探索帷幕灌浆工程中水泥化学灌浆法运用

更新时间:2024-02-05 作者:用户投稿原创标记本站原创
摘要:本文结合以具体事例简要探讨了帷幕灌浆工程中水泥化学灌浆法的运用。化学灌浆法是专用设备,向裂缝中注入高分子化学浆材,经聚合、交联等化学反应生成高聚物。使被处理的部位胶结、增强与加固并形成整体,达到防渗、堵漏和加固的目的。该施工工艺被广泛用于水电站建设工程。本文为一水电站工程帷幕灌浆施工,消力池左墙约40m长帷幕灌浆段地质条件复杂。开始时使用传统的水泥灌浆法处理后发现都无法达到设计的要求,检测孔灌浆后的透水率,透水率分布在11.4-208.5Lu,透水率的实际情况远远超过了5Lu的标准。本文经过水泥化学灌浆法进行处理后可以将平均透水率降到0.35-2.00Lu,处理后的帷幕灌浆具有良好的防渗止水的功能。
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1引言
水电站大坝存在一些质量缺陷,如坝体渗漏、整体性、溢流面冻涨等理由,帷幕灌浆是地基处理最为常用的防渗策略,水电站建设工程周密的设计和施工方案,将防渗加固的效果大大提升,大坝坝体可以形成连续的、完整的防渗帷幕体,坝体结构从而加强。本文结合以具体工程实例简要探讨了帷幕灌浆工程中水泥化学灌浆法的运用。进行水泥化学灌浆法处理后,可以保证水库可以安全可靠地运转。
2工程概况
本文水电站建设工程的地质工程条件十分复杂。尤其是位于消力池左墙40m长的帷幕灌浆段。在左墙-4~-6段坝坝基下3-30m的区域内,土层的土质主要为强风化硅质岩、全风化硅质岩呈灰黑色砂状或碎块状及黄褐色土状层间发育泥 化软弱夹层,硅质泥岩为砂砾泥巴状,灰岩为碎块状。水库下部地下水渗流活跃。经过2次传统的水泥灌浆工艺处理效果都不明显,施工单位决定使用水泥化学灌浆法进行处理。
3灌浆设计
灌浆材料主要为化学浆材和水泥。化学浆材丙烯酸盐。施工单位参考勘察单位提供的当地工程地质条件和水文地质条件决定双液双系统灌浆设备。施工前配备好所的A液和B液,它们的配方见下表。

一、A液和B液的配方

根据预处理帷幕灌浆段地质情况,帷幕化学灌浆的轴线与消力池左墙轴线一致,处理帷幕灌浆段全长40m。灌浆帷幕为单排灌浆孔。灌浆孔共26个,相邻灌浆孔间距为1.5m,整个灌浆系统分2次施工。灌浆孔深度设计按照设计底线标准制约,一般在20-30m,最大深度可达33.5m。
灌浆压力大可以保证浆液的扩散能力,但是高压也会使相邻孔出现冒浆的理由。所以结合在实验孔段的经验:灌浆压力保持在0.4-1.0MPa范围内。灌浆后的合格标准为:检查孔压水实验透水率 q不得大于5Lu。
4水泥化学灌浆施工工艺
4.1施工机械和流程
施工机械:XY-100型钻机进行钻孔。WB150灌浆泵、GM-200型高速搅拌机、贮浆槽及其它辅助机械设备。
测量放样

检查孔←钻灌Ⅱ序孔←安装 II 序孔口管←钻灌Ⅰ序孔←安装Ⅰ序孔口管←布 置孔位点
图一工艺总程序
钻机对准校平

扫孔并钻至下一段←灌浆 (待凝 6 小时)←钻第一段←安装孔口管←钻孔口管安装孔

安装注浆管→灌浆→。。。。。→钻终孔段→灌浆→封孔

二、单孔施工工序

4.2施工技术要求
1)压水试验。本文水电站建设工程简单的压水试验。每个灌浆孔在灌浆前都进行一次简易法压水试验。整个试验时间在12-20分钟,每隔3-5分钟读取压入的流量。取最后值作为计算流量的依据,压水压力是灌浆压力的4/5。
2)钻孔施工时使用XY-100型钻机进行钻孔,钻孔确保进入岩体不得小于2m,孔径为110mm。施工时要求帷幕灌浆孔位置和设计值的偏差保持在100mm以内,孔深和设计孔深的出入不得大于500mm。当灌浆第一段结束后,向孔内灌入0.5:1的水泥浆,待凝2天时,基岩段钻孔孔径为75mm。灌浆孔都进行孔斜测量。检测灌浆孔是否符合以下标准:垂直孔或顶角小于5°的灌浆孔,孔底偏差不得大于500mm。。
3)灌浆。灌浆时孔口封闭孔内循环法施工工艺。灌浆时自上向下分段灌注。每一个灌浆段第一次灌浆结束后待凝6h后才能扫孔进行第二次灌注。每一段灌浆的压力值详情见下表。对于增加的灌浆段根据其深度,并参考标准灌浆段的灌浆压力确定其灌浆压力值。

表二灌浆段压力值
4)结束标准、封孔。在设计灌浆压力下,应灌至连续3个读数(计15分钟)小于0.1L/min时结束。当最后一段灌浆段灌浆作业结束后,对灌浆孔进行封孔处理。本文灌浆孔封孔处理使用全孔水泥灌浆封孔工艺。压力1.0MPa。封孔的水泥浆0.5:1的水灰比。
5)特大吃浆量的解决策略。在一般性裂痕的岩层中进行灌浆施工,大都可在1-3h之内结束灌注,注灰量一般也不可能超过100~200。但是有时会出现吃浆不止,长时间灌注无法结束的情况。其理由在于地层的特殊结构,使浆液从附近地表不断溢出,或始终沿着某一固定的通道从或明或暗的地方流失了。此时可以采取以下的解决办法。降低灌注时的压力,限流灌注,使水泥浆沉积;在最稠的水泥浆中加入速凝剂,灌注浓度更大的水泥砂浆;间歇性灌浆,以促使浆液尽快凝固,将通道堵住。若到此压力时就会出现冒浆或大量吃浆的,可在较低的压力下结束。但凡在低压结束的,待凝一段时间以后,应再将孔扫开复灌一次,在复灌中争取达到设计压力。对于特大漏水通道直接充填细骨料的策略。
6)灌浆过程中,若因故中断,可按照下面几个原则进行处理:1)应尽快恢复灌浆。如果不能及时恢复时,立即冲洗钻孔,然后才能恢复灌浆。如果无法冲洗干净,则应扫孔,而后再恢复灌浆。2)恢复灌浆后,应该使用开灌比级的水泥浆继续灌注。如注入率不变时,可使用中断前比级的水泥浆进行灌注;如注入率减少较多,则浆液要不断加浓灌注。3)恢复灌浆后,如注入率和中断前的相比减少了时,且在短时间内出现无法吸浆的现象,应采取相应的补救措施。
7)冒浆处理,在灌浆过程中时常会发生表面冒浆,轻微者可以放缓灌浆,让其自行发生凝固从而堵住漏口。严重者应立即进行堵漏,无效时可进行越级变浓浆液,降低灌浆压力,中断或间歇浇灌等办法。串浆处理,采取增加浓度、降压、进行间歇灌浆、限流灌注,当吸浆率降低时,慢慢提高灌浆的压力。被串孔经过扫孔后才可以灌浆。
5灌浆效果及质量分析
灌浆施工结束后对灌浆质量进行检测。检查帷幕灌浆质量最主要的手段为:在幕提中钻设检查孔进行压水试验。本文工程灌浆施工结束后设置了帷幕灌浆检查孔,检查时从上往下分段进行压水试验。该水电站建设工程使用的是单点法。当水泥化学灌浆结束后设置了4个检查孔。检查孔位于:88-1-H 和89-H 之间为H-J1、89-H和89-1-H之间为H-J2、85-1-H和86-H之间为H-J3及 93-H和93-1-H为H-J4。压水试验结果见下表。

三、检查孔各段压水试验结果

从上表可以看出:4个检查孔的透水率最大值不超过2.23Lu,最小值只有0.10Lu,每一个灌浆段的透水率都不足5Lu,达到了设计的要求,检查点的质量均合格。同时,4个检查点的相关数据符合《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》中的要求:帷幕灌浆质量压水试验检查,坝体混凝土与基岩接触段及其下一段的合格率应为100%;再以下的各段的合格率应在90%以上,不合格段的透水率值不超过设计规定值的100%,且不,灌浆质量可认为合格。
6结语
本文水电站建设工程使用了新技术和新工艺,施工后的质量达到了相关设计和规范的要求。在施工时了双液双系统化学灌浆。它和纯水泥灌浆不同,无需经过先堵水,再劈裂灌浆的循环施工工序。可以保证浆液渗入砂层中,为顺利完成帷幕灌浆施工奠定了基础。本文非传统的水泥化学灌浆法,对消力池左墙-4~-6坝基建基面以下的3~30m区域内的复杂地层进行灌浆处理,发现处理效果十分明显,具有很好的参考价值,为类似帷幕灌浆工程提供了指导。
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