水工建築物防滲加固技術盤點

多年來水工建築物防滲加固問題一直是水利工程施工當中施工中尤為重要的環節,當基礎土質較差,滲透性較強時,在水流的作用下對基礎的危害很大。因此防滲加固工程便成了水工建築施工中不可忽視的部分。本文簡要介紹幾種防滲加固技術。

一、高壓噴射灌漿技術

在堤壩防滲工程中,高壓噴射灌漿技術與常規砼防滲牆相比,可不同程度地降低工程造價,具有開挖量小,施工方便,佔地少,對臨近建築物影響小等特點。此項技術很大程度地提高了江、河、湖、庫、渠的堤壩防滲抗災能力,減輕防洪壓力,對保障人民生命財產安全以及社會經濟發展將起到積極的作用,其社會效益是十分明顯的。

高壓噴射灌漿施工工藝

施工中所用技術參數因使用高噴的方法不同而不同。所用的灌漿壓力不同,提升速度也有差異。對各類地層而言,若使用同一種施工方法則水壓、氣壓、漿壓的變化不大,唯有提升速度變化較大,是影響高噴質量的主要因素。一般情況下,確定提升速度應注意下列幾個問題:因地層而異,在砂層中提升速度可稍快,砂卵(礫)石層中應放慢些,含有大粒徑(40cm以上)塊石或塊石比較集中的地層應更慢;因分序而異。先序孔提升速度可稍慢,後序孔相對來講可稍快;高噴施工中發現孔內返漿量減少時宜放慢提升速度。

高壓噴射注漿法所形成的固結體形狀與噴射流移動方向有關,一般分為旋轉噴射(簡稱旋噴),定向噴射(簡稱定噴)和擺動噴射(簡稱擺噴)三種形式,如下圖。

水工建築物防滲加固技術盤點

高壓噴射注漿法的三種噴法旋噴法形成圓形固結物,施工時,噴嘴一面噴射一面旋轉並提升,固結體呈圓柱狀;定噴法形成片狀固結物,施工時,噴嘴一面噴射一面提升,噴射方向固定不變,固結體形如板狀或壁狀;擺噴法形成扇形固結物,施工時,噴嘴一面噴射一面提升,噴射的方向呈較小角度來回擺動,固結體形如較厚牆狀。定噴及擺噴兩種方法通常用於基坑防滲,改善地基土的水流性質和穩定邊坡等工程,加固地基主要用旋噴法,旋噴法施工後,在地基中形成的圓柱體稱為旋噴樁。

旋噴樁施工時採用單獨噴出水泥漿的工藝,稱為單管法;採用同時噴出高壓空氣與水泥漿的工藝,稱為二重管法;採用同時噴出高壓水、高壓空氣及水泥漿的工藝,稱為三重管法(下圖)。

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三重管旋噴樁

旋噴樁的施工工藝流程為:布孔放樣→鑽機就位→鑽孔→插管→噴射注漿→拔管及沖洗。具體如下:

1.布孔放樣。根據設計圖紙和說明書進行孔位放樣,採用跳孔噴漿的方法。

2.鑽孔將鑽機就位、鑽孔。鑽頭準確定位居中,鑽孔位置與設計位置偏差小於10cm。鑽架矯正擺平,鑽桿垂直,傾斜度小於等於1.5%,開始鑽孔,鑽孔過程中要經常注意鑽桿偏斜情況,及時矯正。鑽孔孔口採用套管保護。

3.製備漿液。利用攪拌機,將水與42.5普通硅酸鹽水泥按1:1的水灰比充分攪拌均勻,製備水泥漿液,隨時拌制隨時噴注。

4.插管、噴漿。旋噴機具就位,校正機架水平度和噴主管的垂直度,灌注管插入高噴孔前採用中等壓力試噴,以檢查噴射和灌漿系統是否暢通,然後用捲揚機將灌注管插入鑽孔設計深度,開始噴射灌漿作業,按成樁實驗確定提升速度,和旋轉速度,邊提升噴灌管邊旋轉,待噴管達到設計長度範圍內停止噴漿,將灌注管提出空口,在鑽孔內進行靜壓灌漿,防止固結體形成凹形。

5.移動機架和沖洗管路。灌注完畢,拔出注漿管,移動機架,沖洗管路器具,開始下一個孔的施工。

水工建築物防滲加固技術盤點

鑽機與高壓注漿泵的距離不宜過遠。鑽孔的位置與設計位置的偏差不得大於50mm。實際孔位、孔深和每個鑽孔內的地下障礙物、洞穴、湧水、漏水及與工程地質報告不符等情況均應做詳細記錄。當注漿管貫入土中,噴嘴達到設計標高時,即可噴射注漿。在噴射注漿參數達到規定值後,隨即分別按旋噴、定噴或擺噴的工藝要求,提升注漿管,由上至下噴射注漿。注漿管分段提升的搭接長度不得小於100mm。對需要擴大加固範圍或提高強度的工程,可採取復噴措施,即先噴一遍清水再噴一遍或兩遍水泥漿。在高壓噴射注漿過程中出現壓力驟然下降、上升或大量冒漿等異常情況時,應查明產生的原因並及時採取措施。當高壓噴射注漿完畢,應迅速拔出注漿管。為防止漿液凝固收縮影響樁頂高程,必要時可在原孔位採用冒漿回灌或第二次注漿等措施。當處理既有建築地基時,應採取速凝漿液或大間距隔孔旋噴和冒漿回灌等措施,以防旋噴過程中地基產生附加變形和地基與基礎間出現脫空現象,影響被加固建築及鄰近建築。同時,應對建築物進行沉降觀測。

二、 一般灌漿治漏加固技術

灌漿治漏加固技術簡介

1.壩體、壩基帷幕灌漿;主要充填漏洞和縫隙,防滲裁漏,通過灌漿加固,形成防滲體。此方法適用於漿砌石重力壩。

2.壩上游面固結灌漿;堵塞漏洞和縫隙,加固補強壩體和提高防滲性能,以進一步提高壩體的承載能力和完整性。

3.壩下游面追蹤固結灌漿;在下游壩面有漏水或溶蝕物出逸的地方,造成水平孔或斜孔,埋注漿管進行灌漿,以堵塞漏水通道和壩體空洞、裂縫,加固壩體,增加壩面穩定性和抗沖刷能力。這種反向灌漿工藝,非常適合拱壩和支墩壩工程,對重力壩工程只有搞清揚壓力並設排水孔也可採用。採用這種方法時最好是壩前無水。

4.壩面重新剔勾縫;剔縫後,用高標號水泥砂漿、乾硬性預縮水泥砂漿或用防水材料配製高標號水泥砂漿勾縫,提高壩面防滲漏能力及壩體穩定性、整體性和抗凍融、抗風浪淘刷能力。此方法即“前堵、中截、後追蹤”灌漿治漏加固法。

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灌漿治漏加固技術布孔和造孔應遵循的原則

1.帷幕灌漿布孔,在漏水壩段沿壩頂中心線,以孔距3m、孔徑50mm或75mm為宜,或根據試驗確定孔距。孔深鑽至漏水部位以下1m——2m,如接觸帶或基岩漏水,鑽孔可鑽至不透水基岩以下lm——2m。造孔可一次性造孔,也可分序造孔,破碎地帶上下分段造孔、分段海漿,同時在漿體凝固5-7天后,再繼續向下鑽孔,以防止卡鑽、埋鑽事故發生。壩體與基岩接觸部位和壩基灌漿,也可採取在上游壩腳打斜孔或垂直孔灌漿堵漏,但造孔前應先清基,在壩腳澆築0.3m一0.5m厚混凝土,待凝固後再打孔。垂直或傾角小於5。的帷幕灌漿孔,其孔向的偏差值不得大於規定值。

2.壩上游固結灌漿布孔;在漏水部位呈“梅花”型,鑽孔間距和排距lm——3m為宜,根據漏水情況確定,鑽孔位置選在砌石“了”縫中;在裂縫部位,可沿裂縫每lm佈設一孔。孔徑為42mm,孔深0.7m——1.5m,根據壩體實際情況確定。

3.壩下游面追蹤固結淄漿布孔;在裂縫部位沿縫隙每1m布一孔;在其它滲水部位,按照“梅花”型布孔,排距和孔距2m——3m為宜,布孔位置在?“T”縫中,也可適當加密佈孔。孔深和孔徑同壩上游面。

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施工要求

1.先放空水庫或將庫水位降至灌漿部位以下,再灌漿施工,並做好灌漿各項記錄。

3.洗孔;灌漿前應對孔壁、孔底及裂縫進行沖洗,採用風水聯合沖洗方法,水壓力不大於本段灌漿壓力的75%,時間以孔深淺確定,直到回清水為止。

4.維幕灌漿;①採用孔內循環法,自上而下或自下而上分段灌漿,最後全孔灌注。分段灌漿時,要在遭漿段以上Oo5m處加膠塞封堵。通過論證,也可採用小口徑鑽孔孔口封閉灌漿法;⑨壩體內灌漿長度,一船5nt左右較好,孔深不超過8m時,可全孔一次性灌注;⑧灌漿壓力按設計控制,但要低於抬動試驗極限壓力,一般控制在0.2MPa——0.4MPa。

5.壩面固結和追蹤灌漿;①在孔內預埋注漿管,孔口管周圍用乾硬性水泥砂漿填堵,採用內徑20mm鋼管,長50cm,插入孔內40cm,外露5Cm“10Cm,管頭要加工絲扣,以便與輸漿管連接;⑦採取一組四孔並聯灌漿法,也可單孔或兩孔一起灌注。對壩後漏水處重點孔位要採取單孔重點灌漿。灌漿壓力按設計控制,一般採用0.2MPa——0.25MPa。

6.漿液的濃度;灌漿時應遵循由稀到濃的原則,根據壓水試驗逐級改濃。壩體當注入漿量大於30L/min時,可越級變濃。當某一級漿液灌注400L以上,而灌漿壓力和吸漿量均無明顯改變時,可改濃一級漿液灌注。漿液水灰比一般採用重量比8:1、5:1、3:1、2:1、1.5:1、1:1、0,8:1、0.6:1、0.5:1九個級別。根據設計,必要時還可摻和粉煤灰、砂於、石英粉、鋁粉等。在灌漿過程中,漿液要每隔一小時測定一次比重。

7.灌漿時要分2-3序灌注,同時一定要進行復灌。在設計壓力下,當吸漿量不大於O.4L/mio時,再續灌30分鐘即可結束。

8.灌漿孔封孔;帷幕灌漿時,豎孔封孔採.用機械導管法,用1:2水泥砂漿從孔底向上逐漸提升封填密實;壩面固結灌漿水平孔封孔,採用低水灰比1:2水泥砂漿人工填堵搗實。封填材料最好用膨脹水泥砂漿。

三、截滲牆技術

截滲牆為臨河截滲。其作用是加固堤防,降低大堤浸潤線出逸點,確保大堤安全。

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截滲牆技術分為兩種:

一種是水泥土截滲牆其造價最低;

一種是混凝土截滲牆,其造價較水泥土截滲牆略高。

混凝土截滲牆是在地面上進行開槽(造孔)施工,在地基中以泥漿固壁,開鑿成槽形孔或連鎖樁柱孔,回填防滲材料,築成具有防滲性能的地下連續牆。水泥土攪拌樁截滲技術是利用多頭小直徑深層攪拌機具把水泥漿噴入土體並攪拌形成水泥土,以水泥為固化劑,固化劑和土體之間發生物理化學反應,使土體固結成具有良好整體性、穩定性、不透水性,並具有一定強度的水泥土截滲牆,以達到截滲的目的。

優點:工程造價低,佔地少,施工進度快。

缺點:截滲牆為地下隱蔽工程,施工工藝複雜,技術要求高,特別是在地基土層複雜時,施工中容易出現意想不到的問題,造成施工中斷。混凝土截滲牆還容易出現槽壁坍塌、漏漿、牆體接縫有泥皮夾層、牆體槽間橫向傾斜等技術難題,還有待於進一步分析研究。

四、垂直鋪膜防滲技術

垂直鋪膜防滲技術的施工順序如下:首先,根據施工方面,利用垂直開鑿機挖槽,確保開挖質量符合防滲膜的鋪設要求,然後根據實際情況進行平整,保證防滲膜不被損害。第二步,在鋪設防滲膜時應時刻保持謹慎,保障防滲膜的質量。由於防滲膜的質量較低,在鋪設防滲膜時應輕拿輕放,不能用力過大;防滲膜的連接部位要符合要求,以縫合的方式穩固。鋪設完成後壓實膜頂和膜底,然後及時覆蓋土面,避免防滲膜受到損壞。

五、振衝防滲板牆技術

振衝防滲板牆技術主要用於土層疏鬆的水利建築工程的施工中,振衝防滲透技術牆技術能夠同時完成護槽、護堤等環境。在施工過程中,振動力將切頭壓入土層,進而保證周圍土體被擠密壓實,當土體符合施工要求後,再使用高壓衝切水泥漿進行連續振動灌漿,對空位進行灌漿,待灌漿凝固後能夠起到較好的防滲作用,能夠對牆體進行有效補充,形成防滲水效果較好的防滲幕牆。

六、防滲膜的鋪設技術

土工膜防滲是水利渠道工程中的重中之重,工程的防滲漏水平也成為了目前衡量水利渠道工程整體質量的主要指標。近年來,水利渠道工程中所採用的防滲方式主要為土工膜防滲,其通過對渠道的分段劃分,結合邊坡整修以及砂漿保護層抹面的方式實現對預製板鋪砌的施工,並對流水施工進行有效的組織。在焊接的過程中,應當密切關注流水的方向變化,當流水方向為上游時,應當佈置在上層,反之則佈置在下層,有效實現對滲漏現象的防治。目前,針對土工膜的鋪設通一般採取縱向鋪設的方式,在土工膜的材料幅度有效結合的基礎上,從根本上減少接縫,當鋪設完成後,應當在監理部門驗收合格後方可進行下一道工序。


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