多年來水工建筑物防滲加固問題一直是水利工程施工當中施工中尤為重要的環節,當基礎土質較差,滲透性較強時,在水流的作用下對基礎的危害很大。因此防滲加固工程便成了水工建筑施工中不可忽視的部分。本文簡要介紹幾種防滲加固技術。

高壓噴射灌漿技術

在堤壩防滲工程中,高壓噴射灌漿技術與常規砼防滲墻相比,可不同程度地降低工程造價,具有開挖量小,施工方便,占地少,對臨近建筑物影響小等特點。此項技術很大程度地提高了江、河、湖、庫、渠的堤壩防滲抗災能力,減輕防洪壓力,對保障人民生命財產安全以及社會經濟發展將起到積極的作用,其社會效益是十分明顯的。

1、高壓噴射灌漿施工工藝

施工中所用技術參數因使用高噴的方法不同而不同。所用的灌漿壓力不同,提升速度也有差異。對各類地層而言,若使用同一種施工方法則水壓、氣壓、漿壓的變化不大,唯有提升速度變化較大,是影響高噴質量的主要因素。一般情況下,確定提升速度應注意下列幾個問題:因地層而異,在砂層中提升速度可稍快,砂卵(礫)石層中應放慢些,含有大粒徑(40cm以上)塊石或塊石比較集中的地層應更慢;因分序而異。先序孔提升速度可稍慢,后序孔相對來講可稍快;高噴施工中發現孔內返漿量減少時宜放慢提升速度。

高壓噴射注漿法所形成的固結體形狀與噴射流移動方向有關,一般分為旋轉噴射(簡稱旋噴),定向噴射(簡稱定噴)和擺動噴射(簡稱擺噴)三種形式,如下圖。

1.jpg

(高壓噴射注漿法的三種噴法)

旋噴法形成圓形固結物,施工時,噴嘴一面噴射一面旋轉并提升,固結體呈圓柱狀;定噴法形成片狀固結物,施工時,噴嘴一面噴射一面提升,噴射方向固定不變,固結體形如板狀或壁狀;擺噴法形成扇形固結物,施工時,噴嘴一面噴射一面提升,噴射的方向呈較小角度來回擺動,固結體形如較厚墻狀。

定噴及擺噴兩種方法通常用于基坑防滲,改善地基土的水流性質和穩定邊坡等工程,加固地基主要用旋噴法,旋噴法施工后,在地基中形成的圓柱體稱為旋噴樁。

旋噴樁施工時采用單獨噴出水泥漿的工藝,稱為單管法;采用同時噴出高壓空氣與水泥漿的工藝,稱為二重管法;采用同時噴出高壓水、高壓空氣及水泥漿的工藝,稱為三重管法(下圖)。

2.jpg

(三重管旋噴樁)

旋噴樁的施工工藝流程為:布孔放樣→鉆機就位→鉆孔→插管→噴射注漿→拔管及沖洗。具體如下:

1)布孔放樣。根據設計圖紙和說明書進行孔位放樣,采用跳孔噴漿的方法。

2)鉆孔將鉆機就位、鉆孔。鉆頭準確定位居中,鉆孔位置與設計位置偏差小于10cm。鉆架矯正擺平,鉆桿垂直,傾斜度小于等于1.5%,開始鉆孔,鉆孔過程中要經常注意鉆桿偏斜情況,及時矯正。鉆孔孔口采用套管保護。

3)制備漿液。利用攪拌機,將水與42.5普通硅酸鹽水泥按1:1的水灰比充分攪拌均勻,制備水泥漿液,隨時拌制隨時噴注。

4)插管、噴漿。旋噴機具就位,校正機架水平度和噴主管的垂直度,灌注管插入高噴孔前采用中等壓力試噴,以檢查噴射和灌漿系統是否暢通,然后用卷揚機將灌注管插入鉆孔設計深度,開始噴射灌漿作業,按成樁實驗確定提升速度,和旋轉速度,邊提升噴灌管邊旋轉,待噴管達到設計長度范圍內停止噴漿,將灌注管提出空口,在鉆孔內進行靜壓灌漿,防止固結體形成凹形。

5)移動機架和沖洗管路。灌注完畢,拔出注漿管,移動機架,沖洗管路器具,開始下一個孔的施工。

3.jpg

鉆機與高壓注漿泵的距離不宜過遠。鉆孔的位置與設計位置的偏差不得大于50mm。實際孔位、孔深和每個鉆孔內的地下障礙物、洞穴、涌水、漏水及與工程地質報告不符等情況均應做詳細記錄。

當注漿管貫入土中,噴嘴達到設計標高時,即可噴射注漿。在噴射注漿參數達到規定值后,隨即分別按旋噴、定噴或擺噴的工藝要求,提升注漿管,由上至下噴射注漿。注漿管分段提升的搭接長度不得小于100mm。對需要擴大加固范圍或提高強度的工程,可采取復噴措施,即先噴一遍清水再噴一遍或兩遍水泥漿。在高壓噴射注漿過程中出現壓力驟然下降、上升或大量冒漿等異常情況時,應查明產生的原因并及時采取措施。

當高壓噴射注漿完畢,應迅速拔出注漿管。為防止漿液凝固收縮影響樁頂高程,必要時可在原孔位采用冒漿回灌或第二次注漿等措施。當處理既有建筑地基時,應采取速凝漿液或大間距隔孔旋噴和冒漿回灌等措施,以防旋噴過程中地基產生附加變形和地基與基礎間出現脫空現象,影響被加固建筑及鄰近建筑。同時,應對建筑物進行沉降觀測。  

一般灌漿治漏加固技術

1、灌漿治漏加固技術簡介

1 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。

2 壩上游面固結灌漿;堵塞漏洞和縫隙,加固補強壩體和提高防滲性能,以進一步提高壩體的承載能力和完整性。

3 壩下游面追蹤固結灌漿;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排水孔也可采用。采用這種方法時最好是壩前無水。

4 壩面重新剔勾縫;剔縫后,用高標號水泥砂漿、干硬性預縮水泥砂漿或用防水材料配制高標號水泥砂漿勾縫,提高壩面防滲漏能力及壩體穩定性、整體性和抗凍融、抗風浪淘刷能力。此方法即“前堵、中截、后追蹤”灌漿治漏加固法。

4.jpg

2、灌漿治漏加固技術布孔和造孔應遵循的原則

1 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,或根據試驗確定孔距?咨钽@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,再繼續向下鉆孔,以防止卡鉆、埋鉆事故發生。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,但造孔前應先清基,在壩腳澆筑0.3m一0.5m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定值。

2 壩上游固結灌漿布孔;在漏水部位呈“梅花”型,鉆孔間距和排距lm——3m為宜,根據漏水情況確定,鉆孔位置選在砌石“了”縫中;在裂縫部位,可沿裂縫每lm布設一孔?讖綖42mm,孔深0.7m——1.5m,根據壩體實際情況確定。

3 壩下游面追蹤固結淄漿布孔;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,也可適當加密布孔?咨詈涂讖酵瑝紊嫌蚊。

5.jpg

3、施工要求

1 先放空水庫或將庫水位降至灌漿部位以下,再灌漿施工,并做好灌漿各項記錄。

2 洗孔;灌漿前應對孔壁、孔底及裂縫進行沖洗,采用風水聯合沖洗方法,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。

3 維幕灌漿;①采用孔內循環法,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;⑨壩體內灌漿長度,一船5nt左右較好,孔深不超過8m時,可全孔一次性灌注;⑧灌漿壓力按設計控制,但要低于抬動試驗極限壓力,一般控制在0.2MPa——0.4MPa。

4 壩面固結和追蹤灌漿;①在孔內預埋注漿管,孔口管周圍用干硬性水泥砂漿填堵,采用內徑20mm鋼管,長50cm,插入孔內40cm,外露5Cm“10Cm,管頭要加工絲扣,以便與輸漿管連接;⑦采取一組四孔并聯灌漿法,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。灌漿壓力按設計控制,一般采用0.2MPa——0.25MPa。

5 漿液的濃度;灌漿時應遵循由稀到濃的原則,根據壓水試驗逐級改濃。壩體當注入漿量大于30L/min時,可越級變濃。當某一級漿液灌注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。根據設計,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。

6 灌漿時要分2-3序灌注,同時一定要進行復灌。在設計壓力下,當吸漿量不大于O.4L/mio時,再續灌30分鐘即可結束。

7 灌漿孔封孔;帷幕灌漿時,豎孔封孔采.用機械導管法,用1:2水泥砂漿從孔底向上逐漸提升封填密實;壩面固結灌漿水平孔封孔,采用低水灰比1:2水泥砂漿人工填堵搗實。封填材料最好用膨脹水泥砂漿。

截滲墻技術

截滲墻為臨河截滲。其作用是加固堤防,降低大堤浸潤線出逸點,確保大堤安全。

6.jpg

截滲墻技術分為兩種:一種是水泥土截滲墻其造價最低;一種是混凝土截滲墻,其造價較水泥土截滲墻略高;炷两貪B墻是在地面上進行開槽(造孔)施工,在地基中以泥漿固壁,開鑿成槽形孔或連鎖樁柱孔,回填防滲材料,筑成具有防滲性能的地下連續墻。水泥土攪拌樁截滲技術是利用多頭小直徑深層攪拌機具把水泥漿噴入土體并攪拌形成水泥土,以水泥為固化劑,固化劑和土體之間發生物理化學反應,使土體固結成具有良好整體性、穩定性、不透水性,并具有一定強度的水泥土截滲墻,以達到截滲的目的。

優點:工程造價低,占地少,施工進度快。

缺點:截滲墻為地下隱蔽工程,施工工藝復雜,技術要求高,特別是在地基土層復雜時,施工中容易出現意想不到的問題,造成施工中斷;炷两貪B墻還容易出現槽壁坍塌、漏漿、墻體接縫有泥皮夾層、墻體槽間橫向傾斜等技術難題,還有待于進一步分析研究。