灌浆施工技术对水利工程的应用

灌浆施工技术对水利工程的应用
灌浆施工技术对水利工程的应用

在对水利工程基础处理中,灌浆质量的高低决定了工程是否安全可靠。但灌浆本身是一种复杂的工艺,没有统一的工艺标准。同时在理论上,对灌浆的定义也没有形成一个统一的认识。但该技术在水利工程建设中的应用不仅能够提高工程建设的施工质量和水平,而且能够有效地防止混凝土渗漏或渗水现象。由此可见,基础灌浆技术在水利工程的应用上有着广阔的市场,加强对灌浆技术的研究也具有十分重要的现实意义。

1灌浆工程的技术特点

灌浆的实质就是填充地基中、结构物混凝土中存在的裂缝,并提高地基的抗变形能力和承载强度。其施工技术具有以下特点:a灌浆技术在水利工程中的应用,受工程目的和工程地质条件的影响,其具体的施工方法也不尽相同。甚至可以说,几乎不存在施工方法、施工参数完全相同的灌浆施工技术。因此在对地基处理前,必须要充分了解工程地质状况,为选择合理的施工参数提供依据[1]。b灌浆工程要求其勘探试验图。岩基中的帷幕灌浆先于施工作业进行,施工工序环环相扣,前一道的施工往往是制定后一施工工序的依据,由此灌浆工程施工过程中,必须严格按照指定的施工工序进行,不能随意变更。c灌浆工程属于隐蔽工程,其竣工验收工作是在工程完工后通过灌浆资料分析和检查资料对灌浆质量进行评价的,但灌浆工程自身的缺陷则是在工程使用过程中逐渐暴露出来的,并且往往难以补救。因此必须加强灌浆工程全过程的施工管理和监理工作,提高施工质量,为确保水利工程整体质量奠定基础。

2灌浆技术的实际应用

2.1工程概况

后坂村位于马甲镇东北方向,紧邻玉叶、加锥两山,南接就南村的五柱村民组,中间有一条大溪水流经。后坂水库正常蓄水位400m,相应库容4312亿m3,校核洪水位404m,总库容458亿m3。水库以发电、防洪为主,兼顾其他。坝体两岸呈不对称开阔V形,坝址区位于半峡复式大背斜西翼的次级褶皱三友坪平缓向斜的东翼。岩层走向320°~340°,倾SW,倾角10°~18°,与河流斜交。坝址区主要的构造形迹为断层、裂隙、剪切带等。

2.2基础灌浆

a处理目的。为提高趾板区浅层岩体的防渗性能,施工中除采取加强坝基帷幕灌浆措施外,亦要求对大坝趾板及其后防渗板基岩进行全面固结灌浆处理,以提高坝基浅层岩体的抗渗性能,因此很大程度上讲,大坝基础固结灌浆的目的也是防渗,即:提高趾板建基面岩体的完整性;通过增加上部浅层岩体的防渗厚度,提高浅层岩体防渗能力[2]。b固结灌浆布置及主要设计参数。趾板固结灌浆孔一般为5排,其中3排为常规固结灌浆孔,2排为固结灌浆兼辅助帷幕孔,分别布置在帷幕上下游。固结灌浆采用梅花形布孔,一般排距15m,孔距2m;常规固结灌浆孔深7m,固结灌浆兼辅助帷幕孔深17m。防渗板固结灌浆孔间、排距25m×25m,梅花形布置,孔深一般5m。c主要施工技术要求。首先是施工顺序。固结灌浆在趾板、防渗板混凝土达到70%设计强度后进行,总体上采取由低处向高处推进的方式进行,各单元固结灌浆采用先灌注上下游边排孔形成封闭条件,然后再灌注中间排和固结灌浆兼辅助帷幕孔,其中每排固结灌浆孔又按分序加密的原则分两序进行[3]。其次是钻孔。现场固结灌浆钻孔主要采用XY—2型地质钻机钻进,钻孔孔径56mm。采用固结灌浆,“自上而下分段阻塞、孔内循环灌浆法”施工,灌浆过程采用J31—B型多路灌浆自动记录仪记录、控制,接触段灌浆阻塞位置分别为:趾板接触段灌浆一般阻塞在基岩面以上混凝土内02m左右;防渗板接触段灌浆一般自基岩面开始阻塞在岩体内。由于大坝趾板、防渗板厚度均较薄,其中趾板厚仅06~12m,防渗板厚03~05m,加之坝基岩层产状平缓,岩溶洞穴及层间剪切带、断层及卸荷裂隙等地质构造较发育,岩体抗抬动能力差。因此,防渗板Ⅰ、Ⅱ序孔灌浆压力分别采用01MPa和02MPa。大坝趾板由于采取了全面锚杆加固措施,很大程度上提高了趾板及其下部岩体抗抬动能力,因此灌浆压力一般采用03~06MPa,深部最大灌浆压力达10MPa。固结灌浆一般采用325级普通纯水泥浆液灌注,浆液水灰比(重量比)采用3∶1、1∶1、08∶1、05∶1等4个等级,开灌水灰比一般采用3∶1。d固结灌浆效果分析。从大坝趾板、防渗板固结灌浆成果统计看,各部位灌浆吸浆量总体上较大,但随孔序增加,灌浆单耗递减迅速,说明坝基浅层岩体可灌性较好,同时固结灌浆已对浅层岩体起到了较好的充填、固结作用,灌浆效果良好。同时大坝趾板及其后防渗板灌后压水检查成果表明:各部位灌后压水基岩透水率均小于3Lu,达到了设计要求的趾板透水率q≤3Lu、防渗板透水率q≤5Lu检查合格标准。灌前、灌后物探测试成果对比分析表明:灌后基岩平均波速较灌前有所提高,由于灌前基岩平均波速已较高,因此灌后平均波速提高的幅度不大,但均达到了“灌后平均波速一般不小于3000m/s,95%的测点波速不小于3000m/s”的设计检查合格标准[4]。

2.3帷幕灌浆

a基本思路。后坂水库建于岩溶化程度较高、地质条件复杂的石灰岩地区,坝基及两岸山体的岩溶防渗问题是工程建设的关键性技术难题之一,各设计阶段均进行了大量而深入的研究,在充分吸取清江流域岩溶化地层上新建的隔河岩、高坝洲、大龙潭等水电工程岩溶防渗处理成功经验的基础上,根据工程坝基及两岸山体岩溶发育特点和规律,确定工程防渗设计的基本思路为:在帷幕灌浆实施前,对帷幕轴线附近发育的岩溶洞穴进行清理后回填低强度等级混凝土处理,使帷幕轴线附近岩溶化岩体基本达到“变岩溶化岩体为裂隙性岩体”要求后,再通过帷幕灌浆使之达到设计防渗要求。b防渗帷幕设计方案。通过采取灌浆或混凝土回填等措施封堵岩溶洞穴、断层、宽大裂隙、层间剪切带、岩层层面以及其他长大构造面等可能的渗漏通道,控制坝基及两岸山体渗流,减少渗漏量。同时提高软弱夹层、岩溶洞穴软弱充填物抗渗透破坏能力。虽然后坂水库坝址区地质条件复杂、岩溶化程度高,但坝基深部有防渗性能可靠的泥盆系写经寺组和志留系纱帽组砂页岩相对隔水岩层出露,且顺岩层走向,左岸在穿过邹家沟后,相对隔水岩层出露高程达坝顶高程4090m以上,右岸受F2断层切割影响,相对隔水岩层出露高程出右坝肩后迅速上升到坝顶高程4090m以上,工程防渗具备实现全封闭式防渗条件。因此,预计可研阶段防渗设计方案采用“坝基和两岸山体均以泥盆系写经寺组砂页岩为依托的全封闭式防渗方案”,防渗面积60m×104m,帷幕工程量56m×104m。c主要施工技术要求。帷幕灌浆按先下游排、再上游排、后中间排的顺序进行,每排帷幕孔按分序加密的原则施工。帷幕灌浆钻孔一般采用XY—2型地质钻机钻进,先导孔孔口段孔径为91mm,以下各段为76mm;常规帷幕灌浆孔孔口段孔径为76mm,以下各段为56mm;物探测试孔、质量检查孔孔径为76mm。帷幕灌浆孔控制标准见下表。d压水试验。常规帷幕灌浆孔压水试验采用简易压水法,先导孔、检查孔压水试验采用单点法。灌前压水试验压力一般采用80%相应灌浆段起始灌浆压力,但超过10MPa时按10MPa控制;灌后压水试验压力采用80%周边帷幕灌浆孔相应段次最大灌浆压力,但超过20MPa时按20MPa控制。灌后压水试验、物探测试、孔内摄像及室内试验证明:采用高压灌浆可使基岩整体性得到较大提高,幕体渗透性满足设计要求,平均透水率不超过3Lu,防渗帷幕稳定可靠。

3结语

做好水利工程基础处理工作,对于确保工程安全至关重要。灌浆作为其中的一项最常用的技术措施,仍然需要结合实践经验不断进行创新。由于水利工程基础地质条件多变,灌浆的目的要求也各不相同,因此不能完全套用类似工程的灌浆技术,需要工程技术人员结合工程的具体情况制定本工程的施工技术要求。随着科技的发展,水利水电工程施工领域也应当注重灌浆工作的多变性和灵活性,不断积累经验,开发和应用新技术,为最大限度地发挥水利工程的社会效益提供技术支持。

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