地层灌浆预加固施工技术研究

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随着水利工程建设的难度和工程量的增大,地基灌浆施工的质量影响着水利工程质量,大量灌浆施工也可能对生态环境造成一定的影响。开展特殊地层灌浆预加固施工技术研究,提高灌浆预加固的技术水平,解决了常规灌浆法存在的缺陷,使灌浆预加固更加科学,不仅能够有效地解决水利建设中特殊地层的地基承载力问题与防渗问题,也能保护生态环境。

1.水利工程现状

近年来,随着社会、经济、科学技术的发展,工程建设技术取得了长足的发展,对保证工程质量起到了很大的保障作用。然而,目前我国水利工程建设中存在着许多问题,这些问题的产生直接影响到了工程质量,因此,施工单位必须提高技术水平,并针对问题采取积极、有效的解决办法。目前水利建设中存在的问题有：一是,由于受各方面条件的制约,一些已建成的水利工程出现了诸多问题,一旦出现灾害,将对周边居民及环境造成极大的危害。二是,在进行水利建设的过程中,有些设计单位和施工单位对技术工艺的选用不重视,缺乏针对性的技术研究与运用,这也导致了一些工程问题。在目前的情况下,施工单位要根据上述问题,采取适当的施工工艺,使之能更好地促进水利事业的发展,更好地适应现代社会的经济发展。

2.基础灌浆施工效用及具体灌浆方式

2.1基础灌浆施工效用

近年来,水利建设事业迅速发展,灌浆技术在水利建设中的应用尤为重要,因此,灌浆技术的应用必须与施工现场的地质条件、施工条件密切联系,以保证工程的防渗和稳定性[1]。从工程实际应用来看,水利工程灌浆技术还存在着许多问题和提高的空间,给水利工程建设带来了一定的困难。所以要从源头上主动掌握灌浆工艺技术,控制灌浆工艺,保证施工的顺利进行和完成。

2.2水利水电工程基础灌浆方式

在具体的施工中,灌浆的形式多种多样,在实际施工中需要注意不同注浆方法的选择与应用,比如循环灌浆,灌浆的模式主要有孔口和孔内的循环,该方法是为了保证浆液的流动和运行,最大限度的降低沉淀物,保证灌浆的质量。另外,也可以采取压灌浆方式,将浆液压注到钻孔中,这一方式在大裂缝地层中的应用更为普遍。

3.水利水电工程特殊地层的灌浆方法

3.1高压喷浆技术的采用

以高压喷浆技术实施灌浆施工,整个过程需要有专门的技术人员借助高压注浆机械及其他相关机械设备,同时还要进行科学的监控,如果有任何的问题,都要第一时间上报,避免出现施工问题带来的负面影响。“千里之堤溃于蚁穴”,工程一旦出现任何的小瑕疵,都不能马虎,否则后果不堪设想。

3.2普通灌浆加固技术

常规灌浆技术一般分为水坝基础灌浆、坝体上游灌浆、坝体帷幕灌浆等,但在实际水利工程灌浆中,需要注意以下几个要点：要将有关数据记录下来,将水位降至正常水平；对裂缝和灌浆孔的有效清理,在灌浆施工前,应确保孔壁和孔底的清洁；在清洗时应注意控制水压,根据孔洞水的清浊度来决定冲洗时间。此外,在水利工程灌浆施工中,必须遵循先稀后浓的原则,并根据水压的大小,逐步提高浆料的浓度,并确保水灰比例的合理,可采用适量的石英粉和铝粉,达到调节浆液浓度的目的。

3.3裂缝处理技术

基础灌浆技术的重点是提高地基的强度,而裂缝治理则是其中一个重点。因此,必须针对岩体的分布状况,采取相应的防治措施,以确保灌浆处理已有的裂缝。一般来说,浅层都会有一些淤泥,在建造的时候,必须要将淤泥尽量清理干净,再注入适当的浆液,等到浆液凝固,地基的强度就会得到极大的提高,从而保证地基的承载能力。至于更深的裂缝,采用高压旋喷技术,可以将浆液打入地底,但高压之下,会对地基深层结构造成一定的干扰,从而影响到基础的稳定。因此,要提高地基的施工质量,就需要对区域特征进行全面的认识并采用合理的灌浆方法。

3.4模袋灌浆法

模袋灌浆是将灌浆液注入模袋,再通过模袋封堵渗漏,该方法是较为常见的灌浆工艺,常用于溶洞处理。在施工过程中,采用模袋灌浆施工具有很大的弹性,能够根据溶洞的结构,对不同的孔型进行不同的设计,从而确保在灌浆结束后,用模具袋堵住孔道。采用这种方法,既不会对溶洞的内部环境造成影响,也不会对灌浆材料的凝固质量造成任何影响,而且采用模具袋还可以有效地控制浆液中的水分,保证浆液的凝固质量达到基础的整体强度要求。因为模具袋具有良好的耐磨性能,因此在施工过程中,采用机械设备进行运输时,不会对其造成任何损伤,既能确保灌浆作业的效率,又能提高作业的自动化程度[2]。

3.5诱导灌浆施工技术

诱导灌浆是水利工程中常用的一种技术,它的基本原理就是以施工现场的具体情况和工程需要为依据,为灌浆帷幕的施工创造有利的条件,达到阻挡土壤侧压,提高地基的防渗能力。同时,对浆液流量的控制和工程保护也起到了很好的作用,既可以有效地控制灌浆的质量,又可以改善地基的稳定性,从而提高整个水利工程的质量。随着不断地实践和发展,出现了许多新的诱导灌浆技术,为了提高施工效率和质量,应选用最适合于水利工程需要的灌浆施工工艺。

3.6在施工过程中遇到的特殊情况及处理方法

水利建设是一项复杂的系统工程,在建设中,由于种种原因,会出现许多意料之外的问题。最有可能的就是漏水,在这种情况下,灌浆技术的使用也是不同的,对于严重的渗漏,一般都是用来填充和配料的是使用沙土和水泥为主要材料,这样才能保证填充体的强度。另外,也可以采用膜袋灌浆的方式进行处理。该工艺使用的材料耐磨损,在制作过程中,可以将水泥砂浆倒入模具内,通过互相挤压,很容易将模袋中的水分除去,只留下砂和水泥,从而大幅度的减少水泥浆中的水分含量,从而加速凝固。通过这种方式,能够处理严重的渗漏,也不会对工程造成太大的影响,从而保证了施工质量。

4.水利水电工程特殊地层的灌浆预

加固方法应用目前,水利工程中采用的灌浆预补强方法有其特殊性,施工单位应根据具体施工情况,如大吸浆量情况如何使用灌浆技术、特大漏水通道的灌浆、冒水时的堵水灌浆等。

4.1大吸浆量情况的灌浆技术

大吸浆量情况则多发生在岩缝灌浆,这是水利建设中普遍存在的问题。在工程建设中,发生大吸浆量现象时,由于存在着大量的水泥浆液流失,而且存在灌浆不彻底等问题,对整体地基的质量产生了很大的影响[3]。因此,参建单位要充分关注这一问题,并制定相应的应对措施：（1）及时更换低压或自流灌浆装置,以减少浆液的流动性。在满足要求后,相关操作人员应适当提高灌浆压力。（2）当出现较大吸浆量时,需要有效地减小灌浆速度。其目的在于减小灌浆流速,减小浆料在岩缝中的流速,保证浆液最终沉淀。另外,施工人员可采取限流的措施。在具体工作中,对每一段岩缝的灌浆量进行了限定,一般要求施工人员将灌浆量降低到12-15L/min。加强砂浆在岩缝的流速管控,使注入的砂浆迅速地沉淀并凝固。（3）在灌浆过程中出现较大的吸浆量时,应根据需要增加浆液的浓度,选择大粒径的骨料。同时,适当加入水玻璃、氯化钙等速凝剂,使浆液在气孔内的凝固速率不断加快。（4）在实施水利工程建设时,应采取间歇灌浆法,以尽量减少混凝土材料的超耗,提高灌浆质量。在浇筑完一定数量的混凝土和灌浆一定时间后,施工方需要暂停下一步的施工,并可视具体情况而定。通常在2-8h之内,然后再进行复灌。以此为依据,重复以上的灌浆法。

4.2特大漏水通道的灌注方法

大型水利工程中,采用定向爆破法进行堆石坝的施工是一种常见的方法。在这一阶段,由于爆破造成的岩石裂缝比较大,会造成较大的漏水通道。如果在溶性岩区进行施工,很可能因溶洞溶沟的存在,产生大的漏水情况。大的漏水通道会对灌浆产生严重不利影响,如果采用传统的灌浆方法,不仅需要大量的水泥,而且会给灌浆带来一定的困难,从而影响加固工作。针对特大型渗漏情况,施工人员应根据实际情况,尤其是裂缝的方向和具体情况,根据裂缝的特点,选用合适的灌浆工艺。对于缓倾斜大裂缝,在不受水流影响的情况下,可以采用提高浆液浓度和采用间歇灌浆技术,达到减少灌浆作业中浆液消耗的目的。在特定的工艺中,若浆液浓度达到最高的要求,采用间断灌浆作业方法是行不通的,此时工人可选用水泥浆液、水泥粉煤灰等混合浆液。对于存在大倾角或有水流影响的裂缝、孔隙,施工人员在注浆过程中,应注意采用合适的集料填充,再灌注水泥浆,以有效地改善灌浆效果。在此过程中,施工人员要根据实际需要,进行合理的设计,并找出最佳的集料配合比例。若采用增大浆液浓度、变更集料比例不能实现封闭,则应采取模袋灌浆工艺。模袋灌浆是用特殊的材料和纺织技术制造的,在里面加入浆液,就可以完成灌浆。在实践中,由于模具袋的保护,水泥浆液不会向外溢出,并且可以在压力的作用下,通过适当的变化孔洞的形状,达到了封底的目的。当模袋达到一定的数量时,相关人员必须进行正常的灌浆,然后采用传统的灌浆工艺封堵渗漏点。

4.3正在冒水情况的堵水灌浆

针对水利工程建设中出现的冒水现象,施工单位要根据具体情况,采取相应的防治措施。在此过程中,如果出现了较大、较密集的渗漏点,施工人员应正确地判断出地基是否存在着溶洞区域和混凝土中的缺陷。在这个问题的处理上,可以根据出水点和出水量的实际情况,按规范和规定埋下合适的导流管,把水排走。其次,对附近可能出现的喷水、喷浆岩裂缝、孔洞进行封堵,同时进行反压灌浆。在具体的施工中,如果出现岩裂冒水或浸渍水,则可以采用下列方法进行处理：一是,在裂缝交叉处打深洞,并埋注浆管。做完这一切,就可以将裂缝的水流从管道中排出；二是,在每一深洞间开几个浅洞,并与裂缝相交,然后在这些浅洞中埋设注浆管；三是,沿岩石裂隙开槽,在这一环节中,首先要通过棉纱、麻刀的运用,将裂缝封闭起来,然后根据规范对浅洞进行灌浆；四是,在浅洞灌注浆液凝结一段时间后,必须对深孔进行高压灌浆。对于冒水率较低的,可以根据需要在裂缝凿出5cm的U型凹槽,然后在槽底铺设一层钢板,然后将多根合适的灌浆管道穿过钢板,并在缝隙的顶部和底部分别设置一条灌浆管。在此基础上,再用水泥浆液填充沟槽,砂浆凝固达到一定强度后,再在裂缝的低端处进行灌浆。

5.结束语

灌浆是水利工程建设中的一个关键工序,在这个工序中,必须先将某一种物料制成浆液,再通过压力泵将浆液注入到特殊地层的孔隙中,从而将浆液扩散固化,从而达到加固的目的。而特殊地层灌浆预加固是指在水利工程建设中将特定浆液注入到特殊地层中的,既可以起到凝胶性和充填的作用,又可以有效地减小地层中的围岩的渗透率,并对松软岩体围岩进行固结。这种施工方式既可以防止水利建设中出现的渗漏问题,又可以对各种特殊地层进行加固,防止在施工时出现地表下沉、滑坡等现象,从而确保水利工程特殊地层的承载力达到水利工程建设的需要。

作者:文敏 单位:广东华隧建设集团股份有限公司