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水利水电工程施工中高压喷射灌浆技术

2018-01-15徐欢

科学与财富 2018年36期
关键词:技术应用水利水电

徐欢

摘要:随着我国经济建设水平的不断提升,各项基础设施工程正如火如荼的加紧建设,水利水电工程作为重要的基础设施建设工程,在保障民生,促进经济发展方面起到了重要作用。基于此,文章论述了水利水电工程中高压喷射灌浆技术的应用。

关键词:水利水电;高压喷射灌浆;技术应用

为提高水工建筑物的防渗水平,找出一种经济合理且技术可行的防渗措施,在我国的水利工程领域,必须做好基础防渗工作。结合工程实践,对高压喷射灌浆施工技术的具体应用进行分析,以探明该技术应用方法和要点。

一、高压喷射灌浆施工技术的简介

水利水电施工过程中最常见的施工技术之一便是高压喷射灌浆技术,其渗透在施工的各个环节中。该施工技术的优点主要有:第一,在实施高压喷射的同时需在地面预设一定深度的钻孔,通过高压喷射灌浆改善土体的现有结构,使其与工程更适应。在对土体利用高压喷射进行固化时,可采用不同的喷嘴进行浆液喷射,实现土体的高效糅合与固化,提升地质的使用性能,保证其满足水利水电工程对土体的硬度要求,进一步强化土体性能。第二,采用高压喷射灌浆方式凝固土体时,其固结方向与性状受喷射方向与力度的影响。采用不同的喷射方式可形成不同的土体固结,如固定方向喷射、螺旋式、摆动式喷射等,形成不同的土体固结形状。采用固定方向喷射式,可形成壁状固结;利用螺旋式喷射则可形成柱状固结,大大增强了地基可承受的剪切强度,强化地基稳定性。利用螺旋式固结可对地质土质有所改善。当地基需要承受较大荷载时,可增强地基的耐受度,保证地基平稳不易损坏。通过螺旋式喷柱可强化地基的负重能力,尤其是通过喷动式摆设可保证地基不变形,形成较厚的扇形,增强地基的防渗能力,实现对水利水电工程边坡的固定。

二、水利水电工程施工中高壓喷射灌溉技术的应用

(一)钻孔

施工人员对施工现场全面掌握,对施工现场危险因素的正确处理都影响着施工钻孔的进展情况,决定着其内部泥浆的可循环性,因此,在进行钻孔施工时,施工人员不仅要科学地运用钻孔技术,合理的钻机,还需要调整钻孔机的角度保证其垂直钻孔,合理测定钻孔的相关物理参数,保证钻孔质量。通常,应控制实际钻孔位置与设计孔位不超过50mm的偏差,保证灌浆率最少为0.5%,高于设计孔位的预期深度底高。在进行实际钻孔作业时,随着深度的增加,应及时测量水平情况,即每3m用水平尺测量一次,保证钻孔角度满足设计的基本要求。施工的进度和经济效益会受到钻孔间距的影响,不仅如此,钻孔质量还关系到凝结固体的强度,进而影响其整体性能,由此可见,为提升水利工程的施工质量,需要合理布控钻孔的间距,以现场的实际地质结构为依据进行施工技术的选择,充分应用高压喷射技术,同时在应用此技术时,综合考量可能存在的影响因素。通常现阶段的水利水电施工中,多使用直径1.8m、摆角15°的钻孔形式,孔距布置通常为2m,并在具体施工中进行不断的调整。在进行钻孔的检验时,要充分敞开孔口的水轮、实现通风,并对钻孔底部的管道进行充分冲洗清洁。

(二)下入喷射杆

在进行泥浆固壁钻孔时,应同时进行喷射杆下底施工作业。其主要施工步骤为,利用钻进套管跟管,取出孔终后的钻杆,下入喷射杆,随后拔出套管,也可直接在完成钻孔后进行取杆,利用PVC护管壁或是泥浆护壁向钻孔处进行灌注。完成泥浆护壁钻孔后,可直接进行喷杆下入;钻杆以旋转式振动前进、或是以射水法进行钻进。利用喷杆充分发挥其作用,注意作业施工前充分测试检验应用设备的实际运行情况,利用试喷完成质量检测,进而保证下入后设备可高质量作业;

(三)高压喷射

高压喷射的常见物质为压缩空气、水泥浆、高压水等,其主要通过下入喷射管至预设土层,同时静喷3分钟左右,以设计参数为标准进行浆液灌注,进行浆液喷射时要保证匀速前进、符合压力设计要求、满足喷射流量的标准,并准确全面的记录数据。由此可见,各项施工技术的参数影响高压喷射灌注技术,因此要注意钻孔的前期准备、喷射管下入施工等,都需要满足各项设计参数基本要求,加强各个施工细节环节的控制,降低外界因素对水利工程施工的影响,提升高压喷射灌浆技术质量。

三、工程概况

(一)水库工程特性

某水库总库容448万m3,最大坝高45m,坝顶高程192.5m。大坝为均质土坝,溢洪道为开敞式实用堰型,坝下涵管位于大坝中底部,钢筋混凝土管内套Φ0.4m铸铁钢管。工程等别为IV等,主要建筑物为4级,次要建筑物5级,水库按30年一遇洪水设计、1000年一遇洪水校核。

(二)地质条件及病险情况

坝区出露地层有混合花岗岩和第四系松散堆积层,坝址区构造线方向主要呈NE向,岩体的片麻理构造较清晰,产状也比较稳定,主要呈NE45°~55°,倾SE倾角40°~62°。坝区断裂构造主要呈陡倾角闭合状。坝区断层不很发育,仅见5条裂隙状断层。坝址区裂隙中等发育,发育比较明显的裂隙有4条。工程区无活动性断裂及区域大构造通过,区域构造相对稳定。基岩裂隙潜水存于坝基混合花岗岩体节理裂隙中,接受大气降水和区域地下水补给,排泄于河谷低洼处。坝体土体不均一,填筑质量大部分较好,总体呈稍密-中密状,土体含粉、黏粒偏少。坝基为全-强风化混合花岗岩;右岸坝肩岩体单薄,裂隙较发育;左岸山体为强风化山梁。坝基及两岸坝肩均具中等透水性,存在坝基、坝肩渗漏及绕坝渗漏问题。坝体最大水平渗透坡降及坝体逸出坡降均大于允许渗透坡降,渗透性态不安全。

(三)喷射施工

放样钻机就位,水平调校,使钻杆轴线垂直对准钻孔中心。膨润土护壁,钻孔达设计深度后移开钻机,移入高喷台车,安装好喷射管,对中、调平,同时确定摆喷角度。

下注浆管:将三重喷射灌浆管插入孔内预定深度,为防止泥沙堵塞喷嘴,使用低压水和少量压缩空气,边射水边插管。孔底沉渣较多时,先喷泥浆和用旋提摆装置配合扫孔,直至喷射管完全到达孔底。

旋摆提升:喷射管达到设计深度后,送空气、高压水,送水泥浆(P.O32.5普通硅酸盐水泥浆)静喷5min,待孔口回浆的比重>1.3g/cm3后开始提升喷射,控制好提升速度自下而上边喷射边转动边提升,直到设计高度。考虑到浆液凝固收缩,停浆位置提高0.5~1.0m;在发现孔口浆下降后进行回灌补浆或二次注浆。

回灌:顶部2m空桩,进行普通注浆后,在邻近孔施工前应进行回灌。

(四)防渗效果

抽芯取样检测:三个防渗墙抽芯取样孔,均未采集到自上而下连续分布的混凝土岩芯。

钻孔注水试验:3个钻孔均采用降水头注水试验法,钻孔中所揭露到的混凝土岩芯孔段,渗透系数为4.5×10-8~4.0×10-7cm/s,具微透水性。从抽检情况看,防渗墙渗透系数符合设计要求(小于1.0×10-6cm/s),质量合格。

挖开察看:现场开挖了2处观测,摆喷成墙明显,泥结厚度31~78cm。

实际观测渗流量:工程实施后,2014—2018年五年间对坝后量水堰渗水量观测,与灌浆前相比,渗水量大为减少。加固前正常蓄水位190m,渗水量为825.4m3/d,加固后实测渗水量168.7m3/d(设计渗水量152.9m3/d),坝内最大水平渗透坡降及浸润线出逸坡降均在规范要求之内。

总而言之,水利工程的具体施工当中,受到诸多因素影响会造成工程施工的质量问题,所以在应用高压喷射灌浆技术时,需要严格按照规范流程,确保各项指标符合规范设计要求,确保整体工程的施工质量。

参考文献:

[1]甄新娟.高压喷射灌浆防渗墙技术在水库坝体防渗中的应用[J].吉林水利,2018(08)

[2]郭宁.水利水电工程施工中高压喷射灌浆技术[J].科学技术创新,2018(22):

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