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混凝土防渗墙施工需要做好大量的准备工作,之后才能够进行基槽开挖、导墙施工等。总体上讲,混凝土防渗墙技术不会对周围的环境产生过大的影响,也不会对产生过大的噪音,这对周围居民以及施工人员来说都比较好,但是施工过程中,保证工作面宽敞,否则施工人员无法顺利施工。
1混凝土防渗墙施工技术特点
首先,施工人员必须准备比较多的临时设施,比如准备钻机轨道、孔口导墙,构建供水、供电系统,准备辅助设施等。因此,在进行混凝土防渗墙施工中具有工作量大以及施工面广的特点,同时还必须要和其它的施工作业点保持良好的衔接。混凝土防渗墙工程通常都是进行的地下作业,因此在其施工过程中必定会存在一定的安全隐患以及质量隐患,而混凝土防渗墙本身施工过程中就具有一定的复杂性,那么这也就表明其施工不但具有一定的难度,其存在的风险也比较大。另外,混凝土防渗墙施工过程中还具有一个特点,那就是对周围环境所产生的噪音和污染影响比较小,甚至可以忽略。其施工的适用范围也非常的广泛,不管属于是哪一种复杂的土质地层均可使用。其中不但包括有坚硬的花岗岩,还包括软土层以及漂石层等。如果将其应用在大型工程之中,不管是其深度,还是厚度,均具有较强的应用弹性。最后还有重要的一点,混凝土防渗墙由于其是连续墙体,因此其防水性和承重性均比较高。
2水利水电建筑中混凝土防渗墙施工技术要点
2.1做好准备工作
混凝土防渗墙施工需要连接进行,不能中途停止,所以施工之前,施工人员要进行地基加固,比如挖槽、调放钢筋笼等,并且将混凝土浇筑期间所需要的所有的机械设备都准备好。施工前,施工、设计等专业性人员对设计图纸进行会审,并且将过去以往混凝土防渗墙施工中出现的问题进行了总结。地基加固时,要避免机械强烈振动,同时保证压力。混凝土防渗墙施工对应用水资源与电能,所以必须预先准备好。
2.2导墙施工
施工人员必须依照施工流程进行施工,首先进行测量放线,明确各个技术参数数据,之后进行导沟开挖与铺垫层施工,结束之后绑扎钢筋,立模板等。经过一系列施工操作之后,将内外侧回填,并且做好夯实处理工作。混凝土防渗墙施工,最为重要的步骤就是导墙施工,导墙施工的质量有所保证,混凝土防渗墙施工质量也就能够保证,同时施工安全也能够保证。正是如此,导墙施工现代更加重要,施工人员必须进行准确的放线,控制施工质量,并且选择最为合适的施工技术,尽一切可能保证导墙施工质量。
2.3基槽开挖
开挖人员必须在质量监督人员的监督下进行施工,如果在开挖过程中,出现了质量或安全问题,要立即停止开挖,待到找到解决方法之后再继续开挖。基槽开挖地点必须准确,即使出现误差,也要控制在指定的范围之内。基槽开挖结束之后,要立即进行整理,保证基槽底部干净整洁,没有其他杂质,将混凝土灌入到基槽中,但是在这之前,需要借助测绳来测量基槽深度以及厚度,如果深度不足还需要继续开挖。测量点至少要选择5个,这样能够保障不会出现塌孔。
2.4清孔与刷壁
混凝土防渗墙施工中需要轻孔与刷壁。现阶段,使用最为频繁的清孔方法是抽桶换浆法,简单的说就是将抽桶下放到孔底部,反复多次的冲击淤积物,淤积物通过底阀逐渐的进入到桶中,待到一定数量好,将抽桶提出槽孔外,直接将淤积物倒掉,不断重复这个环节,不仅能够清除孔底部淤积物,还能够将性能不佳的泥浆逐渐的置换到。刷壁主要是为了清除连续墙上的泥土。刷壁时,必须保证铁刷工不存在泥土,通常情况下,至少要刷20次,只有泥土完全清除干净,新老混凝土才能够有效的接合在一起。很多混凝土防渗墙施工中,施工人员的刷壁次数都未能达到相应的次数,这就使得两墙之间可能存在着大量的泥土,极其容易产生渗漏,也非常容易影响混凝土防渗墙性能。
2.5钢筋笼加工、吊装及水下混凝土浇筑
施工人员必须根据设计图纸要求来进行钢筋笼加工,同时在固定平台上进行焊接,必须保证加工平台平整,同时钢材搬运。钢筋笼主筋之间应该保持一定的距离,可以出现误差,但是要保持在1cm之内,笼宽也允许出现误差,但是也要保持在1cm之内,笼长误差要保持在在5cm之内。主筋接长般采用闪光对焊,水平横筋与主筋采用50%交叉点焊。地下连续墙的混凝土是靠导管内混凝土面与导管外泥浆面之间的压力差和混凝土本身的良好和易性与流动性不断填充置换被泥浆占据的空间而形成连续墙的。要得到质量优良的连续墙,
3搅拌桩防渗墙墙体检验
防渗墙的试验完成后,一般是在7天后对试验进行检查。挖开搅拌桩防渗墙体,对墙体观察并检测,做好记录。挖开墙体时,一般要挖的长宽深分别为3米、0.8米、1.5米。如果墙体有蜂窝或孔、洞是不符合要求的。搅拌桩防渗墙体的颜色不能乱,要均匀。搅拌形成的墙体必须有连续性。墙体的厚度、各桩位的间距都必须和工程设计的数据一样。室内试验检测是在防渗墙的试验完成14个小时后,挖开墙体取小样放在测验室对其水泥浆与土形成的墙体进行检查,检查墙体的强度和渗透性,通过墙体抗压力和渗透指数的特定数据为标准。通过施工14个小时后的检结果测算90天后墙体的抗压力和渗透性能。每道工序完成之后首先应经自检再报监理审批,验收合格之后再进行下道施工工序。从导墙放样挖槽,布钢筋混凝土浇筑,槽段划分等验收,审批合格后再进行下道工序施工。每槽段施上结束后,所有工序报表必须完整、清晰、综合工序签证合格报监理进行对本槽段质量评定施工中还应严格执行规范要求和设计。在进行混凝土浇筑时,每隔2h应取样进行扩散度和塌落度的现场检测。
4结论
综上所述,可知水利水电建筑施工中之所以会选择应用混凝土防渗墙技术,主要是因为该技术能够提高水利水电建筑的稳定性。但是需要注意的是,因为水利水电工程类型有很多种,每种对混凝土防渗墙技术都有差异性的要求,所以施工人员必须预先做好大量的调查了解。
参考文献
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关键词:墙体厚度;允许渗透比降;墙体使用年限
中图分类号: TU441+.33 文献标识码: A
混凝土防渗墙是工程建设中较普遍采用的一种地下连续墙,是透水体防渗处理的一种有效措施,它是利用专门的造槽机械营造槽孔,并在槽孔内注满泥浆,以防孔壁坍塌,最后用导管在注满泥浆的槽孔内浇筑混凝土并置换出泥浆,筑成墙体。本项技术起源于20世纪50年代,目前已在水利水电工程、建筑工程、交通和矿山等基础防渗建设中得到广泛应用。
混凝土防渗墙厚度的确定是防渗墙设计的重要组成部分,如墙体厚度过薄,虽可降低工程投资,但其防渗效果较差,直接影响防渗墙自身及保护区的安全;如墙体厚度过厚,其防渗效果明显,但将造成工程投资大大增加;因此墙体厚度选择合适与否直接影响防渗效果和工程投资。墙体厚度主要由抗渗性、耐久性、地质条件和施工条件等多方面因素综合确定,墙体厚度的初步选择可根据其抗渗性和耐久性的要求确定,以下简要介绍了墙体厚度的初步选择的方法。
1 抗渗性初选墙体厚度
根据混凝土防渗墙施工经验,混凝土防渗墙最小厚度按允许渗透比降估算,墙体厚度计算公式如下:
式中:d—墙厚(m);
ΔHmax—作用在墙上的最大水头差(m);
K—抗渗坡降安全系数,一般为3~5;
Jmax—渗透破坏比降,不同混凝土抗渗等级对应允许渗透破坏比降见表1。
表1混凝土抗渗等级与允许渗透破坏比降关系表
根据上式计算,取抗渗坡降安全系数K=4.0,防渗墙厚度与水头、混凝土抗渗等级关系见表2。
表2不同水头防渗墙厚度与抗渗等级关系表(K=4.0)
由表2分析可见,对于相同抗渗等级的混凝土,其防渗墙所需的墙体厚度与水头呈正比关系;对于相同水头,其防渗墙所需的墙体厚度随其抗渗等级的增大而减少。设计中可根据工程实际情况,在满足同一工程任务的前提下,选择不同抗渗等级对应墙体厚度的防渗墙,通过方案比选,确定最优防渗墙厚度。
2 耐久性初选墙体厚度
从溶蚀速度方面考虑,在渗水作用下混凝土中的游离氯化钙被带走,从而使混凝土强度降低、渗透性增大,导致混凝土防渗墙耐久性降低。根据已建工程经验,国内一般按混凝土强度降低50%的年限作为初选墙厚的标准,其计算公式如下:
式中:d-防渗墙厚度(m);
T-要求抗蚀年限(a);
B-安全系数,根据建筑物级别可取为4~10;
k-防渗墙渗透系数(m/a),不同抗渗等级对应渗透系数见表1;
H-墙体承担的水头(m);
α-使混凝土强度降低50%时,渗过混凝土墙体的水量,以墙体水泥量为单位(m3/kg),根据相关研究,对普通混凝土α=1.54 m3/kg;
μ-每方混凝土的水泥用量(kg/m3),根据相关研究,对普通混凝土按300 kg/m3计。
以设计水头50m为例,取安全系数B=6.0,计算不同抗渗等级防渗墙厚度与使用年限关系见表3。
表3 不同抗渗等级防渗墙厚度与使用年限关系表(H=50m、B=6.0)
由表3分析可见,对于相同抗渗等级的混凝土,其防渗墙所需的厚度随着使用年限的增加而增加;对于相同使用年限,其防渗墙所需的厚度随其抗渗等级的增大而减少。
3墙体厚度初选
通过上述分析,初选防渗墙厚度时,可依据确定的水头、抗渗等级、使用年限等条件,根据抗渗性和耐久性的要求分别计算所需的最小墙厚,然后取大值作为初选墙体厚度,进而进行防渗墙的后续设计工作。文中不足之处望各位同事加以批评指正。
作者简介:牛利凯(1983-),男(汉族),河北栾城人,工程师,主要从事水利水电设计工作。
参考规范:
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土坝设计.北京:水利电力出版社, 1978
塑性混凝土防渗墙技术综述[J],水利水电工程设计,
李文林 1995.8
关键词:水利工程施工技术防渗
Abstract: the article aims at the small hydropower project engineering of the main problems of seepage control, and introduces some common diaphragm wall and grouting of the disposal technology, through the discussion with counterparts.
Keywords: water conservancy project construction technology seepage control
中图分类号:TV5 文献标识码:A 文章编号:
我国的小型水利水电枢纽工程为数众多,它们分布广,坝型多样,发挥着防洪减灾的重要作用同时为农业灌溉生产和人民生活用水以及工用水提供水源。然而由于它们多属于特殊历史时期的产物。而目经过多年的运其中许多工程者同程度存在一些病险问题属于水利行业的重点关注对象。这些工程的主要病险有:(1)防洪标准偏低.达不到现行有关规范标准要求。(2)坝体、坝基多有渗漏、渗透破坏等。(3)工程建筑物老化失修。这些病险不仅造成水利水电枢纽工程不能正常运,不能充分发挥其效益,而目还严重威肋到下游人民生命财产的安全.因此急需进除险加固处理。
病险水利水电枢纽工程最主要的病征是渗透问题,有地基(包括坝肩)渗透和坝体渗透。根据不同的坝型、坝基和病因情况,应采取不同的处理方法。常用的是防渗墙和灌浆。
防渗墙类型及其特点:防渗墙一般要求墙体厚度小、渗透系数低、柔性强、耐久性好及单位面积造价低。防渗墙施工有多头深层搅拌水泥土、锯槽法、链斗法、薄型抓斗、射水法和倒挂井法等成墙工艺。本文主要谈及多头深层搅拌防渗墙及灌浆技术。
1多头深层搅拌防渗墙技术
深层搅拌工法主要用于对软弱地基的改良,以提高地基的承载力。近年来,又将该法改进推广应用于一般性的防渗工程,或用于城市钢筋混凝土防洪墙的基础及堤坝防渗中。
该工法适用的土层以黏土、粉质黏土、密度中等以下的砂层,不适用于大砂砾石层,施工不受地下水位的影响,多头深层搅拌防渗墙技术是在单头和双头基础上发展起来的一项堤坝防渗技术,该方法是用双动力多头深层搅拌桩机,通过主机的双驱动力装置,带动主机上的多个并列的钻杆转动,并以一定的推动力使钻杆的钻头向土层推进到设计深度,然后提升搅拌至孔口,在上述下钻提升过程中,通过水泥浆泵将水泥浆由高压输浆管输进钻杆,经钻头喷入土体中,在钻进和提升的同时,水泥浆和原土充分拌和。桩机横移就位调平,多次重复上述过程形成一道防渗墙,墙体连接方式根据要求的墙厚选定不同的钻头和搭接方式。
1.1成墙工艺流程
(1)按设计图纸测量放线,确定连续墙的轴线。
(2)对将要施工的连续墙段开挖导流沟,导流沟宽约O.8m,深1m。在挖导流沟的过程中,遇到地下障碍物须及时清除。
(3)确定机械行走的作业路面的承载力,然后作出相应的处理。
(4)设置钻孔标志,确定每一钻的位置。并用平面几何方法确定每次移位桩机底盘的平面位置。如图1。
(5)移动主机至设计钻孔位置,并把桩机调正、水平,对准孔位。
(6)搅拌站喷浆,钻头触地,开动钻机,钻进过程中要保证孔口有翻滚的水泥浆。
(7)钻头到达桩底高程后做提钻搅拌,也必须保证孔口有翻滚的水泥浆。
(8)桩机横移就位调平,然后重复上述过程。
图1 移位示意图
图2 多头深层搅拌防渗墙施工工艺流程图
1.2 施工技术要求
交通:进出场道路及桥梁应能通过10t卡车。
施工场地:施工场地平整,堤顶宽度不小于4m,场地内地下无大块石、树根、地下管线等,空中建筑物和高压线横跨施工场地时,距地面不小于20m(相对于18m的多头桩机)。
固化剂:主剂一般采用325#、425#普通硅酸盐水泥或矿渣水泥,水泥掺入量(占天然土重的百分比)一般为8%~15%。
水灰比:可根据地质报告反映的土层性质,土的孔隙率、孔洞裂隙情况、土层含水量及室内试验数据初步确定,然后再根据现场施工情况修正,一般来说水灰比为O.5~2.0。
钻头直径:根据桩深、墙厚及垂直度的要求,可选¢220~632mm。
搭接:设计要求的桩与桩之间搭接长度应不小于50mm,随墙深增加而应增加搭接长度。
垂直度:施工前应使桩机水平,使钻杆保持垂直,垂直度误差不大于1/300。
桩间接头处理:对于要求搭接的桩孔,桩与桩的搭接间歇时间不应大于24h,如因特殊原因超过上述时间,应对最后一根桩搭接处进行空钻留出榫头以待下一批桩搭接;如间歇时间过长(如停电等)与后续桩无法搭接,应在设计和监理单位认可后,采取局部补桩或注浆措施。
1.3 技术指标要求
(1)单轴抗压强度大于1.0MPa;
(2)渗透系数k小于5×10-7cm/s;
(3)渗透破坏比降:大于60。
1.4 施工质量保证措施
(1)保证成墙垂直双动力多头深层搅拌桩机在施工前必须用经纬仪校正机身的水平和塔架的垂直,使塔架垂直度控制在1‰内。
为了确保钻进过程中塔架和钻杆的垂直度,桩机设有偏斜自动报警系统。钻机在调平及施钻过程中如果偏斜超过2‰,则报警系统自动报警,施工人员可以及时调整。
(2)保证墙体有效搭接厚度增大钻头直径,确保有效墙体厚度。
孔位放线必须准确,桩机钻头对位也必须准确,通过平面几何对位确保钻孔偏位误差在3cm内。
(3)保证墙体结石体质量采用三个并列的挤压泵,确保浆液正常有效输送。
配备喷浆记录仪,自动记录打印,减少人为影响。
当地层有缺陷,喷浆压力衰减较大或孔口不返浆时,需通过或停止提升、静压回灌,或者增大泵的排量来解决。
2灌浆类型及其特点
土石坝坝体坝基防渗处理中灌浆方法主要有均质土坝及宽心墙坝的坝体劈裂灌浆、高压喷射灌浆,坝基卵砾石层防渗帷幕灌浆等。
2.1土坝坝体劈裂灌浆
土坝坝体劈裂式灌浆是运用坝体应力分布规律,用一定的灌浆压力,将坝体沿坝轴线方向劈裂,同时灌注合适的泥浆,形成铅直连续的防渗泥墙,从而堵塞漏洞、裂缝或切断软弱层,提高坝体的防渗能力。同时通过浆、坝互压和湿陷,使坝体内部应力重分布,提高坝体变形稳定性。针对裂缝的局部灌浆,是在可能有裂缝的区域,均匀布置类似固结灌浆的灌浆孔群;而对坝体施工质量差,甚至出现上下游贯通的横缝,一般应做全线的劈裂灌浆。
2.2高压喷射灌浆
高压喷射灌浆防渗是借助于高压水泥浆液射流冲击破坏被灌地层结构,使水泥浆液与被灌地层土颗粒掺混,形成壁状固结体而起防渗作用。
根据被灌地层结构和防渗要求不同,又分为定喷、摆喷和旋喷。高压喷射灌浆防渗处理的优点是:设备简单,施工简便,工效高,料源广,造价低,与坝体以及坝基基岩帷幕灌浆在基岩面自然结合,搭接部位防渗效果好。缺点是:控制不好易在较大 (>200mm)颗粒背后形成漏喷现象。
2.3坝基卵砾石层防渗帷幕灌浆
卵砾石层的防渗帷幕灌浆大都采用粘土为主加少量水泥的混合浆液进行灌浆,不同于在岩石中灌浆,在卵砾石层灌浆难以形成自立的钻孔,故常采用套阀式灌浆、循环钻灌阀跟管灌溉、打管灌溉的方法。又因不能有效的对浆液的填充范围进行控制,为达到相对较高的防渗标准,常需采用3排以上的灌浆孔。随着防渗墙技术的日益成熟,目前采用较少,一般用于当灌浆作为补充勘探的手段,同时兼顾防渗处理时,可以更加准确地针对发生集中渗漏的地点,通过少量的灌浆使问题得到解决的情况下。
关键词:水利工程;堤坝防渗加固;施工技术
0前言
在水利水电工程中,河提作用十分显著,也是水利水电工程基础设施的重要。江河河堤工程难度系数高,生产流程多,制作工艺繁杂。全部环节的问题都很有可能造成紧急状况。因为水利水电新项目在水环境治理中的长期性运作,非常容易产生融解,坑坑洼洼和摆脱等状况。伴随着時间的转变,水利水电工程基础设施品质碰到了急需解决的问题。河堤防水层构造的结构加固与河堤的安全性运作相关,提升河堤防水层构造的专业性已变成河提的重要内容之一。水利水电工程基本建设,也是水利水电工程运作的重要环节之一。提升河提防水层构造的科研具备关键的实际意义。在水利水电工程施工现场,切实增强堤岸防水层的关键技术,持续提升施工技术水准,有益于提升工程使用期限,减少安全风险[1]。
1堤坝防渗加固技术含义和要点
河流堤防防渗的加固主要是控制泥沙运动,使堤基和堤防主体中的泥沙运动在可控范围内,堤防的整体安全系数将得到控制。不受砂石运动破坏。在正常情况下,泥沙运动的标准是保持泥沙运动的进出口和前堵后排。河流堤防泥沙运动的紧急情况主要表现为坡度下降,渗漏,漏洞和落窝,泉水浸入,管涌等。泥沙运动控制的主要表现形式包括:防水斜墙,圆锥形灌浆,盖层和垂直隔断墙,泄压井,填塘,淤盖,盖重,泄压沟和过滤层等。防水层工程新项目务必合乎下列规范:一是河提工程应尽量避免工程施工对水环境治理的伤害。次之,河提防水层工程应依据施工现场挑选相对应的防水层技术性及防范措施;然后,确保防渗施工的施工安全,将安全事故的发生率降至最低。最后,尽可能采用先进的技术,工艺,机械和原材料,以确保施工质量[2]。河堤工程应考虑到不一样的自然环境标准,本地的自然环境和农作物的栽种标准等,特别是在地质环境空气质量标准更为关键的状况下,依据不一样的防水层技术性和防洪标准,制订合理的工程建设规划。
2水利工程堤坝渗漏的主要原因
2.1材料缺陷
如今,许多水利水电项目选择修建重力坝式河堤进行基础建设。这种河堤结构具有较好的性能,具有应用范围广,可靠性好,成本低等优点,符合工程施工规范。但是,随着时间的流逝,河堤结构不断受到冲洗水的相互作用力的破坏,导致岩层内颗粒结构的变化程度不同,从而逐渐增加了岩层结构破坏的程度,并且河堤的结构特征继续下降[3]。这样,当岩层的结构特征具有较大的下降力或受到强烈的流水作用时,很可能会发生河堤渗漏的问题,而当问题更加严重时,则可能导致安全生产事故,例如大坝基础倒塌。此外,使用假冒伪劣原材料还会增加河堤漏水的可能性,例如使用渗入腐殖质土壤等残留物的填充材料,或在完全破碎并解决之前使用土壤块。
2.2结构变形
与一般的工程建筑相比,水利水电工程的软件环境独特。河流堤防结构的底部长时间浸泡在水质中,并且受到河流左右两侧的温差,空气的相对湿度和不同的地面应力的影响。随着时间的流逝,坝基结构可能会经历其自身的变形条件,在变形自变量超过一定水平后,会导致河堤结构变形和变形,从而破坏了结构的可靠性和抗渗性。因此,在水利工程堤坝工程的建设和应用阶段,不仅要采取防渗结构加固的技术措施,而且还要不断观察河道的自变量。
2.3技术缺陷
在一些水利水电项目中,由于河堤规划存在需要处理的专业问题,或者由于不规范的个人行为,例如不正确的工程建设和违规行为,河堤的基础建设质量以及交通事故等。估计的项目施工法规因此,尚未达到施工质量规范。这样,在水利水电工程的应用期内,很可能遭受复杂的软件环境和自来水冲洗效率的影响,很可能会出现常见的质量问题,例如河水渗漏。会出现堤岸和结构性裂缝。例如,在水利水电工程中,施工队没有严格按照规划设计进行工程建设和联合解决工作,导致河堤固结层和地面防渗被分为几层,在河堤施工期间发生漏水[4]。
2.4中后期维护保养工作中不及时
中后期欠缺立即保养,也是导致河提漏水的关键原因之一。依据具体情况,在中后期检修中常常选用负责制,沒有确立的工作人员管理方案。从长久看来,各种各样机械设备都是会锈蚀,造成雨天机器设备出现异常运行,更比较严重得话甚至会造成河堤裂开的风险。
3水利工程工程中河堤防水层结构加固技术性的实际运用
3.1破裂式灌浆技术
在河提施工现场,绝大多数渗水产生在坝基上。应用缝隙灌浆技术性,即容许水泥砂浆在间隙中凝固。依据填补空隙泄露的方式,具备安全性维护作用。这类方式结合实际便于实际操作,工程基本建设速率较快,能够提升水利水电工程的防水特性。工程施工前先调研坝基的竖直和弯折情况,随后依据钻入方式(分成桂花树型,线形钻入,大部分施工现场选用线形钻入),在坝后打洞,并维持3m在孔的正中间。孔与坝基的间距维持在1.5m。勘探与河提的纵横比相关。灌浆以小量正餐为主导。不可以一次灌浆。灌浆从上向下开展。在开展灌浆新项目以前,一定要注意水泥砂浆和水泥砂浆的砂浆稠度,操纵水泥砂浆的使用量,降低金属拉丝,封袋和灌浆的产生,并马上改正问题,以保证水泥砂浆的品质。这类方式能够在坝基上造成防水的帷幕,并大大的改进防水层的特点[5]。
3.2灌浆结构加固
灌浆工程加固方式的挑选能够提高河提的安裝和抗渗等级工作能力。在施工现场,务必最先搞清渗水的部位,在渗水周边钻孔,消除孔和水箱的残余物,将注浆管孔和水箱中,并应用高韧性混凝土将其倒进直至终止造成汽泡截止。能够在料浆中加上一定量的防水材料,以提升抗渗等级性并能够更好地阻塞间隙。
3.3防渗墙解决技术性
3.3.1髙压喷洒方式这类方式具备普遍的运用范畴和相对性较低的运用难易度,能够节约建筑工程造价,提升防水层的预期效果。除混和土壤层和砂砾外,还应应用髙压锚喷机械设备喷漆混合砂浆,并应用髙压撞击力来拌和土壤层。3.3.2自凝砂浆法自凝水泥砂浆法仍处在科学研究阶段,技术性尚不成熟。在建筑施工前,将缓凝剂添加混合砂浆中,自凝固水泥砂浆凝固后可造成防渗墙。假如务必在施工工地开洞,则应在自干水泥砂浆凝结以前开展有关的开洞工作中,以降低开洞主题活动对防渗墙特点的影响。3.3.3水泥土搅拌桩法在水利水电工程项目施工工地,选用水泥土搅拌桩法将混泥土与土壤层充足拌和。在拌和全过程中,混泥土会造成一系列化学反应,混泥土与土壤层充足融合,并依据作用造成防渗墙。能够选用水泥土搅拌桩法填方路基工程,确保了防渗墙防渗的实际效果。在水利水电工程和坝基工程项目中,一般选用这类方式,一方面能够提升防渗的实际效果,另一方面能够提升路基工程的质量[6]。
3.4防水土工布
广泛的隔水层防渗土工膜包括隔水层棉织物和塑料薄膜。随着专业性的发展趋向,密度高的高压聚乙烯等不可以渗透到的防渗土工膜也广泛用以水利水电工程最新项目。为了更好地能够更好地提高河提防渗的实际效果,还能够运用丁二烯苯甲酸沥青混凝土膜或防水土工布。防水土工布具有很强的可塑性和防渗,原料较为轻,广泛用以水利水电工程建筑项目中。在建设项目的整个过程中,建筑企业应依据渗水问题的不一样原因,应用有目的性的防水土工布。在防渗土工膜的工程施工全过程中,为了更好地避免间隙,务必合理地联接防渗和防渗土工膜,以提升河提防渗的实际效果。可是,应留意在施工工地维护保养防渗土工膜,防止毁坏河提防渗的特点。
3.5水平防渗处理技术
在此阶段,标准防渗解决方案的技术方面包括水侧渗水拦截的技术方面,渗透性压力渗透平台的技术方面以及防洪沟渗透的技术方面。其中,防洪沟渗漏技术受外界因素尤其是回水边坡渗漏的影响很大。为了更好地提高节水效果,提高利用率,该技术的选择必须与回水边坡溢流兼容。点的长宽比有利于提高边坡的可靠性。渗透压力渗漏平台的技术工程施工难度系数非常大。规定工程建设的专业技术人员应具有较高的专业技能,在工程建设前必须对所有大坝基础进行观察。在实际使用中,有必要简化工程施工质量清单,以提高施工队伍的专业能力。大多数地方对水侧渗流拦截技术进行改进的实际效果是好的,特别是对于连续漏水的问题。根据这种技术,可以准确地掌握河堤的整体状况,顺利进行工程建设[7]。
4加强堤坝防渗加固技术有效性的措施
4.1对堤坝加固方案进一步优化
无论选择哪种防渗结构加固技术,都有必要针对项目的具体情况来完善防渗结构加固计划,健全的工程施工计划也许能够更好地指导工程施工。在河堤防渗加固中,如决定采用灌浆方法进行河堤防渗的技术加固,有必要将河堤的渗漏和破坏综合到一起。做好施工准备工作,不仅可以提高防渗结构加固的实际效果,还可以更好地解决突发事件。做好灌浆项目的施工计划,预先制定水泥砂浆设备的计划,以及从钻孔,拆除,灌浆到修复的一整套加工技术的施工过程。其次,近年来,我国大力推广低碳环保建筑技术,不仅保证了防渗结构加固的施工质量,而且确保了项目环保的经济效益。在执行项目建设计划时,必须及早建立一个技术工作组,以促进项目建设工作组,项目监理人员和实施人员的生产和调度。每个建筑公司都吸收经验和创新思维方法,以确保项目建设计划的有效性,为全面提高项目防渗的结构加固质量打下坚实的基础。
4.2清除滑坡治理崩岸
为了保证河堤防渗加固的施工质量,有必要做好水利水电工程附近的洪涝灾害的防治工作,特别是山体滑坡,塌方问题。纠正洪水灾害可以更好地安全保护河堤。导致河堤滑坡的关键是由内部结构的泄漏,水流冲刷和过大的荷载系数引起的。如果在河堤上存在滑坡的隐患,则必须在各个方向上改善防渗和排水管道,并立即加固路堤结构,挖坡,减轻载荷并稳定脚部。实行“先挖后挖”的方针,减少因山体滑坡造成的经济发展损失,减少人员伤亡。在施工现场,在开始填充工作之前,必须消除关键坡度并消除风险区域中心点上的沙粒[8]。在加强防渗结构时,必须确保结构的可靠性,并适当增加滑坡力的摩擦阻力,这有利于保持坝坡的整体牢固性。在滑坡的整治中,也要做好堤防塌陷防渗的整治,因为在力的作用下,堤岸边坡的内部地应力相对集中,内部地应力较大。诸如弧形塌陷和条形塌陷之类的河岸塌陷将导致河道偏离并引起河堤的结构变形。对于这种类型的问题,可以选择砌石的边坡防护方法。在块石和路堤基础之间应用土工布,以减少支撑桩基础的沉降。也可以通过下沉行,木柱,钢板桩施工等方法进行处理。
5结束语
【关键词】防渗墙;灌浆;特点
我国的小型水利水电枢纽工程为数众多,它们分布广,坝型多样,发挥着防洪减灾的重要作用,同时为农业灌溉生产和人民生活用水以及工业用水提供水源。然而,由于它们多属于特殊历史时期的产物,而且经过多年的运行,其中许多工程都不同程度存在一些病险问题,属于水利行业的重点关注对象。
1. 这些工程的主要病险有
(1)防洪标准偏低,达不到现行有关规范,标准要求。
(2)坝体、坝基多有渗漏、渗透破坏等。
(3)工程建筑物老化失修。
这些病险不仅造成水利水电枢纽工程不能正常运行,不能充分发挥其效益,而且还严重威胁到下游人民生命财产的安全,因此急需进行除险加固处理。病险水利水电枢纽工程最主要的病征是渗透问题,有地基(包括坝肩)渗透和坝体渗透。根据不同的坝型、坝基和病因情况,应采取不同的处理方法。常用的是防渗墙和灌浆。
2. 防渗墙类型及其特点
防渗墙一般要求墙体厚度小、渗透系数低、柔性强、耐久性好及单位面积造价低。防渗墙施工有多头深层搅拌水泥土、锯槽法、链斗法、薄型抓斗、射水法和倒挂井法等成墙工艺。
2.1多头深层搅拌水泥土成墙工艺。多头深层搅拌桩机一次多头钻进,把水泥浆喷入土体并搅拌,使土体与水泥浆液混合固结成一组水泥土桩,桩与桩搭接形成水泥土防渗墙,目前最大成墙深度为22m,水泥土渗透系数0.3MPa,其优点是施工简便、无泥浆污染、造价较低,适用于粘土、砂土、淤泥和砂砾层(砂砾直径小于5cm)。实践证明,多头深层搅拌水泥土防渗墙防渗效果明显,在地下防渗工程中质量可靠,投资最经济、最有效,具有一定发展前景。
2.2锯槽法成墙工艺。在先导孔中,锯槽机的刀杆以一定的倾角一边作上下往复切割运动,一边以0.8~1.5m/h的速度(根据地层状况)向前移动开槽;被锯切割下来的土体可由反循环或正循环方式的排渣系统排出槽外,并采用泥浆护壁。浇筑塑性混凝土,形成宽度为0.2~0.3m的防渗墙体。锯槽机由行走底盘、动力及传动系统、刀杆及支架加压系统、排渣系统、起重设施及电气控制系统组成;传动方式有机械式与液压式2种。以不同规格的刀杆进行组合,开槽宽度可达0.2~0.5m、深度达到40m.锯槽法的优点是连续成槽、工效高、墙体连续、质量好,并且成墙深,适应于粘土、砂土和卵石粒径小于100mm的砂砾石地层;还可以采用自凝灰浆、固化灰浆形成不同强度和抗渗指标的防渗墙。
2.3链斗法成墙工艺。由链斗式开槽机排桩上的旋转链斗取土,同时将斜放的排桩下放到成墙深度,开槽机前进开挖沟槽,并采用泥浆护壁,其浇筑混凝土方法类似锯槽法。链斗式开槽机的开槽宽度为16~50cm,深度可达10~15m.适应于粘土、砂土和粒径小于槽厚的、含量小于30%的砂砾石地层。
2.4薄型抓斗成墙工艺。采用斗宽为0.3m的薄型抓斗挖土开槽,泥浆护壁,浇筑塑性混凝土或用自凝灰浆形成薄壁防渗墙,最大成墙深度可达40m.适用于粘土、砂土及卵石和砂砾的含量与粒径在一定范围内的土层。
2.5射水法成墙工艺。射水法成墙设备主要由造孔机、混凝土搅拌机和浇筑机组成。利用造孔机成型器内的喷嘴,射出高速水流来切割土层,成型器上下运动切割修整孔壁,采用泥浆护壁,正循环或反循环出渣。槽孔形成后,浇筑水下混凝土或塑性混凝土,形成薄壁防渗墙。成墙厚度为0.22~0.45m,深度可达30m。成墙垂直精度可达1/300,适应于粘土、砂土和粒径小于100mm的砂砾石地层。在1998年历史罕见的特大洪水过后,在长江、赣江、鄱阳湖等国内重要堤防加固工程中,射水法得到广泛采用,取得了较好的社会经济效益。
3. 灌浆类型及其特点
土石坝坝体、坝基防渗处理中灌浆方法主要有均质土坝及宽心墙坝的坝体劈裂灌浆、高压喷射灌浆、坝基卵砾石层防渗帷幕灌浆等。
3.1土坝坝体劈裂灌浆。土坝坝体劈裂式灌浆是运用坝体应力分布规律,用一定的灌浆压力,将坝体沿坝轴线方向劈裂,同时灌注合适的泥浆,形成铅直连续的防渗泥墙,从而堵塞漏洞、裂缝或切断软弱层,提高坝体的防渗能力,并通过浆、坝互压和湿陷,使坝体内部应力重分布,提高坝体变形稳定性。针对裂缝的局部灌浆,在可能有裂缝的区域,均匀布置类似固结灌浆的灌浆孔群;对坝体施工质量差,甚至出现上下游贯通的横缝,一般应做全线的劈裂灌浆。我国广东省宝树水库用土坝坝体劈裂灌浆技术来解决土坝坝体的渗漏问题,结果表明灌浆后坝体密实度得到提高,渗透系数降低,背水坡湿润渗水现象消失,坝体渗流量减少70%以上。
3.2高压喷射灌浆。高压喷射灌浆防渗是借助于高压水泥浆液射流冲击破坏被灌地层结构,使水泥浆液与被灌地层土颗粒掺混,形成壁状固结体而起防渗作用。根据被灌地层结构和防渗要求不同,又分为定喷、摆喷和旋喷。高压喷射灌浆防渗处理的优点是:设备简单、工效高、料源广、造价低,搭接防渗的效果好。缺点是:机具较多、对地质条件的要求较高,控制不好易在较大(>200mm)颗粒背后形成漏喷现象。
3.3卵砾石层防渗帷幕灌浆。卵砾石层的防渗帷幕灌浆大都采用粘土为主加少量水泥的混合浆液进行灌注,不同于在岩石中灌浆。卵砾石层灌浆难以形成自立的钻孔,故常采用套阀式灌浆、循环钻灌阀跟管灌浆、打管灌浆的方法。因受地质条件的限制,不能有效控制浆液的填充范围,为达到相对较高的防渗标准,常需采用3排以上的灌浆孔。随着防渗墙技术的日益成熟,目前较少采用该方法,仅用于当灌浆作为补充勘探的手段,同时兼顾防渗处理,可以更加准确地针对发生集中渗漏的地点,通过少量的灌浆使问题得到解决的情况下。
3.4控制性灌浆。控制性灌浆是近年来提出的一种改进型灌浆工艺,是对传统灌浆工艺的一种调整,通过控制浆液压力和流量,在保证质量和效果的前提下,有效控制灌浆范围,节约时间和投资。
关键词:水利工程;施工;防渗;灌浆
Abstract: strengthening the modern water conservancy and Hydropower Project dam, anti-seepage, grouting method can be used to effectively processing. According to the different characteristics of different types of water conservancy and Hydropower Engineering, adopt different method. With a small footprint, simple equipment, high efficiency, low cost, grouting effects on buildings small characteristic of seepage control technique, so get a wide application. Some problems in this paper, starting from the water conservancy project, puts forward technical measures to reinforce some seepage.
Keywords: water conservancy project; construction; seepage; grouting
一、我国水利工程存在的问题
我国的小型水利水电枢纽工程为数众多,它们分布广,坝型多样,发挥着防洪减灾的重要作用,同时为农业灌溉生产和人民生活用水以及工业用水提供水源。然而,由于它们多属于特殊历史时期的产物,而且经过多年的运行,其中许多工程都不同程度存在一些病险问题,属于水利行业的重点关注对象。这些工程的主要病险有:
1、防洪标准偏低,达不到现行有关规范,标准要求。
2、坝体、坝基多有渗漏、渗透破坏等。
3、工程建筑物老化失修。这些病险不仅造成水利水电枢纽工程不能正常运行,不能充分发挥其效益,而且还严重威胁到下游人民生命财产的安全,因此急需进行除险加固处理。
病险水利水电枢纽工程最主要的病征是渗透问题,有地基(包括坝肩)渗透和坝体渗透。根据不同的坝型、坝基和病因情况,应采取不同的处理方法。常用的是防渗墙和灌浆。
二、堤坝工程出险种类及施工方案
1、水利工程堤防出险的主要种类
堤防出险包括渗透破坏、滑坡、开裂和没治,其中以渗透破坏为主。渗透破坏主要表现为集中渗漏、管涌、流土、接触冲刷、接触流土。堤防渗透破坏险情可分为三类:首先,堤身产生的险情,主要是由于堤身物质组成的不均匀性和填筑密实度的不均匀性造成的,如部分堤段堤身壤土为粉细砂、砂壤土或存在孔洞、裂缝等,主要表现为散浸、脱坡、漏洞、跌窝等。其次,堤身和堤基接触带产生的险情,由于筑堤时未清基,堤身堤基接触带物质较混杂。第三,堤基产生的险情,主要是由于堤基存在透水性较强的砂层、砂壤土层所致。
2、水利工程中堤防防渗施工方案的选择
首先,堤身的防渗处理,可采用截渗墙、锥探灌浆和劈裂灌浆等防渗体。必要时还可帮堤以加厚堤身或翻挖重新填筑堤身。其次,对于堤防截渗墙,关键是要采用薄墙和廉价的材料才能有效地降低工程造价。目前常用的开槽法、深沉法、挤压法造墙均可达到这一要求,其中深沉法造价最低,在墙深小于20m时最具竞争力高喷法造墙价格相对较高,但在一些施工场地狭窄、地下降碍物较多时,有较好的适应性。第三,对于砂卵砾石含量较高粒径较大的地层,则应考虑采用冲击钻并配合其他开槽方式成睹,当然造墙成本也会大大提高根据堤防工程的特点,对这类地层险工段的肪渗处理,也可考虑采用盖重排水减压反滤保护等其他措施。
三、水利工程防渗的处理技术
针对上述几种情况,我国防渗一般采用灌浆或防渗墙措施来处理渗透或降低浸润线,采用防滑桩或压重等措施来提高抗滑稳定性安全系数。滑坡的处理比较复杂,要从滑坡的起因上解决问题。最好的途径是降低坝体浸润线或提高土体强度指标。近些年来,随着土工合成材料的发展,用土工膜或复合土工膜防渗和用加筋材料提高土体稳定性得到越来越广泛的应用。对坝基渗漏的处理一般依据上游“铺、截、堵”,下游“导、减、排”的原则所谓”铺、截、堵”就是修建铺盖、防渗墙和帷幕灌浆等以减小渗漏量;“导、减、排”是修建导渗反滤体、减压井、排水沟等以降低扬压力。
1、多头深层搅拌水泥土成墙工艺
多头深层搅拌桩机一次多头钻进,把水泥浆喷入土体并搅拌,使土体与水泥浆液混合固结成一组水泥土桩,桩与桩搭接形成水泥土防渗墙,目前最大成墙深度为22m,水泥土渗透系数0.3MPa。实践证明,多头深层搅拌水泥土防渗墙防渗效果明显,在地下防渗工程中质量可靠,投资最经济、最有效,具有一定发展前景。
2、锯槽法成墙工艺
在先导孔中,锯槽机的刀杆以一定的倾角一边作上下往复切割运动,一边以0.8~1.5m/h的速度(根据地层状况)向前移动开槽;被锯切割下来的土体可由反循环或正循环方式的排渣系统排出槽外,并采用泥浆护壁。浇筑塑性混凝土,形成宽度为0.2~0.3m的防渗墙体。锯槽机由行走底盘、动力及传动系统、刀杆及支架加压系统、排渣系统、起重设施及电气控制系统组成;传动方式有机械式与液压式2种。以不同规格的刀杆进行组合,开槽宽度可达0.2~0.5m、深度达到40m.
3、链斗法成墙工艺
由链斗式开槽机排桩上的旋转链斗取土,同时将斜放的排桩下放到成墙深度,开槽机前进开挖沟槽,并采用泥浆护壁,其浇筑混凝土方法类似锯槽法。链斗式开槽机的开槽宽度为16-50cm,深度可达10-15m。适应于粘土、砂土和粒径小于槽厚的、含量小于30%的砂砾石地层。
4、薄型抓斗成墙工艺
采用斗宽为0.3m的薄型抓斗挖土开槽,泥浆护壁,浇筑塑性混凝土或用自凝灰浆形成薄壁防渗墙,最大成墙深度可达40m。适用于粘土、砂土及卵石和砂砾的含量与粒径在一定范围内的土层。
5、射水法成墙工艺
射水法成墙设备主要由造孔机、混凝土搅拌机和浇筑机组成。成墙厚度为0.22-0.45m,深度可达30m.成墙垂直精度可达1/300,适应于粘土、砂土和粒径小于100mm的砂砾石地层.
四、混凝土防渗墙技术
1、高压喷射防渗墙
高压喷射防渗墙是借助于高压射流冲击扰动坝基覆盖层,同时灌入水泥浆,使浆液与被灌地层土颗粒掺混,形成防渗墙。
2、自凝灰浆防渗墙
自凝灰浆防渗墙是在塑性混凝土墙的基础上发展而来的。使用水泥、膨润土并掺入少量缓凝剂制成“自凝灰浆,在凝固前可作为造孔中的固壁泥浆,完工后自行凝固,形成墙体起防渗补强作用。该技术在美国、法国等国家均已使用,我国尚处于起步阶段。
3、垂直铺塑
垂直铺塑是利用链斗式挖槽机,通过链条及链斗连续挖掘出渣,形成连续的槽孔,并用泥浆固壁,成槽后随即辅设防渗薄膜,回填粘土。挖槽深度一般≤15m,槽宽为15~30cm。适用于砂壤土层,工效较高。
4、水泥土搅拌桩防渗墙
运用深层搅拌桩机把水泥浆喷入土体并搅拌,使水泥与土体混合,经水泥的水解、水化和离子交换等一系列反应,硬结成墙2002年长江堤防防渗工程中被广泛应用,共造墙98×104m2,占总成墙面积的69%。其优点是造价低(90~130元/平方米),设备轻便,墙厚为25~30cm时,在深15m范围内墙体完整性较好。适用于细粒料的土砂层及含少量砾石的砂砾石层。
5、帷幕灌浆
帷幕灌浆是把一定配合比的具有流动性和胶凝性的浆液,通过钻孔压入岩层裂隙中,经胶结硬化后提高岩基的强度,改善岩基的整体性和抗渗性。我国常采用孔口封闭灌浆法,随着二滩、小浪底工程的建设,国际上一些高效率的施工方法,如GIN灌浆法自下而上纯压式灌浆法等引进我国,促进了我国灌浆技术的发展GIN法是前国际大坝会议主席、瑞土学者隆巴迪首先提出的。中国水利水电基础工程局夏可风在《地基处理新技术在水利水电工程中的应用》一文中指出:GIN法的基本概念是,对任意孔段的灌浆,其能量消耗均为一个定值,这个能量消耗的数值近似等于该孔段最终灌浆压力P与灌入浆液体积V的乘积PV,PV就叫作灌浆强度值,即GIN由于裂隙岩体灌浆时,大裂隙常常注入量大而使用压力小,细裂隙常常注入量小而使用压力高因此,如果在各个灌浆段的全部灌浆过程中,都控制GIN为一常数,就可以自动地对开敞的宽大裂隙限制其注入量,对可灌性差的致密地段提高灌浆压力。GIN法灌浆自动考虑了岩体地质条件的实际不规则性,使得沿帷幕体的总注入浆量合理分布。GIN法在欧美一些国家的工程中应用,取得了较好的效果。
五、结束语
建筑物渗漏是水利工程的一大难题,被称为建筑顽症。而造成建筑物渗漏的原因很多,涉及到材料、设计、施工、运用等各个方面,其中防水材料性能不佳以及防水技术不高是导致渗漏的最主要的原因。因此加快建筑防渗、防水材料的研发和技术的提高十分重要。
参考文献:
关键词:水利工程;混凝土;防渗墙;施工技术
混凝土防渗墙是在位于松散透水地基或土石坝坝体中采用泥浆固壁连续凿孔成墙,并在泥浆下浇筑混凝土或者其他防渗材料形成的具有防水、防渗功能的地下连续墙。在水利项目施工中,混凝土防渗墙通常都是在坝面上进行钻孔,地下进行混凝土浇灌,其施工具有一定的隐蔽性,因此保障高质量的施工具有一定的难度,所以在实际施工过程中要从细节入手,拒绝施工任何一个环节出现问题,只有这样才能确保整个工程保质保量定时完成工作。
1 工程的基本情况
某水库位于某县范围内,担负着周边的地区的防洪、灌溉重任,由于该坝体建筑时间早,建造技术落后,长时间维修不到位等原因,人工夯实的坝体密度性变差,出现老化、分层、渗透等现象,坝体上出现的塌陷变形部位已被淤泥掩埋,造成坝体排水棱体起不到下游阻水效果,浸润线明显抬高。该水库整体情况不好,需要进行大量的施工处理,尤其是混凝土防渗墙的施工。
该水库集雨面面积大约有19km2,总蓄水量有1100万立方米,其属于水力冲填坝,坝体总长225m,最大坝高54m。该水库设计的除险加固措施采用的是塑性混凝土防渗心墙,墙体厚度为0.8m,最大深度为58m,墙体内预设有帷幕灌浆孔,从此处灌浆实现整体防渗心墙的防渗作用。
若要提高该水库的防洪、灌溉等作用,很大程度上取决与混凝土防渗墙的设计。因此施工设计的防渗墙具体参数为:灌注采用42.5#的普通硅酸盐水泥,骨科采用二级配的塑性混凝土。
2 混凝土防渗墙的具体施工过程
为实现该水库混凝土防渗墙施工设计参数,在具体的施工中,必须按照规定的施工工序进行。具体的施工工序如下图1所示,
2.1 专用设备的选取
随着社会科技的发展,成槽设备的种类日益增多,目前国内使用较多的有液压式铣槽设备、液压式抓斗型设备冲爪桩孔型设备等,它们各自有各自的特点,其中,液压式抓斗型设备在我国使用范围较广,这主要是由于该设备成槽泥浆使用量少,可以在绝大部分的地址覆盖层中使用。根据该水库的实际情况和混凝土防渗墙的设计参数要求,施工中最大的槽挖深度为58m,所以我们选用挖槽最大深度为60m的SG35A型的液压式抓斗机。
2.2 布置施工平台
在具体的施工中,各种设备的行驶、作业都需要一定的空间,这就需要我们在进行施工前做好周密的安排,预留出足大的空间,以免影响后面的施工。在此项工程的施工中,考虑到液压式抓斗机施工、导向槽占地、混凝土浇灌车行驶等情况,我们应预留15m-17m的施工平台,而原水库坝顶仅有6m,所以应将坝顶降落2.5m,以满足施工平台的布置需求。
2.3 导向槽的修筑
导向槽就是沿防渗墙的轴线方向的地表上设置临时构建物,实现防渗墙的设置、成槽导向、锁固槽口、保护槽孔上部孔壁、支撑外部荷载等作用,并在混凝土防渗墙的整个施工中具有关键的作用。导向槽的施工参数要求是墙体采用倒L型的断面结构,槽内净高1.8m,槽壁厚20cm,槽面宽1.2cm,厚度为40cm,并为现浇C20砼构筑。另外,这里需要注意的是,在设计顶高时要超出地面一部分,以免地表水流入槽内。
2.4 划分单元,造孔成槽
单元划分要依据液压式抓斗机的规格来进行,由于该工程施工采用的是SG35A型的液压式抓斗机,抓斗宽度为3m,所以,将按照三抓成槽为一个单元,由于后期施工中还需进行混凝土浇筑的导管、安装锁管设备、预留帷幕灌浆孔等施工,它们都需要一定的场地,因此,我们可以设定6m一个单元。为提高施工质量和进度,应尽可能的避开成槽施工和混凝土浇筑施工的相互干扰,我们可以采用“二序三抓”的方式进行成槽开挖,进行“1-3-2”的顺序抓土成槽。实际施工中,施工槽成槽深度要有监理依据实地的岩层情况进行,切不可盲目施工。
2.5 槽孔护壁
在进行成槽的过程中还需进行关键的槽孔护壁工作。利用泥浆的良好物理特性、流通特性、稳定性等特定进行固壁,可以对槽孔起到固壁、悬浮、携渣、等作用,此外还可以增加成槽后的墙体的防渗功能。由于槽孔使用泥浆较少,可以使用成槽以及槽段混凝土浇筑中回收的泥浆。3 混凝土防渗墙的施工
防渗墙是在坝体内连续造孔成槽,以泥浆固壁,在泥浆下浇筑混凝土而建成的。对于小型工程, 一般采用冲击式钻机造孔或两钻一抓法。
这两种方法都先施工一期槽孔( 主孔) ,后二期槽孔( 副孔) 。后一种方法工效高, 目前被水利工程广泛采用。但该法施工平台要求大于18m, 施工时难以布置。成墙厚度受开槽机械限制, 防渗墙一般较厚。
目前,土坝防渗墙工程施工的另一种方法采用液压开槽机连续槽孔法。液压开槽机是由在同一轨道上行走的开槽机、水下混凝土浇筑机、清槽砂石泵及混凝土搅拌机组成。
液压开槽机沿墙体轴线连续成槽,槽孔完全连续。墙体厚度20cm 左右,最大深度可达40m。该法适用于砂壤土、粉土、粘土等地质条件。
防渗墙顶部处理,桩头处理时结合桩顶检查一并进行,在回填前查明有无漏桩,搭接厚度是否满足设计要求等情况,如有应进行补桩处理。防渗墙桩头顶部应予挖除并回填,有条件的采用粘土或粉质粘土回填,也可以用原堤身开挖土回填,但应除掉碎石和杂物,回填密实度不小于0.92。
4 防渗墙施工中应注意的问题
防渗墙施工过程中,造孔质量是保证防渗墙质量的首要环节。同时,在防渗墙施工过程中,造孔时间占总工期的2/3 以上,这是制约工期的关键环节。施工中应采取预防偏孔措施, 有效地防止或减少偏孔,使孔斜控制在允许范围内。
保证混凝土防渗墙施工质量和速度的关键在于开槽的连续性、浇筑的及时性,并且要把泥浆固壁作为一个重要的施工环节去对待。否则,一旦出现塌孔,将导致施工中断,而断开段的处理相当困难。因此,各工序必须严格按规程进行操作,控制进度和质量。同时加强机械设备的维修养护,保证完好率,确保混凝土防渗墙“连续作业”,达到保证混凝土防渗墙施工质量的目的。
5 结语
防渗墙作为水利工程施工过程中的一个重要部分,在施工过程中还有许多细节应该把握,做好临建工程,保证槽的稳定性,做好混凝土浇筑,确保防渗墙每一道工序质量,从而实现整个防渗墙施工的保质保量准时完成。
参考文献
[1] 中华人民共和国国家发展和改革委员会.DL/T5199—2004水电水利工程混凝土防渗墙施工规范[S].北京:中国电力出版社出版,2005.
关键词:水利工程;渗水原因;防渗处理;灌浆
中图分类号: TV文献标识码:A
1、前言
水利工程施工单位在进行防渗处理的时候,要根据工程的实际地理情况和渗漏的情况,查找原因,并选择科学合理的防渗施工技术,将水利工程隐患消除,使水利工程发挥其应有功能。
2、我国水利水电站的运行现状
近年来,我国水利工程建设数量不断递增,国内各个地区开始大力兴建水利水电站,各种形式的大坝工程不断崛起,不仅促进了各地区农业经济的增长,还在防洪抗灾工程中发挥了重要的作用。然而值得一提的是,由于水利工程的特殊性,所以其在长期运行中,工程结构的构成材料长期与水发生接触,难免会受到水的侵蚀,从而对工程的质量产生影响。再加上水利工程建设过程中所存在的质量隐患,当多种不利因素全部结合到一起时,水利工程的质量就面临着严峻的考验。
此外,我国水利水电站还存在这样一种运行状况:国内现有的部分水利水电站的修筑时间比较久远,大多建于二十世纪,经过多年的运行使用之后,这些水利工程大多存在着不同程度的病险问题,比如设备老化、破损严重,坝基强度不足,坝体裂缝产生,渗漏现象频发等等。以上所提到的这些病险问题如果不能得到及时的解决,势必会影响水利工程的正常运行,制约工程效益的充分发挥。由此看来,我国水利水电工程中所存在的众多病险问题亟待解决,水利工程渗漏问题亟待处理。
3、水利工程渗水原因
水利工程建筑物一般有泄水、挡水以及专门的水工建筑物。由于种种原因,这些建筑物在长时间的使用过程当中出现渗漏的问题。渗漏问题的出现具体原因多样,主要有以下几种:
3.1施工遗留的缝隙
这和水利工程的施工特点有关,因为水利工程都是规模较大、历时较久的工程,所以在施工过程中往往将一个大工程分成若干个小工程,将小工程完成后,再将这些小工程之间的缝隙进行合拢抹墙。但是这些缝隙之间的模板不牢固,再加上施工人员整体素质较低,致使水利工程遗留下缝隙,在水利工程投入使用后就出现渗漏问题。
3.2建筑变形引起的渗水
水利工程建筑变形原因主要有人为原因和自然原因两方面。人为原因主要在水利施工过程中缺乏有效的监督机制,使在水利施工中使用的材料质量较差或出现偷工减料的情况,从而导致水利工程投入使用中发生变形,引起渗漏。自然原因主要因为水利工程长期受到流水侵蚀或者地质灾害的影响,使水利工程的止水带发生位移,从而导致水利建筑发生变形而引起渗漏。
3.3水利工程的大面积渗水
在很多水利工程建设施工中缺乏严格的监督机制和验收机制,很多水利工程建筑质量不达标。达不到施工要求的水利工程一方面使其泄水排洪能力比较差,影响日常的泄洪和排洪工作,给农作物灌溉工作带来诸多不便,甚至引发洪涝灾害;另一方面不达标的水利工程混泥土粘合部位存在较大缝隙,导致大量渗水现象。不达标工程影响水利企业的信誉和形象,也威胁着人民的生命和财产安全。
4、水利工程案例介绍
某水库位于市东16kln的石涂河中下游,属淮河流域颖河水系,库址以上总流域面积110km,大坝测量结果显示,大坝坝顶平均高程328.40m,最大坝高20.8m,坝顶长350m,顶宽4.8m;坝顶路面为土路面,修建有1.4m高防浪墙,墙顶高程为329.80m由于上游坝坡的沉降,防浪墙出现多处裂缝。
5、防渗墙防渗处理技术
通常而言,墙体不能太厚、造价不能太高、渗透的系数指标要保持低位、具有优良的耐久性和柔软性,是防渗墙的基本要求。在施工工艺方法上,主要有:射水法成墙防渗技术、多头深层搅拌水泥土成墙防渗技术、锯槽法成墙防渗技术、薄型抓斗成墙防渗技术以及链斗法成墙防渗技术等方法。
5.1射水法成墙防渗技术采用的不是单一的设备,其工作原理是:通过造孔机喷嘴射出的高速水流,来实现土层的分割工作,由成型器进行上下动作,对孔壁进行整理,通过循环排渣工序完成操作。槽孔在做好以后,进行混凝土浇筑,建成标准厚度的浅层防渗墙,目前,射水法成墙防渗技术已经广泛用于我国南方水利工程的堤防工程中,成效明显。
5.2使用多头深层搅拌桩机,在各项技术准备工作完成后,开始进行钻进的操作,水泥浆在喷射进土体后,然后均匀搅拌,土体和水泥浆液经过凝固形成水泥土桩,在水泥土桩之间相互搭接,最终形成水泥土的防渗墙。通过在水利工程中的实际应用证明,用多头深层搅拌水泥土成墙防渗技术建造的防渗墙,特别是用于地下的工程项目,不仅效果优良,而且在工程项目投资上也能取得最经济的成效。
5.3锯槽机的刀杆通过上下来回动作按照一定的倾斜角度在先导孔做切割操作,与此同时又根据地层实际状况以规定的速度向前开槽,经过循环方式的排渣系统将被锯切割下来的土体排出,然后进行护壁处理,通过塑性混凝土工艺程序,建成标准宽度的防渗墙体。另外,用自凝灰浆、固化灰浆也能够建成具有各种强度和抗渗指标的防渗墙体。首先,薄型抓斗开始开槽工序操作,然后,通过护壁处理,浇筑混凝土或灰浆,建成浅层标准防渗墙体。
5.4先用开槽机的旋转链斗进行取土操作程序,再把排桩斜放到形成墙体所要求的尺度,用开槽机挖槽,进行护壁处理和混凝土工艺操作。
6、灌浆措施
6.1劈裂灌浆
劈裂灌浆主要是运用坝体应力的分布规律,采取一定的灌浆压力将坝体沿坝轴线方向劈裂,同时灌注合适的泥浆,形成铅直连续的防渗泥墙,并堵塞漏洞裂缝或切断软弱层,以提高坝体的防渗能力。这种通过浆坝互压和湿陷的实现能使坝体内部的应力得到重新分布,不断提高坝体的稳定性。在堤坝施工中,运用劈裂式帷幕灌浆法对加固堤身和防止堤身渗漏方面能收到很好的效果。随着土坝坝体劈裂灌浆向高土坝方向的不断发展,在一些特定地基条件下还能实现坝体和地基的同时劈裂。在施工中要注意根据堤坝土质、碾压质量和隐患性质等情况,使得造孔深度达到标准要求,泥墙的设计厚度也要进行规范,这样才能形成质量高的垂直连续防渗帷幕,最终解决坝体的渗透问题。
劈裂灌浆技术作为水利工程项目防渗有效的技术,由于劈裂灌浆技术具有施工速度快和工程成本较低的优点,在灌浆材料选取上也能够就地取材,这就使得工程成本得到了节约,目前这一技术正被广泛应用于实际。与其他的防渗技术相比,在防渗时使用新作的防渗体对于原有坝体的防渗作用能够起到很好的恢复作用,而且现在新作的防渗体的断面还能随坝体进行不断调整,由此可见劈裂灌浆技术是一种值得大力推广和应用的施工技术。
6.2高压喷射灌浆
高压喷射灌浆的内容是指凭借高压水枪的高射喷射流束,割裂被浇灌的底层结构,之后将水泥浆液填压进去,从而和被灌地层的土颗粒结合形成壁状固结体,达到防渗的效果。这种技术针对不同的施工情况具有三种技术方法,但是它们都具有装置简单、成本比较低廉、材料来源丰富、效率高效、较好的防渗效果等优点,同时有装置复杂、要求严格的缺点。高压喷射灌浆总体上是一种较好的防渗技术方法。
6.3卵砾石层防渗帷幕灌浆
这种灌浆技术运用以粘土为主同时添加少量水泥混合进行浇灌,与岩石灌浆不同的是,卵砾石层灌浆不能够形成自立钻孔,因此经常在施工过程中采用打管灌浆的方法。另外,由于地质条件因素的约束,难以控制浆液的范围,并且为了满足相应的防渗要求,实际过程中经常采用三排以上的灌浆孔。随着科技的不断发展,灌浆技术也得到不断的完善,卵砾层防渗帷幕灌浆很少在实际过程运用,在实际工程中,当灌浆作为辅助勘探的方法,兼顾防渗的要求时,才使用这种技术,使得能够将发生渗漏的部分通过灌浆解决。
6.4控制性灌浆
控制性灌浆是随着现代技术的发展和灌浆技术的不断改进出现的,在一定程度上认为是改进型的灌浆技术,它有效的调整了传统的灌浆技术,它的主要原理是控制浆液的流量和压力,能够控制灌浆的范围,并且可以保证良好的质量和较好的施工效果,是现代水利施工过程中应用较为广泛的一种技术。
7、结束语
水利工程建设不但与施工企业的经济效益息息相关,更关系到整个社会的效益。因此,保证水利工程建设质量非常重要,关系到水利工程功能发挥以及水利工程的未来发展。
参考文献
[1]李冰.防渗处理施工技术在水利施工中的应用[J].科技风,2012
[关键词]水利工程;塑性混凝土防渗墙;工程案例
1工程案例
某水利工程选取混凝土面板堆石坝作为主坝,塑性混凝土防渗心墙土石坝作为3座副坝。0.4m为副坝塑性混凝土防渗墙墙体厚度,规定向强风化基岩内深入50cm,339m为左岸分水岭防渗墙轴线长度,11.55m为防渗墙深度最大值,9.27m为平均深度。300.7m为设计防渗墙底高程最低值,312.5m、309.0m为墙顶高程。143m为3号副坝防渗墙轴线长度,16.5m为其最大深度,10.71m为平均深度,292.7m为设计防渗墙底高程最低值。塑性混凝土为心墙材料,3062.33m2为需完成工程量,C2.5为强度等级,要求每天渗透系数控制在1×10-6m以内,2000MPa以内控制变形模量。
2塑性混凝土配合比
(1)混凝土原材料。按照混凝土标号与设计规定,选取中热32.5水泥作为水泥材料,选取二级钙基膨润土作为膨润土,通过试验确定掺入量,选取LK-F2高效减水剂作为减水剂,选取业主统一提供的砂石作为砂石骨料,其粒径、性能指标满足设计要求。20~24cm是混凝土坍落度范围,34~40cm作为其扩散度,如坍落度大于15cm需保持1h以上,则8h以上为混凝土初凝时间,48h以上为混凝土终凝时间,且混凝土密度控制在2100kg/m3。(2)混凝土施工配合比。相比普通混凝土配合比,塑性混凝土配合比差异较大。普通混凝土的配合比设置较为准确、成熟,但塑性混凝土发展晚,经验配合比较为缺乏,在已建工程塑性混凝土防渗墙配合比存在极大差距。在配合比方面,塑性混凝土水泥用量不多,每立方米所需水泥量为80~190kg之间,同时还需进行膨润土添加,其他方面和普通混凝土基本一致。为此,必须重视塑性混凝土施工配合比,为水∶32.5水泥∶砂∶小石∶膨润土∶LK-F2=280∶190∶1000∶750∶65∶1.91。
3水利工程施工中塑性砼防渗墙施工流程
3.1槽孔建造。按照地质地层条件与嵌入强风化岩石0.5m的规定,选取冲击钻成槽进行工程施工,针对槽段过浅问题,可选取人工+机械挖槽施工。根据槽段进行合理划分作业,要求按照“主孔—扫小墙”的施工顺序进行一、二期槽段施工。施工中首先选取CZ-8D钻机+钻头(1.4m宽)施工,各槽段主孔分为4个,依次施工,最后扫平小墙并做好清孔施工。其次,CG-30钻机+钻头(2m宽),各槽段主孔分为3个,同样进行扫平小墙及清孔作业。根据施工要求,施工前需先平整场地,并将C10混凝土浇筑到防渗墙轴线两侧1m范围内,厚度为80~100mm之间,且将排水沟设置到其周围,进行集水井设置。浇筑完成1d混凝土作业后,可按照相关规定,选取全站仪放出施工轴线,并在此基础上,将防渗墙轴线、轮廓线、孔桩中心位置定出,且做好标注及保护工作。3.2护壁泥浆拌制及泥浆回收。混凝土防渗墙护壁泥浆性能应满足施工规定,粘土泥浆性能指标应控制在密度为1.1~1.2g/cm3之间,含砂量控制在5%以内,稳定性控制在0.03%以内。泥浆内的粘土材料使用前必须对其进行物理化学实验分析,要求粘土粘粒含量控制在一半以内,且在20以内控制其塑性指数。如粘土料取料难度大,则可选取二级钠基膨润土作为材料,拌制施工中需适当添加一定的分散剂,如工业碱等。泥浆拌制施工中,采取的拌制机械为高速制浆机,新浆液向膨化池内进入后,待1d水化膨胀后即可应用。要求不定期搅拌储浆池内的成浆,保证其具有均匀的泥浆性能。由槽孔内置换出废浆,在储浆池内存储上部性能满足设计要求的浆液,并连同新浆同时应用。如泥浆内砂含量较大或呈絮凝状,则不得使用。向指定地点堆放废渣,降低污染环境的程度。3.3灌浆管预埋。第一,合理布设预埋灌浆管。根据施工规范规定,顺着轴线将PVC灌浆管预埋到混凝土防渗墙内,1.5m为其间距,低端应向墙底伸入,埋管孔倾斜度应与帷幕灌浆孔斜规定相符。第二,安装预埋灌浆管。选取地质套管(108mm)作为预埋管,采取平接头可有效降低起拔阻力。按照所有墙段深度进行钢管长度地确定。选取钢管作为预埋灌浆管,外套PVC管,且将固定钢筋桩设置到管底位置,并向岩层内插入,脱模剂选用废机油材料。安装施工中,应与孔位对准,分节将钢管放到槽段内,确保其垂直度。完成混凝土浇筑作业后,即可将钢管拔出,要求先按照孔深进行预埋管配置,且选取吊车在安装时与孔位对准后缓缓放下,且具有良好垂直度。完成混凝土浇筑作业后,顺时针方面,间隔30~60min,进行预埋管转动,避免预埋管被混凝土抱紧,或无法拔出预埋管,或因强力拔出损坏混凝土,通常浇筑混凝土1d以后,才能将钢管拔出,以此防止出现缩孔等问题。第三,预留灌浆孔质量。其一,弯曲、变形等问题不得出现钢管外形内;其二,相比设计孔距,灌浆钢管间距应多于设计孔距1.5m以内,且在2cm内控制孔位中心偏差;其三,对准槽孔完成起吊、下放施工;其四,完成安装预埋管作业后,需及时封闭上部管口,加以保护,避免对后期钻孔施工造成任何影响。3.4浇筑混凝土施工。(1)导管及安装。泥浆下选取直升导管法进行防渗墙塑性混凝土浇筑施工,180mm为导管直径,按照槽段长度,将2套导管设置到各个单槽浇筑过程中。选取汽车进行导管下吊或提升,且在3.5m以内控制槽孔导管间距,一期槽段导管和槽端的间距则需控制在2m以内,二期槽段导管和曹端之间的距离需控制在1.5m左右,15~25cm为导管底口和槽底之间的距离。(2)浇筑混凝土。各道单槽进行混凝土浇筑时,需由低到高进行施工,采取的方法为压球满管法。浇筑施工前,应将隔离塞球安装到导管上口,将水泥砂浆注入导管口集料斗内,塞球被水泥砂浆压到导管底部,随后灌注充足混凝土,并进行导管提升,保证塞球与导管脱离,确保混凝土覆盖管道。(3)墙体浇筑施工。混凝土内导管进入深度需控制在1m~6m之间。且在2m/h以内控制混凝土面上升速度。混凝土面上升应具有均匀性,且在0.5m内控制各处高差。间隔时间为30min对槽孔内混凝土深度进行一次测量,间隔120min对导管内混凝土面深度进行一次测量,且进行进行混凝土浇筑,并对浇筑量进行准确核对,且将盖板设置到槽孔口位置,防止槽孔内落入混凝土。
4结语
综上所述,塑性混凝土防渗墙施工中应充分掌握工程的水文地质条件,制定科学、合理的施工方案,确保塑性混凝土防渗墙施工质量。如出现渗漏水问题,必须加以重视,分析原因,及时采取相应的修复措施,提高水利工程整体质量。
作者:宋玉田 单位:渭南中瑞水电建筑有限公司
参考文献: