防滲灌漿在水利水電工程中的運用

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摘要：文章以實際工程為例，對水利水電工程的現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，并對防滲灌漿技術(shù)在水利水電工程加固中的應(yīng)用進(jìn)行了探討，經(jīng)過處理后防汛墻的防滲要求達(dá)到了規(guī)定要求，取得了良好的施工效果。

關(guān)鍵詞：防滲灌漿；水利水電工程；壓水試驗

1.工程概況

某市政防汛墻是堤防岸坡上的重要水利設(shè)施，經(jīng)過多年的持續(xù)運營，防汛墻出現(xiàn)了一系列的病害，嚴(yán)重影響了水利工程結(jié)構(gòu)安全，通過對其進(jìn)行調(diào)查后發(fā)現(xiàn)，其病害主要表現(xiàn)為下述幾個方面：（1）市政防汛墻表面有縱橫交錯的微型裂縫若干條，距離邊沿180cm處有一條肉眼可見、寬度為1cm的縱向裂縫。第1段墻體和第2段墻體的接縫處，由于不均勻沉降出現(xiàn)豎向錯位0.5~1cm，高差沉降張裂1.7cm。（2）在第2段墻體頂部出現(xiàn)多處鋼筋保護(hù)層脫落現(xiàn)象，鋼筋銹蝕，第2段墻體和第3段墻體，即第2個伸縮縫處，因不均勻沉降導(dǎo)致豎向錯位2~3cm，水平向錯位3cm。伸縮縫周圍出現(xiàn)嚴(yán)重鋼筋銹蝕情況，鋼筋裸露在外并發(fā)生明顯銹蝕。（3）在第5段墻體有4條豎向裂縫，并且4條裂縫都貫穿墻體。其中第3條裂縫處，發(fā)現(xiàn)鋼筋裸露在外面，并且銹蝕嚴(yán)重，混凝土保護(hù)層脫落，裂縫寬度相對較大，最大15mm；第4條裂縫處鋼筋（縱筋）暴露在外面，銹蝕嚴(yán)重，銹蝕率20%以上，混凝土老化。第5段墻體和第6段墻體交界處錯位0.6mm，由于防汛墻體澆注情況發(fā)生變化，導(dǎo)致該伸縮縫不同于前3條，主要特點是裂縫較小，且沒有止水材料，連接部位用鋼筋連接。（4）在第8段墻體3.6m~4.5m處，墻頂以下1.5m內(nèi)混凝土表面老化嚴(yán)重；7.2m直到本段末尾，防汛墻頂部橫向鋼筋銹蝕，混凝土剝落。9.9m~10.8m處剝開表層混凝土露出內(nèi)部橫縱鋼筋，鋼筋表面銹蝕較輕，碳化現(xiàn)象嚴(yán)重。第8段墻體和第9段墻體交界處豎向錯位1cm，施工縫錯位，止水失效。（5）在第11段墻體迎水面有3條裂縫。其中第1條裂縫寬度從頂部到底部分別為3mm、2.5mm、2mm、1.5mm、1mm；第2條裂縫（與第1條裂縫間距3m）寬度從頂部到底部分別為1mm、0.4mm；第3條裂縫（與第2條裂縫間距2m）寬度從頂部到底部分別為1mm、0.5mm、0.5mm，鋼筋銹蝕率約5%。在背水面混凝土有脫落，鋼筋銹蝕，銹蝕率15%，還有一條小裂縫。（6）在第12段墻體迎水面中間有豎向鋼筋裸露，裸露鋼筋銹蝕率8%。在本段末尾處因拆除右側(cè)閘門槽結(jié)構(gòu)導(dǎo)致防洪墻內(nèi)側(cè)斷裂。為了保證結(jié)構(gòu)安全，需要采用防滲灌漿技術(shù)對水利水電工程進(jìn)行加固處理。

2.防滲灌漿的主要功能

（1）充填作用：注入的漿液在凝結(jié)后可以將原有的空隙進(jìn)行填充，可以有效的防止水滲透到建筑結(jié)構(gòu)的內(nèi)部，從而提高該建筑的密實性。（2）壓密作用：在漿液被注入到地層的過程中，會對地層產(chǎn)生一定的擠壓力，從而使?jié){液能更加貼合到地層內(nèi)側(cè)，使地層的密實性和力學(xué)性能滿足設(shè)計要求。（3）粘合作用：有些漿液具備一定的膠凝性，可以將巖塊粘合到裂縫中，提高地層的承載能力。（4）固化作用：一些漿液在注入到裂縫中以后會與地層中的一些物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，使?jié){液變得更加堅固。

3.防滲灌漿技術(shù)在水利工程中的應(yīng)用

3.1灌漿的工序

在本次灌漿試驗的地點是在某電站上水庫地層上進(jìn)行，在進(jìn)行試驗前，先對地層的結(jié)構(gòu)、巖石狀況進(jìn)行一定的了解。然后選取分段灌漿的施工方法進(jìn)行施工，在施工的過程中要將孔口進(jìn)行封閉，然后再采取從上到下的工序進(jìn)行注漿施工，這樣施工方法的優(yōu)點在于能節(jié)省工序和工時，降低了施工難度；每一段灌漿施工完成后，不需要等到凝固就可以進(jìn)行下一段的施工了，大大縮短了施工時間；此外，在上層區(qū)域可以重復(fù)灌注，能有效提高灌漿的施工質(zhì)量。在石灰?guī)r溶區(qū)域施工的過程中，選用孔口封閉法灌漿的方法，不僅可以使灌漿壓力增大，還可以提高溶洞內(nèi)填充物的密實度，使溶洞的防滲性增強。在建打孔施工的過程中要先對下游進(jìn)行打孔施工，然后再對上游進(jìn)行打孔施工，灌漿時也要按照打孔的順序進(jìn)行注漿施工。

3.2孔口管施工的具體要求

在鉆孔鉆至入地層巖石2~2.5m時就可以進(jìn)行灌漿施工了，在進(jìn)行灌漿施工前，首先要向鉆孔內(nèi)插入一根φ89mm鋼管，該鋼管要露出孔口約10cm的高度，然后進(jìn)行固定。然后就可以向孔內(nèi)注入0.5：1配比的水泥漿，等到鋼管內(nèi)冒出水泥漿后方可停止注漿施工，等到水泥漿凝結(jié)以后，才能進(jìn)行第二段鉆孔和灌漿施工。等到所以鉆孔注漿施工完成，且水泥漿凝結(jié)后，才能對孔口進(jìn)行封閉工作，要同時對所有孔口進(jìn)行封閉，因為孔口的封閉灌漿施工是整個灌漿施工中最重要的一個工序，對孔口灌漿時要求的壓力較大，所以要將孔口管固定在巖層上，在孔口管埋入到巖層2m以上的位置時，要將灌漿壓力提高到5MPa以上。

3.3洗孔及裂隙沖洗施工的內(nèi)容

在對灌漿孔進(jìn)行注漿施工前，首先要對鉆孔進(jìn)行沖洗工作，通常采取的沖洗方法是利用導(dǎo)管向鉆孔內(nèi)注入大量清水，直至鉆孔內(nèi)回流的水變清，才能結(jié)束洗孔施工。在對鉆孔進(jìn)行清洗的同時也可以進(jìn)行裂隙沖洗工作。在對裂縫沖洗的過程中，采用壓力水進(jìn)行沖洗，與鉆孔清洗一樣，等到回水變清后才能停止沖洗施工。需注意，沖洗的壓力要控制在1MPa左右。

3.4壓水試驗的內(nèi)容

在進(jìn)行灌漿試驗前，要按照設(shè)計要求進(jìn)行壓水試驗，壓水試驗采取壓力水進(jìn)行，壓力的大小為灌漿壓力的80%，即≤1MPa。在得到一定的數(shù)據(jù)后，就可以按照設(shè)計預(yù)定的壓力值進(jìn)行壓水試驗。需注意，壓水壓力的值最大需≤2MPa，并做好數(shù)據(jù)的記錄工作。在對物探孔進(jìn)行壓水試驗時，選用單點法進(jìn)行壓水。在得到單點法壓水試驗的數(shù)據(jù)后，要按照設(shè)計預(yù)定的壓力值進(jìn)行壓水試驗，需注意，壓水壓力的值最大需≤2MPa，并做好數(shù)據(jù)的記錄工作。在對其它排孔進(jìn)行灌漿試驗時，要按照設(shè)計好的最大灌漿壓力進(jìn)行注漿施工。如果在鉆孔的過程中發(fā)現(xiàn)溶洞為空洞時，要立即停止鉆進(jìn)工作，并將灌漿段長縮短為2.0m。在溶洞進(jìn)行灌漿施工時，要根據(jù)深度的不同，從而改變漿液的稀濃程度。水泥漿的水與灰的比例分別按照5：1、3：1、2：1、1：1、0.8：1、0.5：1這6種不同的比例進(jìn)行試驗，在開始注漿時按照5：1的水灰比進(jìn)行，然后根據(jù)實際情況進(jìn)行一定的調(diào)整。具體的調(diào)整原則為：當(dāng)注入率為10~20L/min時，開始注漿的水灰比采用3：1的比例；當(dāng)注入率20~30L/min時，開始注漿的水灰比采用2：1的比例；當(dāng)注入率為30~40L/min時，開始注漿的水灰比采用1：1的比例；當(dāng)注入率＞40L/min，開始注漿的水灰比采用0.8：1的比例；開始注漿的水灰比采用50L/min時，采用0.5：1的水灰比。如果在鉆孔的過程中發(fā)現(xiàn)較大型溶蝕空洞或需要注入量較大地層段時，水泥砂漿的比例分別為1：1：0.6、1：0.5：1兩種不同的比例進(jìn)行試驗。在進(jìn)灌漿試驗試驗的過程中，如果注入時的壓力值不變時，則不需要改變水灰比。當(dāng)注入率＞30L/min時，要不斷地提升漿液的濃度。而灌漿壓力的大小則要根據(jù)注漿的實際情況進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。

4.結(jié)束語

綜上所述，在水利水電工程加固處理中，防滲灌漿是一種常用的加固處理技術(shù)，具有防滲效果好、通用性強、投入資金少、施工干擾小等優(yōu)點，文章結(jié)合實際案例，對防滲灌漿技術(shù)在水利水電工程施工中的應(yīng)用進(jìn)行了分析和探討，經(jīng)過處理后防汛墻的防滲要求達(dá)到了規(guī)定要求，取得了良好的施工效果，值得類似工程借鑒和參考。

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作者:王力 喬小琴 沈捷 周國棟 單位:1.安徽省阜陽市茨淮新河茨河鋪樞紐管理所 2.河海大學(xué)設(shè)計研究院有限公司 3.江蘇啟東呂四秦潭呂四港開發(fā)區(qū) 4.中冶華天工程技術(shù)有限公司