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關鍵詞:化學灌漿無公害環氧樹脂聚氨酯丙烯酸鹽酸性水玻璃化學灌漿泵
1我國化學灌漿技術發展成績
化學灌漿(ChemicalGrouting)是將一定的化學材料(無機或有機材料)配制成真溶液,用化學灌漿泵等壓送設備將其灌入地層或縫隙內,使其擴散、膠凝或固化,以增加地層強度、降低地層滲透性、防止地層變形和進行混凝土建筑物裂縫修補的一項地基處理和混凝土修補技術.即化學灌漿是化學與工程相結合,應用化學科學和化學漿材解決地基和混凝土缺陷處理(加固補強、防滲堵漏),保證工程的順利進行或借以提高工程質量的一項工程技術.隨著化學灌漿技術的發展和進步,現己成為現代工程中頗具特色且不可或缺的一項先進技術
國外化學灌漿最初是適應于地基處理和采礦業發展的需求而發展起來的,其可靠性得到公認并被廣泛采用至今己有80年以上的歷史.我國的化學灌漿技術應用與研究起步較晚,但發展較快并有自已的獨創.如果以1953年在佳木斯等地采用堿性水玻璃進行化學灌漿算起,也才只有50年的歷史五十年來,我國在化學灌漿技術這個小領域取得了成績[3],主要表現在以下方面:
(1)化學灌漿從無到有,從小到大發展起來,已成為我國現代工程技術不可或缺的一個組成部分
(2)國外有的常用化學灌漿漿材品種,我國基本上都已開發出來(如環氧[1]、甲凝、丙凝、丙烯酸鹽、酸性和堿性水玻璃、水溶性、非水溶性和彈性聚氨酯、脲醛樹脂、鉻木素等)
(3)化學灌漿漿材品種開發中還有一些獨創.如甲凝、彈性聚氨酯,甲氰凝和環氧—聚氨酯,丙烯酸酯—聚氨酯等互穿網絡灌漿材料
(4)化學灌漿設備的研制開發已基本能適應和滿足國內化灌工程的要求[8].如化學灌漿泵、灌漿阻塞器、密閉配輸漿裝置和各種封縫材料等.
(5)化學灌漿技術已在國內水電(大壩、堤防、水庫、電站)、建筑(地上、地下、人防)、交通(公路、鐵路、隧道、橋梁、港口、機場)和采礦等四大部門得到推廣應用
(6)化學灌漿技術應用已解決了許多工程難題,取得良好的效益.以水利為例,如三峽[4]、葛洲壩、龍羊峽、丹江口、陳村、鳳灘、萬安等水利樞紐都是采用化學灌漿技術解決一些工程技術難題的典型例子
(7)化學灌漿已從工程完建后的應用,發展到工程興建前設計中就采用.如三峽化灌帷幕預計15000米,化灌加固地基預計3000米
(8)化學灌漿技術在一些方面已具國際先進水平,如青海龍羊峽大壩采用中化798環氧漿材處理G4偉晶巖劈裂帶和三峽大壩采用CW環氧漿材處理F1096軟弱夾層及斷層破碎帶的水泥—化學復合灌漿技術均堪稱國際上處理低滲透性軟弱巖土地層的先進技術
(9)化學灌漿理論上也有一些突破和創新[6][7].如漿液擴散半徑的計算理論、漿液濕面粘接理論、減低漿液毒性的拮抗理論、漿液吸滲理論等
(10)化學灌漿技術出版物取得豐收.自上世紀八十年代以來己出版專著十余部.包括水利學報、水利水電技術、巖土工程學報、巖石力學與工程學報、長江科學院院報在內的全國132家科技期刊都選登化學灌漿的研究論文.近5年選登的論文就有200余篇
以上十個方面成績,足以說明我國化學灌漿技術的進步和發展水平.此外,全國研究化學灌漿技術的工程科技人員已成立了中國水利學會化學灌漿分會,現掛靠在長江科學院.追溯到1968年,學會己舉行過16次學術交流活動,出版了7部論文集,這些學術活動對推動我國化學灌漿材料的研發和化學灌漿技術的發展起了很好的作用
2.化學灌漿技術近期發展展望
我國化學灌漿技術近期應在前50年的基礎上更具活力的繼續向前發展,而無公害、耐久性好、適應工程各種苛刻要求且價格低廉的化學灌漿漿材的開發、應用和推廣;化學灌漿技術的研究、改進和提高;化學灌漿設備、儀器生產的定型化、系列化、成套化、標準化和環?;爱a品質量的持續改進和提高等必然是其發展方向
2.1.無公害漿材的開發
(1)無毒催化劑的研制.環氧樹脂漿材粘接強度高、穩定性好,因此是固結灌漿最常用的漿材.該漿材毒副作用主要來自所采用的固化劑和溶劑.在過去的近20年中,對環氧漿材胺類固化劑的降低毒性研究己取得一些成果,國內生產出商品名為T31、810、X-89、CD等毒副作用較低的一批改性胺類固化劑,對環氧漿材的推廣應用起了較好作用,今后還應朝這個方向繼續努力
(2)無溶劑型漿材的開發.環氧樹脂一般粘度都較大,制成化灌漿材一般都要添加有機溶劑,但很多有機溶劑不但氣味難聞,而且具有毒副作用(如糠醛),添加后往往會產生環境問題.因此,人們在研究無毒副作用環氧固化劑的同時,也展開了無溶劑型環氧漿材的研制.無溶劑型環氧漿材的研究將得益于環氧樹脂工業的發展,國內一些化工廠生產的低分子量環氧樹脂粘度僅為20-25mPa.s.,這對今后無溶劑環氧化灌漿材的發展開辟了較好的前景.除此之外,把丙烯酸酯等樹脂開發成無溶型漿材己呈現出更加美好的前景,值得努力探索
(3)水做介質的化灌漿材的研制.水做介質,不用有機溶劑,對化灌漿材的無公害化是很有益的.過去已開發了LW、HW等為數不多的水溶性聚氨酯漿材,今后對水溶性漿材應放開視野,相信在有機或無機水溶性漿材開發和應用上將會呈現出較為理想的進展
(4)某些已有漿材改造的研究.1974年,日本曾因使用抗滲性好的丙凝化灌漿材污染水質,引起飲水中毒事件而宣布禁用丙凝.之后,具有丙凝相似性能的丙烯酸鹽漿材得到發展,但其主要成分丙烯酸鎂仍存在一定的毒副作用,而科技工作者采用拮抗原理,在丙烯酸鹽漿材中加入鈣鹽和適量的某種拮抗劑,卻使其毒副作用下降到僅為丙凝的1%,成為實際無毒漿材[12].這個例子說明,我們可以探索通過對己有的某些化灌漿材進行改造,降低毒性,達到可使用標準
2.2.對工程各種苛刻要求相適應的漿材開發
(1)新型高親潤、高滲透性化灌漿材的研究.雖然目前我們已有了一些高滲性的化灌漿材,解決了不少工程難題,但所用溶劑和固化劑多半都有毒副作用,不適宜環境標準,對工程地基微細裂隙、斷層破碎帶和泥化夾層及混凝土微細裂隙的處理仍有探索新型高親潤、高滲透性、無毒副作用化灌漿材的必要.這很大程度取決于表面活性劑和活性稀釋劑體系的研究改進
(2)彈性化灌漿材的開發.在工程伸縮縫止水和混凝土活縫、變形縫補強灌漿中需要具有彈性的化灌漿材.過去雖說也有一些開發,但必竟質量還不夠高.今后除應加強對已有彈性環氧和彈性聚氨酯等漿材提高質量和消除毒副作用方面的研究外,更為重要的則是加強對能賦于環氧樹脂彈性的固化劑的開發研究[11],從而適應建設工程之急需
(3)快速固結漿材的開發.這里指的是漿液粘度又低,固化物性能優異,且固化時間可控制在幾十分鐘或幾小時以內的漿材的開發.采用低粘度環氧樹脂或新型活性稀釋劑和開發應用能促使環氧樹脂快速固化的新型環氧固化劑應能解決此課題.3.耐久性漿材的開發
耐久性概念含意較廣,它包括耐水、耐酸堿、耐候、耐紫外光、耐凍融和干濕循環、耐磨蝕、耐微生物作用(霉)等方面,耐久性漿材的開發可從以下幾個方面去探索
(1)通過對合成樹脂的接枝或相嵌共聚合反應,使化灌漿材中所采用的樹脂具備我們所要求的一些耐久性特性
(2)注重互穿網絡復合化灌漿材的研究.如己有的MU無溶劑漿材系丙烯酸酯--聚氨酯的復合[2]、PU/EP水下化灌漿材系聚氨酯—環氧樹脂的復合[10],他們都是互穿網絡復合化灌漿材.由于兩類樹脂復合及其互穿網絡結構,這就賦予他們超越任何單一樹脂組份的優良性能,值得深入研究
(3)加入鈉米材料對己有漿材進行改性.環氧樹脂加進納米材料改性的化灌漿材研究項目已獲得水利部基金資助,從現己拿出的初步成果來看,該項研究將會提升環氧漿材包括耐久性在內的多方面性能
2.4.價格低廉的漿材開發
(1)水玻璃漿材的改性.水玻璃漿材是化學灌漿史上最早使用的化學灌漿漿材,同時也是目前使用最廣泛的化學灌漿漿材之一.究其原因除該漿材具有無毒、粘度小、可灌性好等優點外漿材價格較低是個重要因素.該漿材不足處為凝膠時間調節不夠穩定、凝膠強度很低和凝膠穩定性較差,金屬離子易脫溶等,現多半用在臨時或半永久工程中.因此今后對其改性工作應著重在提高強度和耐久性方面做研究.加入某些活性物質進行改性是值得探索的方向
(2)紙漿廢液的無害化漿材開發.紙漿廢液做成化灌漿材價格較低.將該廢液中加鉻類催化劑便可制得現稱為鉻木素的該漿材.因鉻類催化劑中六價鉻離子有毒,該漿材大家不敢用.故隨后開發出多種無鉻催化劑的高強木素漿材,今后應對其進行提高性能研究,以便推廣應用
以上四條主要集中在無公害、多用途和耐久性漿材研究、開發上,至于漿材的定型化、系列化、標準化當然是化灌技術發展的必然要求,這里就不贅述
2.5.化灌技術的改進、提高和創新
已有化灌技術的總結、改進和提高研究.前已敘述了在過去的50年中,我國有包括水電等大量的建設工程應用過化學灌漿技術,有許多采用化灌解決工程難題的典型經驗,其中有些已有初步總結,如復合灌漿技術等;有些則尚待總結,如化灌的密閉傳輸、自動記錄、集中管理和實時監控技術等.不管過去有無總結,現有的化灌技術都需要從事化灌技術研究的專家、學者與有經驗的工程技術人員相結合,在總結實踐經驗的基礎上改進、提高,并能有所創新
2.6.化灌設備儀器的系列化、成套化、標準化和環?;?/p>
(1)高性能化學灌漿泵的系列化、成套化和標準化.高性能化學灌漿泵是實施化灌作業的主要設備,國內有多家研究所和小企業能研制和開發,但都只能小批量生產或試生產.今后應定點、定型生產,并向產品的系列化、成套化、標準化方向發展,以方便推廣應用化灌技術
(2)化學灌漿自記儀的研制.化學灌漿自記儀的研制可有效地避免人工記錄難免出現的一些差錯,將對提高隱蔽工程中的化學灌漿質量起到很好的監控作用,并使化灌數據分析建立在可靠的基礎之上.化學灌漿自記儀在技術原理上與己有的水泥灌漿自記儀有所不同,目前國內已有幾套研制方案,但還未見樣品問世,很需要加快研制步伐,以應工程化灌監理之急需
(3)密閉式傳輸漿設備的研制.現己研制出的一些設備要滿足環境標準要求,保證安全生產
(4)現有產品提高質量研究.國內生產的一些化學灌漿設備儀器在加工精度和質量上與國外同類型產品還有一定差距.因此,在這方面我們會有大量改進和提高工作需要去做
2.7.化學灌漿行業標準、規程、規范的制訂
化灌施工具有隱蔽性特徵,各行其道搞施工必將出現很多問題,甚至會形成工程隱患,值得我們高度警惕.然而我國至今還沒有一部全國性行業標準和化灌施工規程、規范,這是很不正常的現象,應立即著手進行制訂.希望政府相關部門能給于大力支持
清河水庫位于穆棱市八面通鎮清河村南1km處的清河流域中上游,距八面通鎮6km??値烊?05.5萬m3,是一座以防洪、灌溉為主的小(Ⅰ)型水庫,設計標準為50年一遇洪水,校核標準為500年一遇洪水,灌溉設計保證率為75%。清河水庫主體工程包括大壩、溢洪道和放水洞。大壩為混合土壩,壩長310m,溢洪道為開敞式側堰,堰長37m,放水洞為壩下埋管式砼箱涵,洞長42m。
清河水庫始建于1958年期間,由群眾隊伍進行施工,工程質量相對較差,雖然經過幾次維修改造,但仍存在壩體、壩基滲漏嚴重等諸多問題,被鑒定為三類壩。清河水庫除險加固工程于2008年3月1日開工建設,對土壩滲漏采用高壓擺噴灌漿技術進行處理,通過試驗檢測,土壩滲透指標由施工前的10-3cm/s提高到10-6cm/s,防滲效果良好。
2高壓擺噴灌漿技術要點
2.1技術原理。高壓擺噴灌漿技術是采用三管法,噴射介質為水、水泥基質漿液和壓縮空氣,使噴射管做一定角度的擺動和提升運動,利用高壓水形成高速噴射流束,沖擊、切割、破碎地層土體,并以水泥基質漿液充填、摻混其中,形成扇形斷面板墻狀的凝結體,以提高壩體防滲能力的施工技術。
2.2施工工序和設備。高壓擺噴灌漿施工工序為:布孔、鉆孔、制漿、高壓灌漿、靜壓回灌。主要施工設備有:鉆機、高噴臺車、制漿機、高壓水泵、空壓機、灌漿泵。
2.3布孔與鉆孔。布孔分三個階段。第一階段布先導孔,沿壩體灌漿軸線方向每30米左右布置一個先導孔,利用先導孔采取芯樣,可摸清各壩段壩體土質類別、地層變化、漏漿程度、基巖深度等情況。第二階段布試驗孔,根據工程地質報告和先導孔鉆孔情況在大壩一端按設計孔距布置試驗孔,進行現場試驗確定合適的孔距和灌漿參數。第三階段布灌漿孔,按現場試驗確定的孔距沿防滲墻軸線布灌漿孔,先導孔可作為灌漿孔之一。鉆孔可采用任意一種鉆進方式。
清河水庫布置了9個先導孔,9個試驗孔,共210個灌漿孔(含先導孔和試驗孔),采用回轉鉆進并泥漿護壁。鉆孔孔距為1.5m,孔徑為130mm,設計深度為進入基巖以下1m,實際孔深超出設計深度0.3mm.。
2.4制漿。高壓擺噴灌漿漿液為水泥漿。使用水泥為32.5級普通硅酸鹽水泥,水灰比為1.2:1~0.8:1,漿液密度為1.55g/cm3~1.7g/cm3。水泥漿采用二級攪拌,二級過濾。一級攪拌時間不少于90s,經過濾后進入二級攪拌機,邊攪拌邊過濾邊使用,過濾篩網眼尺寸為2mm。
2.5高壓灌漿。高壓擺噴灌漿在鉆孔施工完成并檢驗合格后進行,采用二序施工,先噴Ⅰ序孔,后噴Ⅱ序孔。注漿前先進行地面試噴,檢查機械及管路情況,如水、氣、漿是否暢通,各種參數是否滿足設計要求,并調準噴射方向和擺動角度。一切正常后,垂直下入噴管至設計深度,先送水泥漿液,后送水和氣,按規定參數進行原位噴射,待孔口返出漿液密度達到1.2g/cm3后再按設計的提升速度由下至上進行連續擺噴作業,如果中途因故中斷后恢復施工時,應對中斷孔段進行復噴,復噴搭接長度不小于0.5m。灌漿施工的各種技術參數見表1。
2.6靜壓回灌。當噴桿提升至距地面40cm高度時,先停止水和氣,再停水泥漿,由于孔內漿液會發生析水、沉淀和凝固收縮,高噴墻體的頂部會產生凹穴,需用水泥漿及時進行靜壓回灌填補。靜壓回灌要間斷進行,直至填筑到孔口,漿液不再下沉時為止。每孔完成高噴灌漿后,要對水泥漿管道系統進行沖洗,防止管道堵塞。
3施工記錄
在高噴灌漿施工中必須每天做好施工記錄,記錄中按造孔和灌漿分別記錄,記錄主要內容如下:一、造孔記錄:造孔記錄內容包括孔號、序號、樁號、鉆孔時間(包括開鉆時間和完成時間)、鉆孔深度、基巖深度、地質分層描述以及鉆孔過程中出現的問題等項內容;二、高噴灌漿記錄:包括孔號、序號、樁號、灌漿時間、提升速度、旋轉速度、擺動角度、水、氣、漿的壓力和流量、漿液密度、孔口返漿情況以及出現特殊情況的處理等內容。
4施工殊情況的處理
高噴灌漿施工中,在鉆孔和灌漿過程會出現塌孔、漏漿、冒漿、串孔等問題引起壓力突降或驟增、孔口回漿密度或回漿量異常等情況,此時,必須查明原因,及時進行處理。清河水庫在高壓擺噴灌漿中,以上情況都有不同程度發生,經過及時恰當的處理,確保了施工進度和質量。
4.1塌孔。塌孔是在成孔后,由于在鉆孔部位的地層中含砂或礫石較多時,會出現坍塌、脫落,導至灌漿時噴射管無法下到設計深度。
解決方法:可采取加大泥漿濃度或在泥漿中加入火堿、膨潤土護壁,必要時可采用套管護壁法鉆進。
4.2漏漿。漏漿是由于地層中存在砂、砂礫石或通道,主要表現在鉆孔或灌漿時孔口不返漿或返漿量降低。
解決方法:鉆孔時可采取加大泥漿濃度、泥漿中摻加細砂或向孔內填充水玻璃等堵漏材料。灌漿時發生漏漿可采取停止噴桿提升或降低提升速度、降低噴射壓力和流量、在漿液中摻入速凝劑、加大漿液密度、灌注水泥砂漿或水泥黏土漿等措施。不論是在鉆孔還是灌漿過程中,必需待孔口返漿正常后才能正常提升鉆桿或噴桿。
4.3冒漿。冒漿是指在灌漿過程中漿液在壩坡、地面或庫區底部流出或噴出。
解決方法:可采取在冒漿點加覆蓋、降低灌漿壓力、間斷灌漿等措施。
4.4串孔。串孔是指在某一孔口正常灌漿時,漿液從相臨孔口返出,說明鉆孔在地下有通道相通。解決方法:可將串孔孔口開挖清理后封閉并壓重、降低灌漿壓力等措施。灌漿孔結束后,應盡快對串漿孔進行復鉆至設計高程。
5高壓擺噴墻質量檢查
在高壓擺噴灌漿施工過程中,應對水泥、漿液和各道工序的質量嚴格進行控制和檢查,灌漿結束后,可采用大開挖檢查法、鉆孔取芯檢查法、圍井試驗檢查法等方法對防滲墻體進行質量檢查和綜合質量評定。
5.1大開挖檢查法。沿擺噴墻體兩側或一側進行開挖,挖深一般2~2.5m。用肉眼直觀檢查Ⅰ序、Ⅱ序孔噴射距離、銜接情況,在不同部位橫向打孔取芯檢查墻體厚度、強度等項指標。清河水庫共開挖了5段27m對高壓擺噴墻進行檢查。
5.2鉆孔取芯檢查法。高壓擺噴墻完成14天后,可在墻體上布置鉆孔取芯。檢查孔孔位布置在墻體中心線上的相鄰兩孔高壓擺噴墻體的搭接處,自上而下分段鉆孔、取芯和進行靜水頭壓水試驗。每個單元工程可布置1個檢查孔。清河水庫按單元工程劃分共布置5個檢查孔,共取38個芯樣。
5.3圍井試驗檢查法。圍井檢查需在高壓擺噴墻完成7天后進行,圍井宜布置在地層復雜、漏漿嚴重或可能存在質量缺陷等部位,以高壓擺噴墻為一側井壁,進行布孔和灌漿形成井型封閉式墻體,并對井底進行封閉,在圍井內鉆孔進行注水或抽水試驗。圍井各面墻體軸線圍成的平面面積,砂土、粉土層中不小于3m2,礫石、卵石層中不小于4.5m2。清河水庫共布置了2個圍井,檢測結果高壓擺噴墻體滲透系數k=1.48×10-6cm/s,小于設計滲透系數值(k)=i×10-5cm/s(i=1~9),質量滿足設計要求。
6結束語
高壓擺噴灌漿技術在穆棱市清河水庫除險加固工程中得到了很好的應用,它具有工程造價適中、防滲效果良好、施工條件要求低等優點,隨著這項技術逐步成熟,必將在更多的防滲工程中推廣和使用。
論文關鍵詞:高壓擺噴灌漿;施工工藝;水庫;壩體防滲;問題處理
論文摘要:結合穆棱市清河水庫除險加固工程高壓擺噴灌漿實例,探討高壓擺噴灌漿技術應用和施工過程中可能遇到的情況及處理方法。
參考文獻
臨濮沙河水庫是一座供山東省菏澤電廠用水的水庫,最大庫容536萬m3,位于鄄城縣境內的臨濮沙河上,圍壩長5207.3m,壩頂高程55.50m,最大壩高9.5m,一般壩高7.5m,壩頂寬6m,為均質土壩,上下游邊坡均為1∶3。壩前坡鋪塑料膜防滲,塑料膜上用干砌石護坡,該壩于1990年冬修建,由于是冬季和群眾性施工,土壩碾壓質量很差,壩體內有土塊架空。該壩自1991年12月擋水以來,水庫一直在低水位運行,未達到設計水位要求,水庫經過半年多的運行,在壩頂出現大小塌坑40多個,有的塌坑直徑2~3m,嚴重威脅大壩的安全,對壩體的處理勢在必行。
臨濮沙河水庫土壩隱患主要是土壩碾壓質量差,施工接頭多,壩體土塊有架空現象,壩面排水不暢,下雨后造成壩面積水,形成塌坑等。針對上述隱患,關鍵是消除壩體中的裂縫、洞穴,增加壩體的密實度,消除壩體的濕陷性,實現上述目標的措施,有開挖加填黏土和劈裂灌漿等,但開挖回填黏土工程量大,造價高,對壩前的塑料膜防滲和護砌容易造成破壞,不宜采用。經多方案論證,最好的方法就是劈裂灌漿方案,其施工速度快,工程造價最低,在施工過程中,對壩前坡的塑料膜防滲和護砌也不會造成破壞。
劈裂灌漿就是沿壩軸線布孔,利用壩體小主應力成基本沿壩軸線分布這一規律,用灌漿壓力沿壩軸線劈裂壩體,灌入泥漿構造漿體防滲帷幕,同時與漿脈連通的裂縫、洞穴等壩體隱患,均被泥漿充填擠壓密實,達到防滲加固的目的,經濟合理,方法簡便易行。
二、灌漿設計
1.布孔
根據壩體隱患的性質,共布三排孔,排距1.5m,第一排孔距上游壩肩1.5m,第三排也距下游壩肩1.5m。第二排孔位交錯梅花形布置,孔距2m。
2.孔深
為了保證隱患部位得到充分處理,第一排孔深9.5m,深入到壩基黏土層,第二、第三排孔深5m,以改善大壩高程51.0m以上質量較差的壩體結構,增加土體強度和防滲效果。
3.漿液選擇
選用合適的漿液是保證灌漿質量的重要條件,對漿液的要求是:可灌性好,穩定性高,析水固結快,形成的漿體防滲性能強,并且考慮充分利用當地材料和造價低等因素,根據對當地黏土泥漿的物理力學性能試驗,選用重粉質壤土或重壤土,即黏粒含量在20%~25%,砂粒含量小于20%,其余為粉粒,泥漿的容量采用1.3~1.6g/m3。
4.灌漿壓力的確定
灌漿壓力是劈裂施工中一個重要控制指標,當灌漿壓力大于起裂壓力和裂縫擴展壓力時,鉆孔就開始隨裂縫擴展,隨著裂縫的擴展,漿液進入壩體而形成防滲帷幕,灌漿壓力如果控制得好,對于壩體的壓密和回彈,漿體的壓密和補充壩體小主應力不足、保證防滲帷幕的作用等,都能起到好的效果,否則,還有可能破壞壩體的某些結構,甚至出現險情。因此,通過灌漿試驗和理論計算,該工程灌漿孔口壓力一般控制在1kg/cm2以下。
三、灌漿施工
本項工程自1999年9月1日始至11月30日結束,歷時90d,灌漿壩段5207m,共造孔7810個,鉆孔總進尺50768m,完成防滲面積101536m2,灌入土料10000m3。
為了保證灌漿質量,施工技術要點有如下規定:
1.分序分次施灌
分序分次施灌能使灌入壩體中的泥漿得以盡快析水固結,強度及時提高,同時,能迅速消除由于灌漿引起壩體中局部孔隙水壓力升高的威脅,保證大壩施工期的安全,并能促使灌入壩體內的泥漿黏粒向兩側移動,使黏粒在壩體與泥漿交接處進行定向排列,形成一層防滲性能很強的泥漿層,如此反復輪灌,即可形成一道粗細顆粒相間,木紋紙狀的漿體防滲泥墻,因此,施工時先灌第一排孔,再灌第三排孔,最后灌第二排孔,各排灌漿中,先對第一序孔輪灌,采用“少灌多復”的方法,待第一序孔灌漿結束后,再進行二序孔,第二序孔結束后,再進行第三序孔。
2.注漿方法
采用孔底注漿全孔灌注的方法,注漿管下至距孔底20cm左右,泥漿從注漿管下口瀝出,使壩體由下部逐漸向上劈開,第一排孔復灌2~3次或基本不吃漿時,將注漿管提升1~2m,達到間隔時間后,再復灌,直至注漿管距壩頂2m左右為止。第二、三排至少自復灌3~4次或基本不吃漿時再提管,其他要求與第一排孔相同。
3.彎曲段灌漿
該水庫共有4個轉彎段,在轉彎段施工軸線上,將設計灌漿孔連續鉆完,然后逐孔輪流灌漿,單孔每次灌漿量要少,發現孔口有裂縫時就停灌,改灌另孔,當每個鉆孔都形成小的裂縫,而且互相交接,灌漿量再逐漸增加,直至灌完形成與轉彎段軸線一致的泥漿防滲帷幕為止。
4.質量控制
一是灌漿開始先灌稀漿,水泥漿比重控制在1∶2,等孔口壓力突然下降后,再次將比重提高到1.4~1.6之間。二是每個灌漿孔都要經過多次復灌,前兩次應避免壩頂裂縫,后幾次復灌時,壩頂裂縫寬度控制在3cm以內。三是每孔復灌次數6次以上,黏土壩段(南壩)每孔復灌間隔時間不少于5d,砂土壩(北壩)不應少于3d。四是孔口壓力控制在設計最大允許灌漿壓力之內。五是每孔必須達到終孔標準后,方能起管,直至漿面不再下沉為止,最后加填土夯實。
5.終孔標準
一是每孔灌漿量第一排平均不少于1m3干土,第二、三排孔平均每孔不少于0.5m3干土。二是壩頂縱向裂縫反復冒漿。三是經過分序、分次反復輪灌后,壩體基本不再吃漿,壩體內所有裂縫、洞穴等壩體隱患,均被泥漿充填擠壓密實即可終灌。
四、效果分析
1.臨濮沙河水庫灌漿工程已竣工,從灌漿施工情況來看,第二序孔和中間第二排孔吃漿量明顯減少,灌漿壓力升高,大部分孔產生壩頂裂縫、冒漿,且兩孔劈裂縫連接,這足以說明漿體防滲帷幕已形成,在壩體比較疏松的部位也能形成多道密集漿脈,壩體中的裂縫和洞穴泥漿充填密實。
2.通過漿壩互壓作用和壩體濕化變形,使壩體的小主應力得到補充,調整了壩體內部的應力狀態。建立了壩體內新的平衡狀態,增加了壩體的穩定性。
3.該土壩系冬季施工,凍土塊上壩,每層鋪土太厚,碾壓不實,采用土壩劈裂灌漿技術加固壩體,在技術上是可行的,經濟上是合理的,采用的施工工藝和技術要求是安全的,灌漿期間能使壩體內部的孔隙壓力、壩移量和壩頂裂縫寬度控制在允許范圍以內而不危及大壩的安全。
關鍵詞:道路工程水泥混凝土路面脫空分析灌漿處治評定
前言
水泥混凝土路面是我國公路路面主要形式之一,在我國公路網構成中占有較大比重。它具有強度高、剛度大、受溫度影響小、使用壽命長等優點。但水泥混凝土路面接縫較多,對超載較為敏感,易發生脫空、唧泥、裂縫等先期病害,從而導致路面的破損。如何治理與預防脫空、唧泥等病害,搞好水泥混凝土路面的養護,延長公路的使用壽命,改善其通行能力,具有十分重要的意義。筆者參觀了成渝高速公路成都段水泥混凝土路面處治工程的施工過程,結合重慶段二郎和白市驛水泥混凝土路面改造工程試驗路段的施工體會,采用灌漿技術處治原水泥混凝土路面,并對各施工項目進行了檢測,在室內對漿液的配合比進行了對比實驗。目前,灌漿技術已在高速公路上取得了良好的應用效果。
一、水泥混凝土面板唧泥、脫空形成主要原因
唧泥和脫空病害的產生有其內在因素和外界因素:內在因素是基層本身的質量、組成以及混凝土面板接縫狀況;外界因素則是汽車荷載和氣候變化。我國路面基(墊)層材料一般都選用穩定類集料,其模量遠小于混凝土面層的模量。水泥混凝土路面在重車荷載的反復作用下,板下基(墊)層將產生累積塑性變形,使混凝土板的局部范圍不再與基層保持連續接觸,于是水泥混凝土路面板底與基(墊)層之間將出現微小的空隙,即出現了板下局部脫空,或稱為原始脫空區。同時溫度、濕度的變化,以及板內溫度的非線形分布,引起板向上或向下的翹曲,加速了板與基礎之間的分離,形成板底脫空。脫空的出現又為水的浸入創造了條件,當路面接縫或裂縫養護不及時,雨水從破損處侵入基層,滲入的水將在板下形成積水(自由水)。積水與基層材料中的細料形成泥漿,并沿面板接縫縫隙處噴濺出來,形成唧泥。唧泥的出現進一步加劇了板底的脫空。這樣周而復始,惡性循環,最終導致路面的損壞。
二、脫空板確定
2.1脫空板確定方法
脫空板可采用人工觀察法、彎沉測定法等方法來確定。人工觀察法是通過肉眼觀察接縫、裂縫、唧泥等情況初步判定脫空。當重車行過,能感到混凝土板有豎直位移時,或下雨之后,有明顯唧泥現象的板塊,認為是脫空。這種方法的缺點是主觀性強,即便是有經驗的工程師也不能避免錯判、漏判。彎沉測定法是測試板角彎沉,如果超過某一限值,即認為存在脫空。我國交通部行業標準《公路水泥混凝土路面養護技術規范》(JTJ073.1-2001)(以下簡稱《規范》)中也明確規定水泥混凝土面板脫空位置的確定可采用彎沉測定法。
2.2檢測方法
成渝高速公路全線建成通車于1994年,設計板厚24cm。主要采用彎沉指標來確定脫空板。首先選取水泥混凝土面板荷載最不利作用位置作為檢測點,宜選取橫縫及縱縫附近的點。采用兩臺5.4m長桿彎沉儀及BZZ-100標準軸載(后軸軸載為10t)測定車。檢測點分主點、副點。主點位于板橫縫前10cm,加卸載。副點在橫縫后10cm,無荷載(正常行車方向為前)。將一沉儀置于主點,即測定車的輪隙中間;另一沉儀置于副點處。分別測定主、副點彎沉(按前進方向右輪測試)。右輪處于縱縫30cm左右。在《美國路面修復手冊》中規定,凡彎沉值超過0.635mm的,應確定為板塊脫空。根據我國公路修建狀況和檢測儀器的實際情況,有關專家推薦凡彎沉值超過0.2mm的,應確定為面板脫空(詳見規范)。在本實驗路段,采用雙指標控制,即主點彎沉大于0.2mm或差異彎沉(主點-副點)大于0.06mm的,均認為板底可能出現脫空現象。
三、加固機理
在現有混凝土路面設計理論中,我們把混凝土板看作是小撓度彈性薄板,其假定條件是面板與地基間完全接觸(不脫空)。同時混凝土板是一種準脆性材料,抗壓強度高、抗彎拉性能差。在正常情況下,面板均勻支承時,無論荷載作用位置,應力都較小。而一旦脫空,板角處由于基礎支撐的喪失處于懸臂狀態,板內將產生過大的應力、剪力,混凝土板很快達到極限壽命。水泥混凝土面板灌漿是通過注漿管,施加一定壓力將漿液均勻注入板底空隙、板下基(墊)層中,以充填、滲透、擠密等方式,趕走板底、基層裂隙中的積水、空氣后占據其位置,經人工控制一段時間后,漿液將原來的松散顆?;蛄严赌z結為整體,形成一個良好的“結石體”。灌漿改善了板底原有受力狀態,恢復板體與地基的連續性。達到加固基礎,治理病害的目的。
3.1漿液材料基本要求
常用的水泥漿材料包括:水泥、粉煤灰、水、外加劑等。將漿體制成7.07×7.07×7.07cm立方體試件,標準養護7d,其抗壓強度應到5MPa以上。漿體應具有良好的可泵性、和易性、保水性,漿體過稠不能均勻布滿板底空隙,漿體過稀,干縮性大。在施工中,筆者認為為防止漿體的干縮,漿液中宜摻加一定量膨脹劑。流動度是影響可灌性的主要因素,一般流動度越高,可灌性就越好。由于在現行規范中未對此做明確規定,參照預制梁板壓漿施工經驗,采用水泥漿稠度試驗漏斗(體積1725ml±5ml),以漿體自由全部流完的時間作為流動度來控制(詳見《公路橋涵施工技術規范》JTJ041-2000附錄G-11)。其中,在室溫條件下,純水的流出時間為8s(室內試驗結果)。表1列出了在標準條件下,不同水灰比、不同材料配比之間的流動度結果及試件強度。從表中可發現水泥凈漿不管摻或不摻減水劑,其流動性都比相同條件下水泥粉煤灰漿體的流動性要好。因此,可以看出,二級粉煤灰單位體積的需水量要大于水泥。文獻(1)中提出:對于不摻減水劑的水泥凈漿,其流動度不應小于16s;摻減水劑的漿體可減小到12s;流動度最大應不大于26s。在施工中,筆者認為漿體流動度不宜過小,控制在20-30s之間較好。否則會產生泌水現象。
3.2試驗資料
從表中可看出,在相同水灰比的情況下,流動性隨著水泥與粉煤灰的比例產生變化。同時,粉煤灰比例也影響水泥漿的后期強度。在相同條件下,水灰比越大,則漿體的強度會逐漸降低,因此,不宜采用過大的水灰比;根據上述試驗結果,在施工中采用的漿液配比為:水泥﹕粉煤灰﹕水﹕早強劑=1﹕0.5﹕0.7+0.5%。在取得大流動性的前提下,保證了漿液的強度。
漿液流動度及力學實驗指標表1
漿液配合比
(水泥﹕粉煤灰﹕水)
水灰比
流動度
(s)
7天強度
(MPa)
28天強度
(MPa)
1﹕0.0﹕0.4
0.4
96.79
21.58
51.25
1﹕0.5﹕0.7
0.47
85
10.41
23.65
1﹕0.5﹕0.75
0.5
32.53
6.97
1﹕0.7﹕0.8
0.47
79.21
7.96
19.13
1﹕0.7﹕0.9
0.53
21.75
8.08
17.18
1﹕1.0﹕1.0
0.5
47.51
5.93
1﹕0.4+0.5%SN-Ⅱ
0.4
16.4
18.42
42.1
1﹕0.5﹕0.65+0.5%SN-Ⅱ
0.43
42.96
17.10
1﹕0.5﹕0.7+0.5%SN-Ⅱ
0.47
21.99
11.85
27.27
1﹕0.7﹕0.8+0.5%SN-Ⅱ
0.47
32.16
10.55
24.51
1﹕0.7﹕0.8+0.75%SN-Ⅱ
0.47
29.5
10.55
重慶段二郎、白市驛混凝土路面改造工程施工現場(施工圖1)
四、灌漿技術的實施
孔位布設一般為3-5孔,應根據混凝土面板尺寸、裂縫狀況以及灌漿機械等確定。灌漿孔大小應和灌注嘴大小一致,一般為5cm左右。灌漿順序從沉降量大的地方開始,由遠到近,由大到小。灌漿壓力的控制應視混凝土板的損壞及脫空情況具體確定。當漿液從接縫處或另一注漿孔冒出,就可認為完成該孔注漿,即停止注漿,迅速移至另一注孔繼續作業。壓力一般控制在1MPa-4MPa之間,并停留3min-5min,效果較好。
五、灌漿效果評定
灌漿后,應在7d齡期后,再次測量主點彎沉值和副點彎沉值。當主點或差異彎沉值均低于設計要求值時,可認為灌漿效果已經達到。成都試驗段灌漿前后彎沉資料見表2(單位:mm)。表2中灌漿前數值均大于控制指標,認為板底出現脫空,需灌漿處治。從檢測資料可看出,原混凝土面板通過灌漿提高了板底承載力。
2004年成都試驗段4km處灌漿前后彎沉對照表表2
樁號
灌漿前值
灌漿后值
主點比較
副點比較
主點彎沉
差異彎沉
主點彎沉
差異彎沉
前-后
前-后
4km+478.7
0.34
0.12
0.24
0.04
0.1
0.08
4km+483.7
0.36
0.16
0.18
0.04
0.18
0.12
4km+488.7
0.34
0.08
0.18
0.04
0.16
0.04
4km+513.7
0.34
0.08
0.24
0.02
0.1
0.06
4km+518.7
0.32
0.16
0.2
0.04
0.12
0.12
4km+523.7
0.44
0.18
0.34
0.08
0.1
0.1
4km+583.6
0.42
0.22
0.22
0.02
0.2
0.2
4km+588.6
0.32
0.08
0.18
0.02
0.14
0.06
4km+593.6
0.28
0.06
0.24
0.02
0.04
0.04
4km+598.6
0.36
0.22
0.2
0.02
0.16
0.2
4km+603.6
0.3
0.1
0.2
0.04
0.1
0.06
4km+618.6
0.6
0.38
0.26
0.06
0.34
0.32
4km+623.6
0.3
0.08
0.22
0.08
0.08
4km+628.6
0.3
0.1
0.2
0.06
0.1
0.04
4km+633.6
0.22
0.02
0.16
0.02
0.06
4km+638.6
0.34
0.1
0.22
0.02
0.12
0.08
4km+643.6
0.48
0.16
0.34
0.08
0.14
0.08
正在施工中的成都段11km處混凝土路面灌漿處治現場(施工圖2)
六、經濟效益評價
灌漿處治舊水泥混凝土路面早中期破壞與“換板”相比最大的優點就是利用原路面板。其直接成本隨脫空情況及處治目的不同而不同,一般介于10—30元/m2左右?!皳Q板”翻修混凝土路面每m2成本一般需120—140元。與后者相比,前者的直接成本明顯低。灌漿作為一種治理混凝土路面病害、及時可行的科學養護技術,具有成本低,見效快,操作簡便,對車輛行駛影響小,受自然因素影響小等優點。在公路施工和養護工程中,具有可觀的經濟效益和社會效益。
七、結束語
7.1灌漿技術作為一種新型的加固技術,可廣泛地使用到公路施工其他方面,如:高速公路橋頭跳車、軟土地基處理、機場路加固等。而且由于其處治質量主要控制指標——彎沉與舊板加鋪瀝青混凝土面層的設計指標相吻合,具有一定科學性,所以也適用于舊板加罩瀝青面層的加固處治。
7.2大多數破損板本身的質量良好,病害原因主要是由于下承層造成的。有關資料建議灌漿鉆孔深度一般為混凝土板底3-5cm,根據施工經驗,鉆孔深度應穿透基層達到墊層中。傳統的“換板”處治,在破碎時由于操作人員的失誤或連接桿的傳遞影響,可能造成相臨混凝土板塊不同程度的松動或破損,處治一處病害又出現多處新的病害,且只能改善板本身狀態,正是所謂的“治標不治本”,而混凝土板下灌漿通過灌漿壓力可把漿液滲透到相鄰混凝土板下,起到灌漿一塊板加固幾塊板的作用。
7.3產生脫空板的原因有:填縫料的失效,水的浸入,基層材料中的細集料。因此,必須加強接縫的養護,及時疏導路面積水,來預防或防治混凝土路面的先期病害。在基(墊)層的施工中,應嚴格控制混合料中的細集料含量。
參考資料
[1]《水泥混凝土路面脫空的檢測及對策》華東公路(2004年134期);
1.1混凝土灌漿
水利電力工程中,混凝土的體積往往較大,因此在施工中難免會出現裂縫,此時就需要進行灌漿技術對其進行修復,嵌縫技術就是一種常見的技術形式,其可以對混凝土裂縫進行修復。沿著裂縫開槽,在槽內嵌入塑性材料或者剛性防水材料等,達到封閉裂縫的效果。常用的塑性材料包括聚氯乙烯膠、塑性油膏等等,剛性的封閉材料則包括聚合水泥砂漿等。混凝土裂縫的灌漿技術則常用環氧灌漿技術,就是將環氧樹脂灌漿材料進行灌注,環氧注漿的材料往往選擇鄰苯二甲酸二丁酯、乙二胺等等。
1.2孔口封閉灌漿技術
該技術是一種自上而下的灌漿技術,也可稱之為循環灌漿技術??卓诜忾]灌漿技術適應最大壓力>3MP的帷幕灌漿工程項目,小于其參考值的帷幕工程則需要選擇性應用。利用孔口封閉灌漿技術應注意一下幾個要點,如鉆孔的直徑控制,應<60mm;孔口管道必須進行牢固的嵌入,買入到巖層的深度按照灌漿的壓力所定,最大的灌漿壓力則控制在5MPa以內,最大壓力時嵌入巖層的深度應>2m;灌漿應選擇循環式施工,自上而下的灌注,分階段進行;孔口管道分為多個灌漿段,應盡量選擇較短的分段發方式,壓力增加應盡量快速,段長和相應的灌漿壓力應進行事前試驗;灌漿過程中應經常性的活動灌漿管,回漿管應保證15L/min的回流量,防止灌漿管道出現凝結。
1.3大吸漿灌漿技術
應用中主要是控制灌漿的壓力和流量,通常利用低壓或者自流的方式對裂縫進行灌漿,泥漿流動性降低后在逐步升高壓力,以此增加灌漿量。同時限制灌漿的流量,采用低流量配合壓力,減少灌漿在裂縫中的流動速度,使得泥漿沉淀,灌注量降低后再增加壓力,提高灌漿量,直至完成灌漿。
2水利電力工程大壩施工中灌漿技術的應用
水利電力工程對質量要求較高,在水利電力工程的大壩工程中有多種灌漿技術被應用,但是應根據實際的情況選擇不同的技術措施,不同的灌漿技術也有著不同的作用效果。具體情況如下:
2.1吸漿量較大的灌注措施
在水利電力施工中,大壩的施工需要灌漿作業在很短的時間內完成施工,但是因為地質和限制的因素,使得泥漿不能很快的凝結,此時泥漿沖基礎底部滲出,導致灌漿效果不佳。此時應進行低壓灌漿觀察泥漿的流動情況,選擇逐步增加的方式進行灌漿。也可選擇方法限制吸漿的情況,加速泥漿的流動情況。然后提高泥漿的黏度從而控制流動性,降低泥漿流速而保證凝結。進行灌漿的過程中應考慮對泥漿的組份進行調整,同調節灰水比和外加劑填入的方式來控制泥漿的凝固速度,人為控制泥漿流動性。在水利電力大壩工程的施工中,也可采用灌注間歇砂漿和砂漿的方式來提高灌漿的施工質量,灌漿過程中,灌漿間隔控制在2~6h,最后泥漿凝固后達到一定的強度后,掃孔和復灌等。
2.2漏水通道灌漿
水利電力大壩工程因為受到地質環境的影響,往往存在不可控的問題,施工過程中環境復雜且地質改變的情況時有發生,在施工中容易出現漏水的情況,影響灌漿的質量。針對這個問題應采用一些外部干擾的措施,如爆理,利用爆破方式破壞漏水結構,再在漏水的位置采用灌漿的方式進行控制。但是這樣的處措施往往不能達到工程質量要求。增加了工程成本以及難度。所以在實際的工程中可以采用以下措施進行控制,利用模袋灌漿,一般選擇尼龍和聚丙烯為材料的袋子,進行堵漏并灌漿;利用填充級別的配料,在漏水的地方進行處理,利用大粒徑的砂石進行灌漿;利用雙漿灌漿技術,將水泥漿和速凝劑分別從兩個管道進行灌注,使其進入到混合器,混合后再進入灌注的區域,這樣可以增加防滲漏的效果,對漏水點進行控制。
2.3接縫灌漿技術
水利電力大壩的工程中,壩體填筑的工作是一項重要的施工項目,在施工中其將直接影響到整體質量。壩體建設中首先應合理的規劃工作量,選擇工藝和施工方案使之適應項目需求。對壩體施工的工作量進行分配與組織。灌漿施工也應按照壩體施工的需求進行選擇與實施。根據壩體情況準備建筑材料和場地等,根據作業時間來控制材料質量,避免土料熱量的流失等,提高施工的效率和質量。在水利水電壩體施工中灌漿技術主要是針對接縫處理,是一種主要的技術措施。通常選擇盒式灌漿、騎縫灌漿、重復灌漿等。在施工中3種灌注方式可以進行重復使用,根據不同的灌漿特征以及工程情況配合使用。盒式灌漿因為灌漿的質量較高,回漿管的管路不易阻塞等優勢,在壩體接縫灌漿選擇中被普遍認可。但是系統消耗的管材相對多,其成本使其受到限制。重復式灌漿系統布置方式主要因為不堵塞管道而能進行重復施工。騎縫灌漿管理系統因為其擴散模式的灌漿形式較為流暢,并且壓力分布平均,管路不易阻塞。水利電力大壩的接縫施工通常壓力在0.2MPa左右,在壩體灌漿前應進行分析與計算,保證灌漿的順利開展,必須保接縫灌漿的開張度與泥漿粒徑的比例,理想的開度為1~3mm,在灌漿中應控制開度的擴張。
3結語
灌漿技術對公路的加固力量起著不可或缺的作用,這其中的技術原理更是需要從業人員必須掌握的。我們生活的地球的大地上,大地里面有一層叫做地下層,而這一部分的土質相對而言比較不夠集中,這時我們就需要運用到鉆孔這門技術把漿液加固在土質當中,而且必須要漿孔外張開,相似圓柱集合的形狀,并擠壓周圍的土使之充填到鉆孔里,另外,要將緊靠漿體的土體破壞和剪切掉,使之形成塑性變形區,而距離漿體較遠的土體區域則發生了彈性變形,能夠提高鉆孔周圍土體的密度。在進行灌漿的過程中,土體裂縫會隨之發展而擴大,漿液因此能夠慢慢滲透到地下層,樁柱體和壓密的地基同形成了復合地基,一起作用來控制沉降,提高公路的承載力。
2灌漿施工
2.1按照技術人員設計的圖紙進行實施
而其中的CAD圖紙要經過監理人員的審查,監理人員審查通過才可以進行實施,所以,技術人員的對技術的掌握以及對圖紙設計的合理性就顯得尤為重要,按照技術人員已經通過審核的圖紙進行定孔放樣,之后可以開始利用鉆機來實施成孔鉆進,同樣要經過合格的檢驗才可以能開始灌注漿液的步驟。
2.2強度控制和施工控制
現行規范中并未對道路注漿做明確規定,若是簽合同時,只要在合同條款內規定對方必須遵循《公路橋涵施工技術規范》,并且要求注漿后道路彎沉值符合設計要求就行了,關于注漿材料流動度的要求是在《規范》的附錄,灌漿后,應在7d齡期后,再次測量主點彎沉值和副點彎沉值。當主點或差異彎沉值均低于設計要求值時,可認為灌漿效果已經達到,灌漿完成后,雜填土的承載力標準值必須達到130kPa;淤泥或淤質土的承載力標準值保持在80kPa—100kPa;粉細砂的承載力標準值要大于110kPa;復合地基承載力標準值不能小于130kPa。
2.3灌漿孔的設計和布孔
布孔的形式主要有騎縫和斜孔兩種,操作時應根據實際情況和需要加以選擇,甚至在必要時可兩者兼用。如果表面縫的縫隙不深,一般不提倡打孔,而是在縫面或漏水集中的地方采用粘貼灌漿嘴的方法,或者也可采用騎縫鉆孔;如果表面縫的縫隙較深,并且裂縫的走向非常不規則,以做到全部“騎縫”,這時可以采用斜孔加以輔助;騎縫灌漿的方法一般用在深度比較大的裂縫中,沿著裂縫表面將混凝土鑿成“V”形槽。在一般的情況下,打孔的實際方法應該可以根據施工條件的不同來決定。
2.4灌漿過程控制
灌漿的過程需要做到嚴密謹慎,做到絲毫未差才可以算是達到效果而且管理負責人員又進行系統的分工進行實施,各個技術崗位要明確時間和任務的工作量,盡量在成手人員下完成灌漿,新的員工要求老員工指導下完成灌漿,灌漿的流程也必須全面和具體,操作如下:對灌漿的檢查務必全面有效,無論是叢技術還是速度方面,使機器能夠正常有效的工作以便更好完成任務;在灌漿過程中,首先要進行灌漿方式的選擇,根據裂縫的程度及情況進行選擇。一般情況下,垂直灌漿方式應用在垂直的裂縫上,水平情況下則先采用由一個方向向另一個方向灌漿的方式。如果出現大范圍的滲漏現象應該進行優先灌漿。
2.5灌漿結束的標準
如何確定灌漿是否達到飽和也是最后一步的實施,嚴格的把控標準是整個工程前提。在吸漿量和預先估計的漿液用量已經相差不多,并且吸漿量逐漸減小到0.01L/min,壓力也比較穩定的情況下,再繼續灌注3-5min就可以結束灌漿。
2.6灌漿質量的控制與檢驗
公路施工過程中最重要的部分無非是鉆灌漿孔以及灌漿的部分,而無論是鉆灌漿孔還是灌漿的部分,要求的質量檢測員做到一絲不茍,有效地完成質量合格的檢測,檢查鉆孔孔位的偏差度、孔徑大小和灌段的長度也是必要的實施程序,材料的檢驗也要全部達標才方可使用,各個工程以及路段試行也都需要進行審批,在灌漿過程中應該考慮灌漿所受壓力、灌漿孔體積大小、灌漿量進行掌握,并按照相應的比例進行調配。
3灌漿施工技術要點
3.1鉆孔方式
鉆孔工作的前提是將孔頭與孔艷相對應吻合,用力鉆入。如果是在雜填土中鉆進,孔壁不穩時可以下入導管護壁;鉆孔進行到一定深度后,到達淤泥或淤泥質土和粉、細砂時,可以下入導管護壁,再利用撈砂筒的取砂成孔方法鉆到粘性土層。
3.2安放灌漿管
灌漿管實施安放的時候,一定要嚴密謹慎的進行,以確保灌漿能夠正常的實施,孔口封堵灌漿管的長度一定要在合理范圍之內,花管孔徑要下封,這一點也是非常的重要,要達到15%的孔隙率;為了避免流砂涌進花管阻礙灌漿的正常進行,可以在花管外壁包扎一層軟橡皮,促進灌漿順利灌入。在成孔達到預定深度后,再把灌漿管下放到位,并在孔中水穩層的底部放入水泥袋,使得灌漿管被完整包裹并接觸孔壁,最后分層投入粘土確保夯實到孔口。
3.3灌漿方法
地腳螺栓錨固工藝要求如下:清理空洞→清除孔內積水→調整及固定螺栓(清除螺栓表面油污及鐵銹)→澆注(拌和高強無收縮灌漿料)→養護→安裝設備。地腳螺栓成孔時,螺栓孔的水平偏差不得大于5mm,垂直度偏差不得大于5°。螺栓孔壁應粗糙,應將孔內清理干凈,不得有浮灰、油污等雜物,灌漿前用水浸泡8~12h,清除孔內積水。當環境溫度低于5℃時應采取措施預熱,溫度保持在10℃以上。將拌和好的自密實混凝土灌入螺栓孔內時,可根據需要調整螺栓位置。灌漿過程中嚴禁振搗,可適當插搗,灌漿結束后不得再次調整螺栓。
4結語
水利工程建設常常會遇到巖溶地段,這樣的地段在處理上必須要格外注意,一旦處理不當,就會給工程的安全埋下隱患,除了灌漿處理技術,目前尚沒有特別好的處理方法。在對巖溶地區進行基礎施工時,要先對所在地段進行詳細的勘察,根據施工情況、地質特點、巖溶深淺、分布情況等進行全方位的了解,然后制定相應的技術方案,對于巖溶地區的基礎施工,一般分為有填充物和沒有填充物。在進行基礎處理時,一般采用不沖洗高壓水泥灌漿,這種方式能大大提高基礎的穩定性、抗滲性,也可以采用使水泥漿液以條帶狀向土體中穿插,凝結后,會形成網絡包裹進而提高地基的穩固性能。高壓噴漿技術主要是利用高壓噴嘴,通過灌漿管不斷鉆進,把噴嘴送到指定位置,水泥噴漿強大的壓力會把原有土層破壞,水泥漿液會和被破壞的土層泥土進行充分混合相融,凝固后形成一個結實的柱體結構,這樣會使巖溶地區的基礎變得穩定堅固。高壓灌漿技術在處理巖溶地段的地基應用較為普遍,效果不錯。
2淺層巖溶地區和深層巖溶地區的基礎灌漿
對于淺層巖溶地段,因為巖溶埋藏的不是很深,可以利用機械先把填充物全部挖掘出來,然后再用水泥進行回填,完成灌漿,此種地段的灌漿基本都在露天完成,施工相對容易一些,工序也較簡單。對于埋層較深的巖溶,在灌漿時,一般不適合用高壓噴灌漿技術,因為水泥漿進入深層巖溶時,會對里面的填產物充生排斥,然后形成固化,對進一步灌漿造成阻礙,使得灌漿面不大,影響基礎的穩定,多數采用鉆孔注漿技術進行處理。
3大吸漿量情況的灌注在基礎灌漿
作業時,常常會遇到大量吸漿的情況,使灌漿作用不能在預計施工作業時間內完成。通常的巖縫灌漿在1~3個小時內都會結束,對于水泥漿量的消耗也都正常。但遇到大吸漿情況,這樣的地層結構會使漿量消耗很大,因為灌進地層的水泥漿會從別的地方涌出,使灌漿時間延長。遇到這種情況,一定要做好相應的處理,采用妥善的解決方案,首先要進行限流,控制注漿的速度,減少注漿量,使漿液的流動速度變慢然后慢慢凝結,但一直要保持灌漿結束的最終要求才能結束。再有就是采用降低壓力或者是自流的方法進行施工處置,等到泥漿全部都凝結之后,可以采取多次灌漿的方法,在進行基礎灌漿施工時,可以適當將灌漿壓力降低,在灌漿凝固之后,沒有別的原因可按設計壓力進行灌漿。
4嚴重漏水的情況下灌漿施工
水利施工過程中選址十分關鍵,但因地形地貌的不同,一些工程所處位置不得不面對復雜的地基情況,由于各種原因,常常會遇到漏水的情況,這時施工條件變得困難,如不采取有效的方案,會出現跑漿現象,消耗大量的漿液,延長灌漿時間,使成本增加。這時可采取充填級配料處理方法和采用模袋灌漿的方法進行施工,兩種方法都各有優點,可以根據具體的情況適當采用。模袋變形能力強,適應環境形狀的變化,有效堵塞溶洞,另外也較耐磨,而且漿液定形凝固后強度增強。充填級配料的時候如果使用礫石的效果不好,也可利用粘稠度較高的水泥沖灌級配料,水泥沖灌級配料的材料和數量應該靈活掌握。
4.1充填級配料處理方法這種方法就是用粘稠狀的水泥漿,直接灌入砂礫中,水泥漿與砂礫結合而形成堅固的凝結體,從而增強地基的抗滲性能及穩固性。在灌注時,要注意礫石的直徑,一般都是呈逐漸變大的趨勢。對于灌入量要進行細致、準確的判斷,避免浪費填料,填料可以是水泥漿,也可以是水泥、粗砂、礫石等混合物,實踐證明,混合物充填是相對自然的,灌后會產生反過濾層,把一些裂縫有效堵住,同時使水利工程的抗滲水性能得到提高。
4.2模袋灌漿處理方法在水利工程建設中,常常使用模袋灌漿,利用聚酯、尼龍等材質制成模袋,在袋中進行灌漿,這些特殊材質具有較高的耐磨性,可以根據需要設計成不同形狀的模袋,在灌漿階段應用,由于模袋具有一定的透性,漿中的水分能夠滲出,但漿中的顆粒存在于漿中,所以袋中能保留顆粒。使水灰比得到降低,所以一方面能縮短水泥漿的凝固時間,另一方面,凝固后的強度也大大提升,提高灌漿的質量。
5結語