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水利施工的水库灌浆施工工艺

水库灌浆主要包括防渗处理、主坝、主坝和副坝的接头以及左岸和右岸的山体处理等部分,在不同的施工区域选择不同的灌浆施工工艺。在进行水利施工中的水库灌浆施工时,需要进行灌浆段的划分,这样才可以有效保障地基的质量,避免出现裂缝或者断层等现象,对地基造成损害。因此,在水库灌浆施工中采取合理的施工工艺是很重要的。

一、水库灌浆施工工艺的分类

水库灌浆施工工艺按照不同的划分标准,有不同的种类。1.按照目的进行分类(1)固结灌浆,固结灌浆是通过胶结坝基裂缝岩石的方式来提高水库堤坝的均匀性、整体性以及承载能力,这种灌浆方式涉及的平面范围非常大,通常情况下,孔深为5m到10m;(2)帷幕灌浆,帷幕灌浆是在坝基偏上游的部分进行1~3排深孔灌浆,以此来充填并胶结裂隙,这样可以有效降低坝底的扬压力,避免坝基出现渗漏现象;(3)接触灌浆,接触灌浆的部位是在岩基和坝体的结合面上进行灌浆施工,这种灌浆方式可以有效提高坝体的抗滑性,避免岩面出现集中渗漏的现象,还可以有效加强岩基的固结强度。2.按照材料进行分类(1)水泥灌浆,水泥灌浆的材料主要有水泥、细骨料以及混凝土外加剂等,这种干混材料只需要添加一定的水进行搅拌之后就可以使用,具有不容易离析、微膨胀以及高流态的优点,还具有很强的胶凝性和结石强度,施工的成本很低,在水利工程中的应用非常广泛;(2)化学灌浆,化学灌浆是使用高分子材料制作而成,主要用于地基或者建筑物的裂隙中,具有很强的补强加固以及防渗漏的效果,化学灌浆的材料主要有水玻璃、聚氨酯浆液、铬木素以及环氧树脂等。

二、水库灌浆施工工艺流程

1.钻孔在进行灌浆钻孔的施工中,主要采用岩心钻机进行钻孔,钻机的选择要根据岩石的实际硬度和完整性来决定,通常使用的钻机有金刚石、硬质合金以及钢粒等,但是钢粒钻机在进行钻孔时,容易研磨出铁屑或者岩粉,从而堵塞孔壁的裂隙,在很大程度上降低了灌浆的质量。2.冲洗为了确保水库灌浆施工的质量,在灌浆之前,需要使用压水流进行钻孔的冲洗,将孔洞或者裂隙中存在的泥质充填物冲出来,或者将这些充填物推移到灌浆施工区域外。按照孔数可以将冲洗分为单孔冲洗以及群孔冲洗;按照冲洗的方法可以将冲洗分为压力水连续冲洗、压气抽水冲洗以及脉动冲洗。3.压水试验水库灌浆需要进行简易的压水试验,压水试验的目的如下:(1)充分了解岩层的实际渗透状况,并和地质资料进行对比;(2)根据实际的渗透状况,制定出开灌时的灌浆浓度;(3)查看每米灌浆段中实际灌入的干料重量和岩层渗透性之间的大致关系;(4)观察各个次序灌浆孔的渗透性随着次序增加而减少的规律。4.灌浆施工任何种类的灌浆施工工艺都要按照规定的顺序进行,主要分为Ⅰ序孔、Ⅱ序孔以及Ⅲ序孔等,随着序数的增多,灌浆孔也越来越密集。单孔灌浆的施工方法主要有以下两种:(1)全孔一次灌浆,主要是使用灌浆塞将空口封闭,然后将有压浆液灌入到全孔的岩层裂隙中,这种施工方法主要应用于浅孔灌浆;(2)全孔分段灌浆,首先将全孔从上往下分为若干个灌浆段,然后用灌浆塞把其中一段和相邻段进行隔离,最后将有压浆液灌入到这一段的岩石裂隙中,这种施工方法主要应用于深孔灌浆。按照浆液注入的方式,施工方法可以分为以下几种:(1)纯压式灌浆法,这种方法是将灌入的浆液全部压入到岩石裂隙中,浆液不可以返回到地面,化学灌浆主要采用这种灌浆方法进行施工;(2)循环式灌浆法,这种方法要求注入的浆液要多于裂隙的吸浆量,剩余的浆液会通过回浆管回到搅拌机内,这种灌浆方法具有浆液不容易出现沉淀的优点,可以有效保证灌浆施工的质量,固结灌浆以及帷幕灌浆主要采用这种灌浆方法进行施工。在标准的灌浆压力下,如果所灌孔段在半小时内的吸浆量持续在0.4L/min,就可以结束这一孔段的灌浆,等到整个孔的灌浆结束之后,需要使用水泥砂浆进行封孔。

三、灌浆施工工艺的应用实例

1.工程概述某水库位于贵州省,正常水位1678m,兴利库容1622×104m3,校核洪水位1677m,最大坝高70m。该工程的等别是Ⅲ等,工程的规模是中型,主要建筑物是三级,次要建筑物是四级。该工程主要对水库进行防渗处理,使用的是帷幕灌浆施工工艺,主要在坝体廊道和两岸坡上进行帷幕灌浆,受水文以及气象等条件的影响较小,能够进行均衡施工。2.钻孔首先使用经纬仪根据施工图纸进行帷幕线的整体放样,以此来确定好孔位;然后使用钻机进行钻孔,该工程使用的钻机是kQ-150性钻机。需要注意的是,钻孔需要采取一定的防斜措施,确保孔向的准确性,在钻孔的过程中,需要每隔10m测量一次孔向,如果发现孔向出现了严重的偏差,就要采取相应的措施进行纠正,确保孔向满足施工的要求。3.冲洗和压水试验(1)冲洗。当帷幕灌浆孔以及段钻孔的深度满足设计和施工的要求之后,进行钻孔的冲洗,清孔的时间要超过半小时,确保孔内的残留物在20cm以下。(2)压水试验。该工程使用压水试验BW-150型灌浆泵进行压水试验,压水的压力为灌浆压力的80%,当灌浆压力的80%超过1MPa时,就将压水压力定为1MPa。4.灌浆施工该工程中的灌浆段长度如下:第一段的长度是2.5m;第二段的长度是3m;第三段及以后的灌浆段均为5m;终孔段的长度可以根据实际的状况进行适当地延长,最长不能超过7m。第一段帷幕灌浆施工使用的是阻塞灌浆法,第二段及以后的帷幕挂灌浆施工使用的是循环式灌浆法。该工程所用的浆液为水泥灌浆,由集中制浆站进行统一配制和供应,集中制浆站的浆液制作属于自动化操作,可以根据实际的施工需要配置0.5∶1的灌浆,浆液的输送速度在1.4~2m/s之间。在灌浆施工中,需要进行浆液的变换,具体的变换原则是先稀后浓和逐级变换。另外,该工程的灌浆压力按照表1的标准进行控制。当该工程的灌浆中注入的浆液频率小于1L/min时,再继续灌浆1h,就可以结束灌浆作业,然后用水灰比0.5∶1的浓浆进行封孔施工。

四、灌浆施工工艺的注意事项

如果灌浆施工过程中出现了灌浆中断的现象,可以采取以下措施:立刻进行钻孔的冲洗,然后再恢复灌浆作业,如果没有办法进行冲洗或者冲洗的效果不是很明显,就要采取扫孔操作,然后再恢复灌浆作业。在进行恢复灌浆时,如果注入率和中断之前的差不多,就可以使用中断前的灌浆继续施工;如果注入率要小于中断之前,就要渐渐增加灌浆的浓度;如果注入率远小于中断之前,就要暂停吸浆,并采取一定的补救措施。如果灌浆施工过程中出现了冒浆或者漏浆的现象,首先要找出造成这种现象的原因,然后根据冒浆或者漏浆的多少采取相应的措施。如果浆量比较小,只需要按照之前的方法继续进行灌浆即可;如果浆量比较大,就要使用地表封堵或者间歇灌浆的方法。如果灌浆施工过程中出现了串浆现象,就要找出灌浆串通的孔数、串通的多少以及串通的范围,采取相应的措施:如果是钻孔中出现了串浆现象,就要马上停止灌浆。如果串浆量非常小,可以将被串通的孔用清水注满,这样可以保证该孔不会被水泥浆灌满;如果串浆量非常大,就要在被串通的孔内安装一个阻塞器,然后再继续灌浆。如果灌浆施工过程中出现了浆液回浓的现象,就要配置新的灌浆进行施工。在新灌浆的施工中,如果没有显著地改善浆液回浓现象,在灌浆半小时之后就立刻停止灌浆作业。与此同时,施工人员还要密切注意与该灌浆段相同地质条件的灌浆段,如果都出现了浆液回浓现象,就要进一步分析该现象出现的原因,并将这种状况上报给上级部门,让设计师以及工程师研究解决措施。

五、结论

综上所述,水利施工中水库灌浆施工比较复杂,通过对水库灌浆施工工艺的研究可知,严格按照灌浆施工的顺序进行施工,可以有效提高灌浆施工的质量和效率,提高水利施工中地基的质量以及承载能力。通过本文的研究和工程实践,希望可以为水库灌浆施工工艺的研究提供参考

作者:陈晶 单位:淮安市淮河水利建设工程有限公司

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