足,造成較嚴(yán)重的壩基滲漏問題。高壓噴射灌漿是土石壩加固中的一種新技術(shù),具有良好的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)性能,防滲效果好,應(yīng)用范圍廣。應(yīng)用和推廣土石壩加固新技術(shù)就顯得非常重要。
關(guān)鍵詞：高壓；噴漿；防滲漏
Abstract: for many years, seek a kind of economic and reliable and advanced technology of the seepage control method to solve dam hydraulic seepage problem. In the hydraulic engineering construction, a large number of reservoir engineering, since at that time constraints, many works on the dam foundation seepage control measures are inadequate, resulting in more serious dam foundation seepage problem. High pressure jet grouting to reinforcement of earth rockfill dam is a new technique, has a good technical and economic performance, good anti-seepage effect, wide application range. The popularization and application of new technology in the reinforcement of earth rockfill dam is very important.
Key words: hypertension; shotcrete; seepage prevention
中圖分類號(hào)：TV5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
一、土壩滲水的類型及其成因
按照土石壩的滲漏部位和特征，土壩滲漏的主要類型包括壩體滲漏、壩基滲漏、繞壩滲漏以及壩肩山體滲漏。
土石壩因?yàn)槠渫馏w顆粒之間的間隙，水庫蓄水后在水壓力作用下沿空隙發(fā)生滲水，在壩背水坡形成出逸點(diǎn)，隨著滲水量的增大，水與壩體細(xì)顆粒一起帶出壩體，空隙逐漸擴(kuò)大，形成滲水通道，在水壓力作用下，當(dāng)空隙發(fā)展到一定的階段后，壩體隨著失穩(wěn)，這是壩體滲水；由于筑壩時(shí)對兩岸山體的破碎帶、裂隙、軟弱夾層等的處理不當(dāng)或不徹底等原因，在水庫蓄水后隨著水壓力的增大，水體隨著裂隙、破碎帶、軟弱夾層之間滲出，在壩肩或壩腳形成滲水出逸點(diǎn)，隨著時(shí)間的推移，水體不斷將細(xì)顆粒帶出壩肩外，形成滲水通道，將危及壩肩的安全穩(wěn)定。同時(shí)因?yàn)閴沃诽巸砂渡襟w高大雄厚，植被良好，地下水豐沛，建壩前都有較大的涌泉。且壩后滲水受庫內(nèi)水位高低的影響不大，而受降雨的影響較大，可見壩后滲水并不主要是壩體滲水、壩體與壩岸接觸滲水和繞壩滲水，而主要是壩肩山體滲水。山體水滲到壩體內(nèi)，因沒有采取導(dǎo)排措施，引起山體滲水與壩體接觸部位的水力坡降大于臨界水力坡降，而產(chǎn)生滲透破壞，起先是帶走個(gè)別細(xì)顆粒，然后是較大量的細(xì)顆粒被滲流挾帶而走，由于顆粒流失，土的孔隙尺寸不斷增大，繼而帶走較大顆粒，最后產(chǎn)生管涌。因長時(shí)間的管涌現(xiàn)象，勢必將壩內(nèi)的土帶空，產(chǎn)生塌陷。
二、施工質(zhì)量控制
(1)鉆孔的位置與設(shè)計(jì)位置的偏差不得大于20 mm,鉆孔的傾斜度不超過0.5%。
(2)施工中應(yīng)嚴(yán)格按照施工參數(shù)和材料用量施工,并如實(shí)做好各項(xiàng)記錄。實(shí)際孔位、孔深和每個(gè)鉆孔內(nèi)的洞穴、涌水、漏水及與巖土工程勘察報(bào)告不符等情況均應(yīng)詳細(xì)記錄。
(3)在高壓噴射注漿過程中出現(xiàn)壓力驟降、上升或冒漿異常時(shí),應(yīng)查明原因并及時(shí)采取措施。
(4)當(dāng)噴射注漿管貫入土中,噴嘴達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí),即可噴射注漿。在噴射注漿參數(shù)達(dá)到規(guī)定值后,隨即分別按噴射灌漿的工藝要求,提升噴射管,由下而上噴射注漿,噴射管分段提升的搭接長度不得小于100 mm。
(5)在噴射過程中,如發(fā)現(xiàn)漿液漏失,應(yīng)停止提升,然后往漿液中填加機(jī)制石屑,待漏漿消失后,再繼續(xù)提升。
(6)在與巖石界面的結(jié)合處,放慢提升速度,增加接觸面的噴射時(shí)間,以利于緊密結(jié)合。
三、特殊情況處理
1、漏漿處理
水庫大壩高噴灌漿防滲的施工中，有很多孔發(fā)生了漏漿現(xiàn)象，說明大壩基礎(chǔ)存在嚴(yán)重的集中滲流區(qū)及流沙區(qū)，對水庫大壩的穩(wěn)定十分不利。因此發(fā)生漏漿時(shí)，視嚴(yán)重程度采取了停止提升或放慢提升速度的辦法，讓漏漿地層充分灌滿水泥漿，從而達(dá)到灌漿的目的。在二序孔的鉆孔中，取出了固結(jié)良好的類似混凝土的水泥芯，因而用此方法處理漏漿切實(shí)可行。
2、孤石處理
水庫大壩基礎(chǔ)以砂礫石為主，存在有個(gè)別大的孤石。高噴過程中，根據(jù)鉆孔記錄，在噴至孤石深度時(shí)，采取上、下５０ｃｍ加大擺角、放慢提升速度的辦法，充分將孤石用水泥漿包住，從而達(dá)到充分連接的目的。
3、事故停噴
如在高噴過程中發(fā)生停電等停噴事故，再次開噴時(shí)則采取復(fù)噴的辦法，解決因停噴造成的連續(xù)性問題。
四、高壓噴射灌漿設(shè)計(jì)
1、處理范圍。根據(jù)地質(zhì)勘探,水庫壩基泥巖與黃土層之間存在有卵石混合土,因此對全壩段的壩基進(jìn)行壩基高壓噴射灌漿處理,防滲深入基巖1.0 m。
2、結(jié)構(gòu)形式。高壓旋噴灌漿成圓柱樁連接成防滲結(jié)構(gòu)形式。
3、漿液材料選擇。該工程以防滲為主要目的,采用普通硅酸鹽水泥,強(qiáng)度等級(jí)R 32.5。水灰比(重量比)為0.6:1～1.5∶1,水泥漿液比重約1.6。
4、鉆孔孔距。采用單排布孔,鉆孔孔距0.8 m。
5、主要技術(shù)指標(biāo)。施工分為2序,先進(jìn)行Ⅰ序孔的施工,再進(jìn)行Ⅱ序孔的施工,每序孔間隔時(shí)間不少于14 d。漿液壓力30 MPa,水量60 L/min,噴嘴直徑2 mm;氣泵氣壓0.7 MPa,氣量2 m3/min,噴嘴直徑2 mm;噴射管提升速度10～30 cm/min,擺動(dòng)速度10～20 r/min。樁體滲透系數(shù)小于10-6 cm/s,樁身有效直徑不小于1.0 m,最小搭接寬度20 cm,抗壓強(qiáng)度R 28≥5 MPa。
6、高壓旋噴灌漿質(zhì)量控制自動(dòng)檢測臺(tái)。與各項(xiàng)施工設(shè)備分路連接,其參數(shù)指標(biāo)包括氣、漿2種介質(zhì)的壓力、流量、漿液比重、提升速度、水泥、土料量等,均可在施工過程中直接顯示,并連續(xù)記錄。
五、工藝原理
1、沖切摻攪作用
高噴技術(shù)主要是借助于高壓射流，通過沖擊切割和強(qiáng)烈擾動(dòng)，使?jié){液在射流作用范圍內(nèi)擴(kuò)散、充填周圍土層，并與土石粒摻混攪合，硬化后形成凝結(jié)體，從而改變原地層結(jié)構(gòu)和組成，達(dá)到防滲和提高承載力的目的。高噴凝結(jié)體是多種因素綜合作用的結(jié)果，高壓射流對地層結(jié)構(gòu)的影響范圍，取決于比能值E的大小，其表達(dá)式為：
E=(PQ)/(100v)
式中：E--每米旋噴柱耗用的能量（MJ/m）；
P--噴射灌漿壓力（MPa）；
Q--射流漿量(L/min)；
v--提升速度(cm/min)。
E值大，旋噴柱的直徑大，一般選用50～70cm直徑較好，但最終應(yīng)通過現(xiàn)場高噴試驗(yàn)確定。
2、升揚(yáng)、轉(zhuǎn)換作用
高噴施工時(shí)，水、氣、漿由噴嘴中噴出，壓縮空氣，除能對水或漿液構(gòu)成外包氣層，使水或漿液射流能透入地層較遠(yuǎn)距離并維持較大壓力破碎地層結(jié)構(gòu)外，還可產(chǎn)生升揚(yáng)作用，將經(jīng)射流沖擊切削后的土石碎屑和地層中細(xì)粒，由孔壁和噴射桿的環(huán)狀間隙中升揚(yáng)帶出孔外，空余部位由漿液替代，同時(shí)也起到了轉(zhuǎn)換作用。
3、擠壓、滲透作用
高噴射流強(qiáng)度隨射流距離的增加而較快地衰減至射流束末端，雖不能再?zèng)_切地層，但對地層仍產(chǎn)生擠壓作用。同時(shí)，噴射結(jié)束后，靜壓灌漿持續(xù)進(jìn)行，對周圍土體產(chǎn)生滲透作用，不僅可以促使凝結(jié)體與周圍土體結(jié)合更加密實(shí)，還在凝結(jié)體外側(cè)產(chǎn)生明顯的滲透凝結(jié)層，具有較強(qiáng)的防滲性能。
4、位移握裹作用
地層中較小的塊石，由于噴射能量大，輔以升揚(yáng)、轉(zhuǎn)換作用，最終漿液可填滿塊石四周的空隙并將其握裹，遇到大的塊石或在塊石集中區(qū)，應(yīng)降低提升速度，提高比能值。在強(qiáng)大的沖擊震動(dòng)力作用下，塊石將會(huì)產(chǎn)生位移、松動(dòng)，漿液沿塊石四周空隙或塊石間孔隙滲入。在高壓噴射擠壓、余壓、滲透等綜合作用下，產(chǎn)生握裹凝結(jié)作用，形成連續(xù)密實(shí)的凝結(jié)體。
六、結(jié)語
1、高噴灌漿具有施工速度快、固結(jié)體強(qiáng)度大、水泥灌漿不會(huì)造成環(huán)境和地下水污染，且耐久性較好，施工噪音較小等優(yōu)點(diǎn)。
2、為確保高噴防滲工質(zhì)量，必須根據(jù)不同土層，合理確定高噴施工參數(shù)，針對性的采用不同的施工工藝,才能保證高噴施工質(zhì)量，均勻，連續(xù)性好，連接可靠。在這方面還有待于進(jìn)一步積累經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)提高。以便于高壓噴射灌漿技術(shù)推廣應(yīng)用。
3、因高壓噴射灌漿防滲屬隱蔽工程，目前尚沒有成本經(jīng)濟(jì)、全面可靠的質(zhì)量檢測方法，其防滲效果有待通過洪水考驗(yàn)。
