近些年来我国的水利工程建设迅速,这些水利工程一方面起到防洪减灾的作用,同时也为生产以及生活用水提供可靠水源。不过在水利工程的建设当中,对地理位置基础的要求也逐渐提高,这就需要对那些不安全的地基进行处理,在此过程中固结灌浆技术应用日趋广泛。
一、固结灌浆技术的基本原理
固结灌浆技术实质就是将流动性胶质泥根据特定比例通过钻孔而压入岩层裂缝当中,确保岩层可以达到一定强度,即通过胶结以及硬化之后提升岩层的强度[1]。这一技术对提高岩石基础的抗渗性以及整体性都可以发挥重要作用,因此在水利工程的施工当中得到广泛应用。目前水泥浆是最为常见的灌浆。常用的固结灌浆技术主要有以下几种。第一,止浆塞灌浆技术。这种技术的灌浆是从下往上进行灌浆的措施。在灌浆之前的钻孔是一次成型,同时还要直接达到预定深度,然后进行压水试验,从孔底往上进行灌浆,在灌浆的过程当中要通过止浆塞以及膨胀塞来进行分段灌浆,因此整个灌浆过程划分成很多段而一直到孔底。第二,分段灌浆技术。这种技术钻孔灌浆是从上到下分段进行,在当下的水利工程施工过程当中这种技术在固结灌浆以及帷幕灌浆中的应用最为普遍,特点是在设计深度达到预定标准时候,灌浆就可以接近结束,在一段灌浆结束之后,下一段施工就能够正常进行[2]。第三,分期灌浆技术。这种技术在很多情况下同分段灌浆技术较为相似,在施工的范围之内,设计孔间距需要有规律性,同时最初钻进深度需要是首次灌浆的深度,之后再从岩石的顶部灌注,在这样的条件下,低压方式能够使灌浆孔更加密实,确保灌浆到预计强度。另一方面,在另一组孔实施第二阶段钻孔,这一部分需要利用高压的方式从岩层的顶部进行灌注,同时分析钻孔深度,在达到钻进条件之后,继续进行第三次钻进以及灌注,最终达到最深灌浆段从而保证压力最大。
二、固结灌浆的施工流程
在此以小石峡水电站为例来介绍固结灌浆的施工流程,小石峡水电站属于Ⅲ等中型工程,工程的主要任务是发电,其固结灌浆的施工流程如下。
第一,固结灌浆的施工程序。小石峡水电站对那些需要固结灌浆的施工部位进行物探测试钻孔-回填灌浆孔-灌浆-变形观测-固结灌浆孔-钻孔-压水试验-灌浆
-物探测试孔,在同一部位固结灌浆工程灌浆结束之后10天进行后续的施工。在基岩的固结灌浆方面,程序为物探测试钻孔-固结灌浆孔-钻孔--压水试验-固结灌浆检查-物探测试孔[3]。因此综合小石峡水电站的施工情况,固结灌浆防渗的具体施工流程如图1所示。
第二,钻孔施工。小石峡水电站工程使用YTP-28气腿钻造孔,在质量检查孔以及物探测试孔的钻孔方面则使用XY-2PC回转钻机,使用金刚石钻头进行钻进,钻孔则根据取芯的要求来采集岩芯并完成地质描述。施工过程中的物探测试孔、抬动观测孔以及质量检查孔,在灌浆结束之后都要根据灌浆孔封孔的相关要求完成封孔。基岩固结灌浆孔在排序方面应当分成两列,地质不良的地段则分为三个次序,原则应当上一泵灌一孔,在相互串浆的时候需要让3个孔进行并联灌注,同时要控制好灌浆压力。小石峡水电站的固结灌浆施工都使用全孔一次灌注。在地下洞室灌浆方面要按分序加密来划分灌浆单元,尤其是隧洞固结灌浆要根据环间分序以及环内加密原则来进行,地质条件不良的地段应当增为三序。在灌浆孔灌浆段的长度<6m的时候可以全孔一次灌浆,如果地质条件不良或者有特殊的要求则可以分段灌浆。灌浆机具使用SGB6-10灌浆泵,JJS-2B搅拌桶以及GTY-Ⅳ灌浆记录仪[4]。
第三,钻孔冲洗。灌浆孔应当使用风水联合冲洗或者使用导管通入水流,从孔底往外进行冲洗。在裂隙冲洗方面应当根据地质条件以及灌浆试验来确定。冲洗水压应当设定为灌浆压力的80%,如果压力>1MPa,则设定为1MPa;冲洗风则应当设定为灌浆压力的50%,如果压力>0.5MPa,则设定为0.5MPa。裂隙冲洗要在回水澄清之后的15min后结束,单孔冲洗时间应当>30min,串通孔冲洗时间应当>2h。对回水未达到要求孔段要继续冲洗,孔内的残存沉积物在厚度方面要<20cm[5]。
第四,灌浆结束。灌浆过程中的压力应当根据施工图确定。固结灌浆的施工过程当中根据安装在回浆管路上面的灌浆压力值予以控制,同时在资料分析时换算成全压力。串通孔或者多孔并联灌浆的时候要分别控制灌浆的压力,防止混凝土抬动破坏。在规定压力下当灌入率不大于0.4l/min群孔不大于0.8l/min时,需要继续灌注30min后结束。固结灌浆如果使用分段灌浆法,则灌浆孔在封孔需要使用全孔灌浆封孔法,使用引管法施工的灌浆孔要在灌浆结束后,使用0.5:1的浓浆来替换孔内的稀浆,等回浆管排放出0.5:1浓浆之后再封闭孔口。单元工程的灌浆完成后要对观测孔以及物探测试孔等封孔。
三、固结灌浆质量控制技术
做好质量控制是固结灌浆施工的重要环节。在综合评定的过程中应当将灌浆孔钻孔以及灌浆试验的成果予以结合。在灌浆孔的总数当中,单点压水检查的数量不能少于5%,灌浆结束7d后可以进行压水试验,同时灌浆结束14d后可以进行岩体波速测试,在某个部位的灌浆结束20d后可以进行静弹性模量的检查,从而确定孔布置测试仪。质量检查主要是根据检查孔压水的状况以及通过波速测试来完成。首先确保检查孔数量不低于灌浆孔总数5%,在孔位的选择方面应当尽量选择岩石断层、破碎以及大孔隙等条件复杂的地方,或者注入量大的孔段和钻孔偏斜大的位置,也可以选择灌浆情况异常或者分析资料中认为影响灌浆质量的部位。检查孔压水的标准方面,各段合格率应当在80%以上,那些吕容值低于设计值50%的孔段即为不合格。各个检查孔都应当进行单孔岩体的波速测试,同时要做到80%以上点的Vp≥4000m/s。之后要对检查孔压水情况以及波速测试的情况进行检查分析,确保符合质量要求。
目前固结灌浆在水利工程中被得到广泛的应用,坝基防渗处理效果也被高度重视,固结灌浆的施工质量直接影响着水利工程的质量以及安全和结构使用功能,工程实践中证明在水利工程的地基防渗施工中固结灌浆有着不可或缺的重要作用。
参考文献
[1]索丽生.水利工程的“特殊功能”——关于水利工程建设新思路的思考[J].中国水利,2013,11(01):268-271.
[2]廖宗勇.论述如何加强当前水利工程质量管理及存在的问题[J].经营管理者,2013,12(11):358-364.
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