地層灌漿預(yù)加固施工技術(shù)研究

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隨著水利工程建設(shè)的難度和工程量的增大,地基灌漿施工的質(zhì)量影響著水利工程質(zhì)量,大量灌漿施工也可能對(duì)生態(tài)環(huán)境造成一定的影響。開展特殊地層灌漿預(yù)加固施工技術(shù)研究,提高灌漿預(yù)加固的技術(shù)水平,解決了常規(guī)灌漿法存在的缺陷,使灌漿預(yù)加固更加科學(xué),不僅能夠有效地解決水利建設(shè)中特殊地層的地基承載力問題與防滲問題,也能保護(hù)生態(tài)環(huán)境。

1.水利工程現(xiàn)狀

近年來,隨著社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,工程建設(shè)技術(shù)取得了長(zhǎng)足的發(fā)展,對(duì)保證工程質(zhì)量起到了很大的保障作用。然而,目前我國(guó)水利工程建設(shè)中存在著許多問題,這些問題的產(chǎn)生直接影響到了工程質(zhì)量,因此,施工單位必須提高技術(shù)水平,并針對(duì)問題采取積極、有效的解決辦法。目前水利建設(shè)中存在的問題有：一是,由于受各方面條件的制約,一些已建成的水利工程出現(xiàn)了諸多問題,一旦出現(xiàn)災(zāi)害,將對(duì)周邊居民及環(huán)境造成極大的危害。二是,在進(jìn)行水利建設(shè)的過程中,有些設(shè)計(jì)單位和施工單位對(duì)技術(shù)工藝的選用不重視,缺乏針對(duì)性的技術(shù)研究與運(yùn)用,這也導(dǎo)致了一些工程問題。在目前的情況下,施工單位要根據(jù)上述問題,采取適當(dāng)?shù)氖┕すに?使之能更好地促進(jìn)水利事業(yè)的發(fā)展,更好地適應(yīng)現(xiàn)代社會(huì)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

2.基礎(chǔ)灌漿施工效用及具體灌漿方式

2.1基礎(chǔ)灌漿施工效用

近年來,水利建設(shè)事業(yè)迅速發(fā)展,灌漿技術(shù)在水利建設(shè)中的應(yīng)用尤為重要,因此,灌漿技術(shù)的應(yīng)用必須與施工現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)條件、施工條件密切聯(lián)系,以保證工程的防滲和穩(wěn)定性[1]。從工程實(shí)際應(yīng)用來看,水利工程灌漿技術(shù)還存在著許多問題和提高的空間,給水利工程建設(shè)帶來了一定的困難。所以要從源頭上主動(dòng)掌握灌漿工藝技術(shù),控制灌漿工藝,保證施工的順利進(jìn)行和完成。

2.2水利水電工程基礎(chǔ)灌漿方式

在具體的施工中,灌漿的形式多種多樣,在實(shí)際施工中需要注意不同注漿方法的選擇與應(yīng)用,比如循環(huán)灌漿,灌漿的模式主要有孔口和孔內(nèi)的循環(huán),該方法是為了保證漿液的流動(dòng)和運(yùn)行,最大限度的降低沉淀物,保證灌漿的質(zhì)量。另外,也可以采取壓灌漿方式,將漿液壓注到鉆孔中,這一方式在大裂縫地層中的應(yīng)用更為普遍。

3.水利水電工程特殊地層的灌漿方法

3.1高壓噴漿技術(shù)的采用

以高壓噴漿技術(shù)實(shí)施灌漿施工,整個(gè)過程需要有專門的技術(shù)人員借助高壓注漿機(jī)械及其他相關(guān)機(jī)械設(shè)備,同時(shí)還要進(jìn)行科學(xué)的監(jiān)控,如果有任何的問題,都要第一時(shí)間上報(bào),避免出現(xiàn)施工問題帶來的負(fù)面影響。“千里之堤潰于蟻穴”,工程一旦出現(xiàn)任何的小瑕疵,都不能馬虎,否則后果不堪設(shè)想。

3.2普通灌漿加固技術(shù)

常規(guī)灌漿技術(shù)一般分為水壩基礎(chǔ)灌漿、壩體上游灌漿、壩體帷幕灌漿等,但在實(shí)際水利工程灌漿中,需要注意以下幾個(gè)要點(diǎn)：要將有關(guān)數(shù)據(jù)記錄下來,將水位降至正常水平；對(duì)裂縫和灌漿孔的有效清理,在灌漿施工前,應(yīng)確?？妆诤涂椎椎那鍧?；在清洗時(shí)應(yīng)注意控制水壓,根據(jù)孔洞水的清濁度來決定沖洗時(shí)間。此外,在水利工程灌漿施工中,必須遵循先稀后濃的原則,并根據(jù)水壓的大小,逐步提高漿料的濃度,并確保水灰比例的合理,可采用適量的石英粉和鋁粉,達(dá)到調(diào)節(jié)漿液濃度的目的。

3.3裂縫處理技術(shù)

基礎(chǔ)灌漿技術(shù)的重點(diǎn)是提高地基的強(qiáng)度,而裂縫治理則是其中一個(gè)重點(diǎn)。因此,必須針對(duì)巖體的分布狀況,采取相應(yīng)的防治措施,以確保灌漿處理已有的裂縫。一般來說,淺層都會(huì)有一些淤泥,在建造的時(shí)候,必須要將淤泥盡量清理干凈,再注入適當(dāng)?shù)臐{液,等到漿液凝固,地基的強(qiáng)度就會(huì)得到極大的提高,從而保證地基的承載能力。至于更深的裂縫,采用高壓旋噴技術(shù),可以將漿液打入地底,但高壓之下,會(huì)對(duì)地基深層結(jié)構(gòu)造成一定的干擾,從而影響到基礎(chǔ)的穩(wěn)定。因此,要提高地基的施工質(zhì)量,就需要對(duì)區(qū)域特征進(jìn)行全面的認(rèn)識(shí)并采用合理的灌漿方法。

3.4模袋灌漿法

模袋灌漿是將灌漿液注入模袋,再通過模袋封堵滲漏,該方法是較為常見的灌漿工藝,常用于溶洞處理。在施工過程中,采用模袋灌漿施工具有很大的彈性,能夠根據(jù)溶洞的結(jié)構(gòu),對(duì)不同的孔型進(jìn)行不同的設(shè)計(jì),從而確保在灌漿結(jié)束后,用模具袋堵住孔道。采用這種方法,既不會(huì)對(duì)溶洞的內(nèi)部環(huán)境造成影響,也不會(huì)對(duì)灌漿材料的凝固質(zhì)量造成任何影響,而且采用模具袋還可以有效地控制漿液中的水分,保證漿液的凝固質(zhì)量達(dá)到基礎(chǔ)的整體強(qiáng)度要求。因?yàn)槟＞叽哂辛己玫哪湍バ阅?因此在施工過程中,采用機(jī)械設(shè)備進(jìn)行運(yùn)輸時(shí),不會(huì)對(duì)其造成任何損傷,既能確保灌漿作業(yè)的效率,又能提高作業(yè)的自動(dòng)化程度[2]。

3.5誘導(dǎo)灌漿施工技術(shù)

誘導(dǎo)灌漿是水利工程中常用的一種技術(shù),它的基本原理就是以施工現(xiàn)場(chǎng)的具體情況和工程需要為依據(jù),為灌漿帷幕的施工創(chuàng)造有利的條件,達(dá)到阻擋土壤側(cè)壓,提高地基的防滲能力。同時(shí),對(duì)漿液流量的控制和工程保護(hù)也起到了很好的作用,既可以有效地控制灌漿的質(zhì)量,又可以改善地基的穩(wěn)定性,從而提高整個(gè)水利工程的質(zhì)量。隨著不斷地實(shí)踐和發(fā)展,出現(xiàn)了許多新的誘導(dǎo)灌漿技術(shù),為了提高施工效率和質(zhì)量,應(yīng)選用最適合于水利工程需要的灌漿施工工藝。

3.6在施工過程中遇到的特殊情況及處理方法

水利建設(shè)是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程,在建設(shè)中,由于種種原因,會(huì)出現(xiàn)許多意料之外的問題。最有可能的就是漏水,在這種情況下,灌漿技術(shù)的使用也是不同的,對(duì)于嚴(yán)重的滲漏,一般都是用來填充和配料的是使用沙土和水泥為主要材料,這樣才能保證填充體的強(qiáng)度。另外,也可以采用膜袋灌漿的方式進(jìn)行處理。該工藝使用的材料耐磨損,在制作過程中,可以將水泥砂漿倒入模具內(nèi),通過互相擠壓,很容易將模袋中的水分除去,只留下砂和水泥,從而大幅度的減少水泥漿中的水分含量,從而加速凝固。通過這種方式,能夠處理嚴(yán)重的滲漏,也不會(huì)對(duì)工程造成太大的影響,從而保證了施工質(zhì)量。

4.水利水電工程特殊地層的灌漿預(yù)

加固方法應(yīng)用目前,水利工程中采用的灌漿預(yù)補(bǔ)強(qiáng)方法有其特殊性,施工單位應(yīng)根據(jù)具體施工情況,如大吸漿量情況如何使用灌漿技術(shù)、特大漏水通道的灌漿、冒水時(shí)的堵水灌漿等。

4.1大吸漿量情況的灌漿技術(shù)

大吸漿量情況則多發(fā)生在巖縫灌漿,這是水利建設(shè)中普遍存在的問題。在工程建設(shè)中,發(fā)生大吸漿量現(xiàn)象時(shí),由于存在著大量的水泥漿液流失,而且存在灌漿不徹底等問題,對(duì)整體地基的質(zhì)量產(chǎn)生了很大的影響[3]。因此,參建單位要充分關(guān)注這一問題,并制定相應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施：（1）及時(shí)更換低壓或自流灌漿裝置,以減少漿液的流動(dòng)性。在滿足要求后,相關(guān)操作人員應(yīng)適當(dāng)提高灌漿壓力。（2）當(dāng)出現(xiàn)較大吸漿量時(shí),需要有效地減小灌漿速度。其目的在于減小灌漿流速,減小漿料在巖縫中的流速,保證漿液最終沉淀。另外,施工人員可采取限流的措施。在具體工作中,對(duì)每一段巖縫的灌漿量進(jìn)行了限定,一般要求施工人員將灌漿量降低到12-15L/min。加強(qiáng)砂漿在巖縫的流速管控,使注入的砂漿迅速地沉淀并凝固。（3）在灌漿過程中出現(xiàn)較大的吸漿量時(shí),應(yīng)根據(jù)需要增加漿液的濃度,選擇大粒徑的骨料。同時(shí),適當(dāng)加入水玻璃、氯化鈣等速凝劑,使?jié){液在氣孔內(nèi)的凝固速率不斷加快。（4）在實(shí)施水利工程建設(shè)時(shí),應(yīng)采取間歇灌漿法,以盡量減少混凝土材料的超耗,提高灌漿質(zhì)量。在澆筑完一定數(shù)量的混凝土和灌漿一定時(shí)間后,施工方需要暫停下一步的施工,并可視具體情況而定。通常在2-8h之內(nèi),然后再進(jìn)行復(fù)灌。以此為依據(jù),重復(fù)以上的灌漿法。

4.2特大漏水通道的灌注方法

大型水利工程中,采用定向爆破法進(jìn)行堆石壩的施工是一種常見的方法。在這一階段,由于爆破造成的巖石裂縫比較大,會(huì)造成較大的漏水通道。如果在溶性巖區(qū)進(jìn)行施工,很可能因溶洞溶溝的存在,產(chǎn)生大的漏水情況。大的漏水通道會(huì)對(duì)灌漿產(chǎn)生嚴(yán)重不利影響,如果采用傳統(tǒng)的灌漿方法,不僅需要大量的水泥,而且會(huì)給灌漿帶來一定的困難,從而影響加固工作。針對(duì)特大型滲漏情況,施工人員應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況,尤其是裂縫的方向和具體情況,根據(jù)裂縫的特點(diǎn),選用合適的灌漿工藝。對(duì)于緩傾斜大裂縫,在不受水流影響的情況下,可以采用提高漿液濃度和采用間歇灌漿技術(shù),達(dá)到減少灌漿作業(yè)中漿液消耗的目的。在特定的工藝中,若漿液濃度達(dá)到最高的要求,采用間斷灌漿作業(yè)方法是行不通的,此時(shí)工人可選用水泥漿液、水泥粉煤灰等混合漿液。對(duì)于存在大傾角或有水流影響的裂縫、孔隙,施工人員在注漿過程中,應(yīng)注意采用合適的集料填充,再灌注水泥漿,以有效地改善灌漿效果。在此過程中,施工人員要根據(jù)實(shí)際需要,進(jìn)行合理的設(shè)計(jì),并找出最佳的集料配合比例。若采用增大漿液濃度、變更集料比例不能實(shí)現(xiàn)封閉,則應(yīng)采取模袋灌漿工藝。模袋灌漿是用特殊的材料和紡織技術(shù)制造的,在里面加入漿液,就可以完成灌漿。在實(shí)踐中,由于模具袋的保護(hù),水泥漿液不會(huì)向外溢出,并且可以在壓力的作用下,通過適當(dāng)?shù)淖兓锥吹男螤?達(dá)到了封底的目的。當(dāng)模袋達(dá)到一定的數(shù)量時(shí),相關(guān)人員必須進(jìn)行正常的灌漿,然后采用傳統(tǒng)的灌漿工藝封堵滲漏點(diǎn)。

4.3正在冒水情況的堵水灌漿

針對(duì)水利工程建設(shè)中出現(xiàn)的冒水現(xiàn)象,施工單位要根據(jù)具體情況,采取相應(yīng)的防治措施。在此過程中,如果出現(xiàn)了較大、較密集的滲漏點(diǎn),施工人員應(yīng)正確地判斷出地基是否存在著溶洞區(qū)域和混凝土中的缺陷。在這個(gè)問題的處理上,可以根據(jù)出水點(diǎn)和出水量的實(shí)際情況,按規(guī)范和規(guī)定埋下合適的導(dǎo)流管,把水排走。其次,對(duì)附近可能出現(xiàn)的噴水、噴漿巖裂縫、孔洞進(jìn)行封堵,同時(shí)進(jìn)行反壓灌漿。在具體的施工中,如果出現(xiàn)巖裂冒水或浸漬水,則可以采用下列方法進(jìn)行處理：一是,在裂縫交叉處打深洞,并埋注漿管。做完這一切,就可以將裂縫的水流從管道中排出；二是,在每一深洞間開幾個(gè)淺洞,并與裂縫相交,然后在這些淺洞中埋設(shè)注漿管；三是,沿巖石裂隙開槽,在這一環(huán)節(jié)中,首先要通過棉紗、麻刀的運(yùn)用,將裂縫封閉起來,然后根據(jù)規(guī)范對(duì)淺洞進(jìn)行灌漿；四是,在淺洞灌注漿液凝結(jié)一段時(shí)間后,必須對(duì)深孔進(jìn)行高壓灌漿。對(duì)于冒水率較低的,可以根據(jù)需要在裂縫鑿出5cm的U型凹槽,然后在槽底鋪設(shè)一層鋼板,然后將多根合適的灌漿管道穿過鋼板,并在縫隙的頂部和底部分別設(shè)置一條灌漿管。在此基礎(chǔ)上,再用水泥漿液填充溝槽,砂漿凝固達(dá)到一定強(qiáng)度后,再在裂縫的低端處進(jìn)行灌漿。

5.結(jié)束語(yǔ)

灌漿是水利工程建設(shè)中的一個(gè)關(guān)鍵工序,在這個(gè)工序中,必須先將某一種物料制成漿液,再通過壓力泵將漿液注入到特殊地層的孔隙中,從而將漿液擴(kuò)散固化,從而達(dá)到加固的目的。而特殊地層灌漿預(yù)加固是指在水利工程建設(shè)中將特定漿液注入到特殊地層中的,既可以起到凝膠性和充填的作用,又可以有效地減小地層中的圍巖的滲透率,并對(duì)松軟巖體圍巖進(jìn)行固結(jié)。這種施工方式既可以防止水利建設(shè)中出現(xiàn)的滲漏問題,又可以對(duì)各種特殊地層進(jìn)行加固,防止在施工時(shí)出現(xiàn)地表下沉、滑坡等現(xiàn)象,從而確保水利工程特殊地層的承載力達(dá)到水利工程建設(shè)的需要。

作者:文敏 單位:廣東華隧建設(shè)集團(tuán)股份有限公司