[分享]帷幕灌浆技术在水利工程方面的应用

发表于2020-05-09     37人浏览     1人跟帖     总热度:381  

什么是帷幕灌浆技术?
为什么会运用到水利工程方面呢?
对于水利工程项目有哪些优势呢?
帷幕灌浆是将浆液灌入岩体或土层的裂隙、孔隙,形成连续的阻水帷幕,以减小渗流量和降低渗透压力的灌浆工程。在水利工程的建设中,渗漏的问题影响着工程的施工质量,帷幕灌浆技术的运用正是为了解决这个问题。
水利工程建设的施工场地和其他的工程不同,它是在水下进行同时也是在水下存在的,那么对此就要求施工的质量要有着很高的标准,因为施工后的工程是在水下存在的,在对后期的维护上具有可视化极低的情况,不是很容易能够发现使用过程中出现的质量问题,所以在施工过程中一定要对质量有所控制,不为后期的投入使用造成隐患。水利工程主要是应用在水中,所以在防水方面有着很高的要求标准,那么如果发生渗水的现象,这项工程的质量问题就出现了很大的问题,帷幕灌浆技术就是为了防止渗水情况的发生而采用的。帷幕灌浆是在对水利工程的底部进行施工的时候,利用钻头在底部打孔,然后对钻孔进行浆液的灌注,在灌注的过程中,钻孔内的水由于受到浆液的压力而自动排出孔外,浆液占据了原有的空间,待浆液彻底占满钻孔的时候,在底部进行融合形成固体状态,这种固体可以有效的进行防水。这种技术已经在水利工程行业实行了很多年,得到了有力的推广,可以对水利工程的防水工程起到很好的效果,确保了水利工程建设的顺利实施。
帷幕灌浆在闸坝的岩石或砂砾石地基中采用灌浆建造防渗帷幕的工程。帷幕顶部与混凝土闸底板或坝体连接,底部深入相对不透水岩层一定深度,以阻止或减少地基中地下水的渗透;与位于其下游的排水系统共同作用,还可降低渗透水流对闸坝的扬压力。20世纪以来,帷幕灌浆一直是水工建筑物地基防渗处理的主要手段,对保证水工建筑物的安全运行起着重要作用。

帷幕灌浆技术在水利工程方面的应用案例
工程概况——某水库总库容1170.2万m³,灌溉面积2.1万亩。根据相关标准规定,可水库为中型规模,为III等水库枢纽工程等级。拦河大坝、溢洪道及导流输水隧洞为构成枢建筑物的主要部分,其中心墙风化料坝为拦河大坝。本工程以5958.79m为帷幕灌浆设计整体进尺,帷幕灌浆轴线与坝轴线上游之间的距离为1.5m,布置以单排孔为主,1.5m为孔距。可选取纯水泥浆液用于帷幕灌浆,并按照由上到下的顺序一段一段进行灌浆施工。地形、岩性及构造是坝址区域岩体风化的主要影响因素,该区域无滑坡分布。本工程以泥岩、泥质粉砂岩作为坝基岩体,无发现对稳定不利的软弱夹层,目前坝基具有良好抗滑稳定条件。

水利工程施工中帷幕灌浆技术的应用
测量放线——按照设计要求,选取全站仪进行灌浆轴线、控制点的确定,并利用水准仪进行高程测定。在所有灌浆孔里程、灌浆轴线控制里程确定后,即可通过钢卷尺对孔位进行测定。随后利用水准仪将所有孔孔口高程测出,并按照设计帷幕底线,进行具体钻孔深度地计算。
钻孔——根据工程实际情况,选用回转钻机进行帷幕灌浆钻孔施工,一般选取口径较小的机械钻孔,如选取其他口径机械,则必须在46mm以上控制孔径,一切以铅直孔为全部灌浆钻孔。统一标注所有类型的钻孔,相比设计孔位,帷幕灌浆孔位误差需控制在10cm以内。为防止孔壁塌陷,需严控控制坝体、坡积层等位置的送水量。如遇断层、泉眼等问题,应做好记录,及时采取切实可行的措施进行解决,避免对钻进速度及灌浆质量造成严重影响。
灌浆——工程选用循环式基岩灌浆施工,射浆管与孔底之间的距离可控制在50cm以内。按照由上到下的顺序进行施工。要求在第一段灌浆段顶灌浆盖板下堵塞灌浆塞。当遇较为复杂地质情况时,完成灌浆作业后需待凝。特殊情况下需下钻孔套管,完成灌浆作业即可拔除,且回填粘土球(含水量符合设计要求),并做好振捣、压实作业。灌浆以孔口封闭灌浆法施工时,遵循压力控制原则,可选取一次升压法施工,尽可能快速地提高压力,满足设计要求需求,如一次无法实现,则需进行第二次升压。一般以0.7P作为一次升压压力值,完成灌浆前需满足设计压力。要求将具备勘探作用的先导孔设置到灌浆孔内,根据设计图纸合理布设孔位,一般以24m作为先导孔之间的距离。钻孔时可按照由上至下一段一段进行,以便掌握帷幕设计深度内的地质、岩层等情况。通过先导孔透水率可进行渗透剖面图绘制,且以此对设计帷幕底界限进行复核,确保其合理性。应向灌浆段底部插入灌浆管,在50cm以内控制管口和孔底的间距。要求钻进、冲孔、压水及灌浆的工序进行施工。如灌浆管选用钻杆,连接以平头为主。如灌浆采取孔口封闭灌浆法施工,针对灌浆管需做好上下左右转动操作,并有效控制回浆管内的回浆量,一般以每分钟15L为准,避免在孔内水泥把灌浆管凝固。
浆液控制——按照“稀—浓”的原则逐级变换灌浆浆液的浓度。根据灌浆试验进行浆液比地确定。根据灌浆实际情况,可划分为6个等级。分别为5、3、2、1、0.8、0.5,按照压水试验得出的透水率,如灌浆前透水率在5Lu以上,可选取3作为水灰比;如透水率在5Lu以内,则可选取5作为水灰比;如透水率在10Lu以上,可选取2作为水灰比。在具体应用中,可适当调整。以注浆量进行分析时,如不改变灌浆压力,不断降低浆液注入率时,水灰比可保持不变;或不改变注入率,而不断提升灌浆压力,也无需改变水灰比。
封孔——按照地层情况等条件,确定所有孔段灌浆结束条件。灌浆可按照由上到下的顺序一段一段施工,在设计压力最大的情况下,且注入率在每分钟1L以内,持续进行60min灌浆施工,即可完成灌浆作业。可选取分段压力灌浆封孔法用于所有孔完成灌浆作业的封孔方法,随后应闭浆24h。

水利工程施工帷幕灌浆试验
裂隙冲洗——冲洗完帷幕灌浆孔接触段钻孔后,可实施裂隙冲洗工作,其他孔段无需实施裂隙冲洗作业。选取压力水脉动法冲洗单孔裂隙,串通孔裂隙同样可采取此方法冲洗,如冲洗效果差,可选取风、水冲洗法循环进行。孔段选用裂隙冲洗时,可同时进行裂隙和钻孔冲洗。选取80%灌浆压力作为冲洗水压,如压力在1MPa以上,可直接选取1MPa;如选取50%灌浆压力作为冲洗风压,则压力在0.5MPa以上,可直接选取0.5MPa。当回水变清10min之后即可停止裂隙冲洗,一般单孔整体冲洗时间控制在30min以上,串通孔需控制在2h以上。如孔段回水不符合清澈程度,需持续冲洗,直至孔内残留物厚度控制在20cm以内。
压水试验——灌浆前,通过压水对灌浆孔进行裂缝冲洗,进而达到灌浆质量提升的目的。以单孔冲洗法作为冲水方式。以灌浆压力80%为裂缝冲洗压力,如在0.8MPa以上,可直接选取0.8MPa,待回水冲洗澄清后,即可停止冲洗。完成上述作业后,按照由上到下的顺序针对I先导孔一段一段实施压水试验,在灌前灌浆先导孔选用五点法进行压水试验。选取单点法进行帷幕灌浆压水试验,相比最大灌浆压力,压水试验压力必须控制在其80%以内。一般帷幕灌浆简易压水试验需与裂隙冲洗结合实施,以灌浆压力值80%作为其压力,且小于或等于0.8MPa。以20min作为压水时间,流量每隔5min记录一次,通过压水试验,可充分掌握基岩透水性,为施工提供方便。


水利工程施工中帷幕灌浆注意事项
  1. 地表冒浆
    地面冒浆现象出现于灌浆施工,需及时减小压力,保证在无压状态下进行灌浆操作,且对冒浆变化进行详细观测,随后将冒浆点堵住,避免遗漏大量浆液。如无法止住冒浆情况,需及时增强浆液浓度进行注浆。

  2. 邻孔串浆
    如邻孔串浆产生,可同时灌注灌浆孔和串浆孔,也可选取胶塞封堵串浆孔,当完成灌浆孔灌注之后,可利用扫孔方式对串浆孔进行灌注,为避免在串浆孔非灌段浆材漏掉,可利用胶塞进行串浆孔非灌段隔离。

  3. 大量耗浆

  4. 灌浆中断
    如因故障,灌浆作业无法连续进行,出现中断现象,必须及时找出原因,采取科学、有效的措施进行处理,及时恢复灌浆。如停止时间在30分钟以上,钻孔需马上冲洗,随后再次进行灌浆。如冲洗效果不佳,也可选用扫孔方式。再次进行灌浆后,相比中断前,如其注入率基本相似,灌注时应选取中断前的比级,直至完成灌浆。

  5. 回浆变浓
    如出现回浆变浓现象,灌注时可选取水灰比一致的新浆施工,当其效果不佳时,持续进行30分钟灌注后可停止灌注,无需再次灌注。


帷幕灌浆技术在水利工程中发挥着防水的重要作用,所以要对这项技术大力的进行推广,使其为我国的水利工程事业做出更大的贡献。但是帷幕灌浆技术在使用中还是会存在相应问题的产生,这就要求我们的施工企业在实践的工作中不断的总结经验,制定出完善的措施,使这项技术不断的进步。
来源:水利水电资料库
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