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水工帷幕灌浆施工工艺技术.doc

水工帷幕灌浆施工工艺技术

lbczh
2013-08-11 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《水工帷幕灌浆施工工艺技术doc》,可适用于工程科技领域

水工帷幕灌浆施工工艺技术在岩石地基上建坝为了防止坝基渗漏常采用帷幕灌浆。灌浆结合排水是减少坝基渗漏、降低坝基扬压力的有效方法。基岩透水性强灌浆帷幕防渗效果显著宜以“阻”为主基岩透水性弱宜以“排”为主。在断层、挤压破碎带、泥化夹层等部位仍宜以“阻”为主在幕后主排水孔中还应采取措施防止细颗粒土流出。根据多年实践经验在透水性较大地段防渗帷幕常能使坝基幕后扬压力降低到H(H为水头)左右防渗帷幕再结合排水则可降低到(~)H若再采取抽排措施。扬压力将会更小。一、帷幕灌浆的几个重要问题()认真查明地质情况。这是进行设计的重要关键特别是对于喀斯特、裂隙、断层、破碎带、泥化夹层等不良地质更应进行重点勘探。实践证明顺河断层特别是陡倾角断层是库水易渗漏的通路即使是规模小的断层只要是穿过帷幕就应重视。因为处理不好常会使幕后扬压力值增大。遇到大的可断层除彩结构措施外还应采取有效的防渗措施。例如彩加密孔灌浆在帷幕上游断层所在部位采用深孔固结灌浆或建造防渗井等。()做好灌浆试验。在地质条件复杂而坝又较高的情况下常在施工现场选择有代表性的地段进行灌浆试验以试验所得的成果作为防渗帷幕设计的主要依据。我国三门峡、潘家口、乌江渡、龙羊峡、红枫、隔河岩、二滩等几十座大坝均在工地进行了比较全面和细致的灌浆试验保证了帷幕灌浆设计和施工的顺利进行。()根据帷幕线上各部位不同的地质条件以及该部位水工建筑物对防渗帷幕的具体要求分地段进行帷幕设计在排数和孔距方面应有所差别。()帷幕设计最基本的地质资料是帷幕线上的工程地质和水文地质但位于帷幕线上的勘控孔有时较少多利用其附近勘控孔推断精度不够。所以在帷幕灌浆施工中还应分地段布设必要数量先导孔据以验证设计的正确性和合理性必要时应对灌浆孔的孔距和孔深进行修改和调整使之更加符合实际。二、灌浆帷幕主要参数、灌浆帷幕的防渗标准进行灌浆帷幕设计时确定防渗标准是首要一环。帷幕的防渗标准取决于枢纽布置、坝型、坝高、地质条件、水库渗漏损失的经济价值等着重点是工程安全、大坝地基的渗流稳定和水库渗漏损失的经济价值。东风薄拱坝建于喀斯特地区最大坝高m靠近右坝肩有地下厂房坝基帷幕防渗标准见表-。由表可见该工程防渗的重点地段是河床和两岸坝肩以及右岸地下厂房上游因此防渗标准也较高。、灌浆帷幕的形式和深度()接地式帷幕。灌浆帷幕深入基岩中的相对不透水岩层基本上全部截断渗流这种帷幕的防渗效果好。帷幕深度由相对不透水岩层的位置确定。高坝在河床及左右坝肩近河床地段均宜采用这种形式。()悬挂式帷幕。在相对不透水岩层埋藏深的地段帷幕深度难以达到相对不透水岩层这种帷幕的防渗效果相对较差。国内一些大坝悬挂式帷幕深度一般约为坝高的%其变化范围多在%~%之间。喀斯特发育地区有时达到倍坝高或以上。帷幕的形式和深度应根据大坝基岩地质条件和对基岩防渗的要求以及其他一些因素综合确定。同一座坝由于各个地段具体条件不同帷幕的形式和深度也不完全相同。例如朱庄水库浆砌块石重力坝坝高m在河床部位帷幕深度进入相对不透水岩层m而在左岸坝肩部位坝高自该处岩面算起仅~m虽基岩岩石破碎透水性大但由于相对不透水岩层埋藏很深所以选用悬挂式帷幕幕深定为该地段坝高的倍左右。高坝基岩灌浆帷幕常深入两岸坝肩为不使钻孔深度在大常在两岸分层开挖灌浆平洞在平洞内进行钻孔灌浆。、灌浆帷幕的厚度和灌浆孔的排数灌浆帷幕厚度和灌浆孔排数的确定至今尚未有一个统一的准则实际上这个问题与地质条件、灌浆压力和防渗标准密切相关。如果地质条件不良而防渗标准又较高例如要求透水率q小于Lu灌浆孔的排数可为三排。采用高压灌浆时扩散半径增大也可为双排如果地质条件又较好可采用单排。我国一些高坝在河床地段防渗标准常定为透水率q小于Lu故多布设三排或双排孔其中一排为主孔深达相对不透水岩层其他排孔的深度根据地质条件有的与主孔相同成为均厚式帷幕有的较浅为主孔深度的/~/成为阶梯式帷幕。对高坝帷幕灌浆或遇到复杂情况难于确定排数和孔距时宜进行现场灌浆试验或施工初期的试验性灌浆确定。、灌浆压力灌浆压力是保证和控制灌浆质量提高灌浆效果的一个重要因素使用较高的压力有利于提高灌浆质量和效果但应注意防止混凝土抬动和不使岩体开裂引起永久变形。我国年代后修建的高坝一般均采用高压灌浆。大型工程和地质条件复杂时灌浆压力宜通过灌浆试验确定。三、压水试验地基的渗透性一般有两种表示的方法:一为渗透系数K其单位为md或cms常用于土层或砂砾石层另一种为单位吸水率ω[L/(min·m·m)]透水率q(Lu)①常用于岩石。我国~年代使用单位吸水率直至年SL《压水试验规程》发布为与国际通用标准相一致开始改用透水率。渗透系数K多使用抽水或注水试验方法求得而单位吸水率或透水率则使用压水试验方法求得。本文统一使用透水率表示。渗透系数K和透水率q两者之间并无确定的相关关系但有时为考虑问题方便起见通过国内外各工程的实践两者之间的近似关系可为Lu=(~)×-×cms。①单位吸水率ω现改为透水率q单位为LuLu=L/(min·m·m)。、压水试验的应用SL-(规范对压水试验作了如下规定:“帷幕灌浆采用自上而下分段灌浆法时先导孔应自上而下分段进行压水试验。压水试验采用五点法或单点法。各次序灌浆孔的各灌浆段在灌浆前宜进行简易压水。“帷幕灌浆检查孔应自上而下分段卡塞进行压水试验试验采用五点法或单点法。”、压水试验所用压力值SL-规范对此的规定见表-。、压力试验测试方法有些工程在灌浆试验的检查孔中进行了如下三种压水测试。()防渗性能检查逐级做压水试验。与前述帷幕灌浆检查孔中所进行的相同。()耐久性能检查全孔一次进行以~倍坝前最大设计水深的压力向检查孔内进行压水持续时间可为~h甚至更长观察压入水量有无变化初步检验幕体的密实性与耐久性。如压入水量没有变化或变化很小则认为耐久性能良好。()破坏性能检查全孔一次进行将压力逐级升高观察压入孔内的水量有无突然增大情况以求得造成幕体破坏时的压力值。四、灌浆技术措施灌浆设备主要有水泥浆搅拌桶、灌浆机(泵)、管路、灌浆塞等。有的灌浆机附有水泥浆搅拌桶有的搅拌桶由工地自行制造。搅拌桶由上下两个筒体及拌灰装置、传动装置组成容量一般在~L之间。对搅拌筒的要求是连续地进行高速搅拌保证灌浆不间断地工作桶内水泥浆不会分离和沉淀。灌浆管路有内外管、返浆管及高压输浆管要求管子有足够的耐压强度便于拆装。灌浆塞是水泥灌浆孔的一种堵塞装置装在灌浆管的头部其作用在于能分隔密封灌浆孔进行分段灌浆。灌浆机是灌浆的主要设备灌浆质量在一定程度上取决于灌浆机的工作情况。一般灌浆机有活塞式及气压式两种目前已有较为轻便的液压式但前者应用较广。有的工程专用灌浆机不足可采用钻探用的BW-/型的泥浆泵来代替灌浆泵并配以适当容量的拌浆筒。()灌浆方法有下述几种:①按浆液的灌注流动方式分为纯压式和循环式(图-)。纯压式浆液全扩散到岩石的裂隙中去不再返回灌浆桶适用于裂隙发育而渗透性大的孔段循环式浆液在压力作用下进入孔段一部分进入裂隙扩散余下的浆液经回浆管路流回到浆液搅拌筒中去。循环式灌浆使浆液在孔段中始终保持流动状态减少浆液中颗粒沉淀灌浆质量高国内外大坝岩石地基的灌浆工程大都采用此法。②按灌浆孔中灌浆程序可分为一次灌浆和分段灌浆两种方法。一次灌浆用在灌浆深度不大孔内岩性基本不变裂隙不大而岩层又比较坚固的情况下可将孔一次钻完全孔段一次灌浆。分段灌浆是用在灌浆孔深度较大孔内岩性又有一定变化而列隙又大时因为裂隙性质不同的岩层需用不同浓度的浆液进行灌浆而且所用的压力也不同。此外裂隙大则吸浆量大灌浆泵不易达到冲洗和灌浆所需的压力从而不能保证灌浆质量。在这种情况下可将灌浆孔划分为几段分别采用自下而上或自上而下的方法进行灌浆。灌浆段长度一般保持在m左右。自下而上分段灌浆的灌浆孔可一次钻到设计深度。用灌浆塞按规定段长由下而上依次塞孔、灌浆直到孔口(图-)。此法允许上段灌浆紧接在下段结束时进行这样可不用搬动灌浆设备比较方便。自上而下分段灌浆法的施工步骤如(图-)所示。这种方法的灌浆孔只钻到第一孔段深度后即进行该段的冲洗、压水试验和灌浆工作。经过待凝规定时间后再钻开孔内水泥结石继续向下钻第二孔段进行第二孔段的冲洗、压水试验和灌浆工作。依次反复直到设计深度。此法的缺点是钻机需多次移动每次钻孔要多钻一段水泥结石同时必须等上一段水泥浆凝固后方能进行下一段的工作。其优点是:从第二孔段以下各段灌浆时可避免沿裂隙冒浆不会出现堵塞事故上部岩石经灌浆提高了强度下段灌浆压力可逐步加大从而扩大灌浆有效半径进一步保证了质量此外也可避免孔壁坍塌事故。上述分段灌浆的两种方法如果遇到地表岩层比较破碎下部岩层比较完整时在一个孔位可将两种方法混合使用即上部采用自上而下、下部采用自下而上的方法来进行灌浆。()灌浆材料的选择和浆液浓度的控制:岩石地基的灌浆一般都采用水泥灌浆。水泥灌浆的主要材料是由水泥和水拌制而成的水泥浆。水泥品种的选择及其质量要求:对无侵蚀性地下水的岩层多选用普通硅酸盐水泥如遇有侵蚀性地下水的岩层以采用抗硫酸盐水泥或矾土水泥为宜。水泥的标号应大于#。为提高岩基灌浆的早期强度我国坝基帷幕灌浆一般多用#水泥。对水泥细度的要求为水泥颗粒的粒径要小于岩石裂隙宽度灌浆才易生效一般规定灌浆用的水泥细度应能保证通过mm孔径标准筛孔的颗粒重量不小于~。灌浆过程中必须根据吸浆量的变化情况适时调整浆液的浓度使岩层的大小裂隙既能灌满又不浪费。开始时用最稀一级浆液在灌入一定的浆量没有明显减少时即改为用浓一级的浆液进行灌注如此下去逐级变浓直到结束。()灌浆压力及其控制方法:灌浆压力通常是指作用在灌浆段中部的压力。确定灌浆压力的原则是:在不致破坏基岩和坝体的前提下尽可能采用比较高的压力。因为压力高可以使浆液更好地压入细小的缝隙内增大浆液的扩散半径析出多余的水分提高灌注材料的密实度。但是灌浆压力也不能过高否则会使裂隙扩大引起岩层或坝体的抬动变形。灌浆压力的大小与孔深、岩层性质和灌浆段上有无压重等因素有关国内工程上目前常用下式进行计算P=PMDJrh式中:P灌浆压力/PaP基岩表层的允许压力/Pa可由表-中查得D灌浆段以上岩层的厚度/mM灌浆段以上岩层每增加一米所能增加的压力Pa/m也可由表查得h灌浆孔以上压重的厚度/mr压重的容重/kg/mK系数可选用~。根据公式或以往类似工程经验所确定的灌浆压力只能作为事先估算的一种依据。在实际工程中由于具体条件千变万化灌浆压力往往需要通过试验来确定并在灌浆施工中进一步检验和调整。灌浆的结束条件是用两个批标来控制。即:一个是残余吸浆量又称最终吸浆量即灌到最后的限定吸浆量另一个是闭浆时间即在残余吸浆量的情况下保持设计规定压力的延续时间。国内帷幕灌浆工程中大多规定:在设计规定的压力之下灌浆孔段的单位吸浆量小于Lmin延续~min以后就可结束灌浆。有的工程由于岩层的细小裂隙过多在高压作用下后期吸浆量虽不大但延续时间很长仍达不到结束标准且回浆有逐段变浓的现象。这说明受灌的细小裂隙只进水不进浆或只有细水泥颗粒灌入而粗颗粒灌不进。在这种情况下或者改变水泥细度或者经过两次稀释浓浆而仍达不到结束标准确认只进水不进浆时再延续~min就结束灌浆。五、回填封孔技术措施在各孔灌完后均应很好地回填封孔将钻孔严密填实。回填材料多用水泥浆或水泥砂浆。砂的粒径不大于~min砂的掺量一般为水泥的~倍。水灰比为:或:。机械回填法是将胶管(或铁管)下到钻孔底部用泵将砂浆或水泥浆压入浆液由孔底逐渐上升将孔内积水顶出直到孔口冒浆为止。要注意的是软管下端必须经常保持在浆面以下。人工回填法与机械压浆回填法相同但因浆液压力较小封孔质量难以保证。六、特殊情况的处理方法、灌浆中断的处理方法()因机械、管路、仪表等出现故障而造成灌浆中断时应尽快排除故障立即复恢灌浆。否则应冲洗钻孔重新灌浆。()恢复灌浆时如注入量较中断前减少较多应使用开灌比级的浆液进行灌注。按依次换比的规定重新灌主。()恢复灌浆后若停止吸浆可用高于灌浆压力MPa的高压水进行冲洗而后恢复灌浆。、串浆处理方法()相邻两孔段均具备灌浆条件时可同时灌浆。()相邻两孔段有一孔段不具备灌浆条件首先给被串孔段充满清水以防水泥浆堵塞凝固影响未灌浆孔段的灌浆质量。并用大于孔口管的实心胶塞放在孔口管上用钻机立轴钻杆压紧。、冒浆处理方法()混凝土地板面裂缝处冒浆可暂停灌浆用清水冲洗干净冒浆处再用棉纱堵塞。()冲洗后用快干地勘水泥加氯化钙捣压封堵再进行低压、限流、限量灌注。、漏浆处理方法()浆液在延伸较远的大裂隙通道渗漏在山体周围可采取长时间间歇(一般在h以上)待凝灌浆方法灌注。如一次不行再进行二次间歇灌注。()浆液在大裂隙通道渗漏但不渗漏到山体周围可采用限压、限流与短时间间歇(数十分钟)灌浆。如达不到要求可采取长时间间歇待凝然后限流逐渐升压灌注。一般反复!!#次即可达到结束标准。、固管处理方法灌注水灰比:以下的浓浆时容易发生固管现象。如采用小口径孔口封闭自上而下分段循环灌浆法施工可解决固管问题。、溶洞和暗河的处理方法()溶洞内如有粘土填充且稳定性较好可不必清除按常规浆液灌注即可如填充物不密实、不稳定应冲洗清除然后投砂、砾石骨料回填再灌注水泥浆液。()溶洞、暗河通道、漏浆量很大可采用布袋法灌注。将浓浆灌入布袋内封好袋口丢入孔内。边投砂、砾石骨料边投布袋浓浆边灌双液浆(加速凝剂的浆液)。待通道基本堵塞待凝h后再扫孔按常规方法灌注水泥浆液。七、质量检查、质量评定灌浆质量的评定以检查孔压水试验成果为主结合对竣工资料测试成果的分析进行综合评定。每段压水试验吕荣值满足规定要求即为合格。、检查孔位置的布设()一般在岩石破碎、断层、裂隙、溶洞等地质条件复杂的部位、注入量较大的孔段附近、灌浆情况不正常以及经分析资料认为对灌浆质量有影响的部位。()检查孔在该部位灌浆结束~d后就可进行。采用自上而下分段进行压水试验压水压力为相应段灌浆压力的。检查孔数量为灌浆孔总数的每一个单元至少应布设一个检查孔。、压水试验结束检查孔压水试验结束后按技术要求进行灌浆和封孔检查孔应采取岩心计算获得率并进行描述。、压水试验检查压水试验检查坝体混凝土和基岩接触段及其下一段的合格率应为%以下各段的合格率应在%,以上不合格段透水率值不得超过设计规定值的%且不集中灌浆质量可认为合格。、抽样检查对封孔质量宜进行抽样检查。PAGE

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