水利水電(diàn)工程注漿技術作為水工(gōng)建築物地基處理中常用措施,在水(shuǐ)工大壩(bà)壩基防滲和除險加固處理中得到廣泛的應用(yòng),在水利水(shuǐ)電工程壩基注漿中,經常會遇(yù)到大吸漿量地層,特大漏水通道,正在冒水的堵水,承壓水和岩溶地段等情況,特殊情況的注漿(jiāng)方法與施工工藝進行總結(jié)。
1、大吸漿量情況的灌注方法
在一般(bān)的裂隙岩(yán)層中注漿,多數情況可在1—3h之內結束注漿,單位耗灰(huī)量通常不超過100—200kg/m,然而,有時會出現(xiàn)大量吸漿不止,注(zhù)漿難(nán)以結束的情況,其主(zhǔ)要原因(yīn)是地(dì)層的特殊結構條件(jiàn)促使漿液從附近地表冒出,或沿著某一固(gù)定的通道流失。
大吸(xī)漿量地層一般可按以下原則進行處理:
(1)降壓(yā):用低壓甚至用自流式注漿,等裂隙逐漸充滿漿,漿液的流動性(xìng)降低後,再逐漸升高壓力,按常規要求(qiú)進行注漿。
(2)限流:限製注(zhù)入率不大於10—15L/m?m以減少漿液在裂隙裏流動速(sù)度,促使漿液盡快沉積,待注入率明顯(xiǎn)減少後,將壓力升高,使注入率基本保持在(zài)10—15L/m?m水平,直達到注漿結束標準後結束注漿。
(3)濃漿灌注,采用稠的水泥漿(一般為0.5:1)進行灌注。
(4)加(jiā)速凝劑(jì),在稠的水泥(ní)漿(一般(bān)為0.5:1)中摻入水玻璃氯化鈣速凝劑。
(5)灌注水(shuǐ)泥(ní)砂漿,根據灌注(zhù)情況,摻砂可以按水泥重量的10%、20%—……100%逐步增加(jiā)砂的粒徑也可逐漸變粗,將砂漿攪拌均後,用(yòng)砂漿泵灌注。
(6)間歇注漿,在灌注一定數量水泥或灌注一定(dìng)時間後,停止注漿(jiāng)一段時間,每次間歇(xiē)之前,水泥注漿(jiāng)量或注漿時間根據地質情況,注漿目的確(què)定(dìng),間歇時間通常為2—8h,這種特殊(shū)情況的注漿,結束時不一定要達到設計壓力,若無法在設計壓力結束注漿,可低至結束注漿,待凝一段時間後掃孔、複灌,複灌時爭取在設計壓力下結(jié)束注漿。
2、特大(dà)漏水通道的灌注方(fāng)法
采用定向爆破法(fǎ)建造的堆石土壩,在於壩肩岩體中容易產生爆破(pò)而導致的特大裂(liè)隙(xì),在(zài)可溶性岩石地區,由於溶蝕形(xíng)成的(de)喀斯溶洞,溶溝造成大量漏水的情(qíng)況時有發生。對於這種特殊漏水通道,若采常規注漿方法,不僅會耗費大量的(de)材(cái)料,而且有時根本沒(méi)有成效,對此,要根據不同情況進行處理。
2.1無水流作用和傾角較緩的(de)大裂隙
首先(xiān)采濃漿,水泥砂漿或間歇注漿進行處理(lǐ),若效果不明顯,則可改用定量灌注(zhù)穩定漿液或混合漿(jiāng)液,穩定漿適用於遇水性能惡化(huà),注入量大的地層,混合漿液包括水泥砂漿,水泥粘土漿(jiāng),水泥粉煤灰漿和水泥玻璃漿(jiāng)等(děng)。
2.2有水流作用(yòng)或傾角較陡的大裂隙、大孔洞
(1)衝填級配(pèi)料。在(zài)孔口用稠水泥漿衝(chōng)灌粗(cū)砂(shā)礫石(shí)(粒徑由小到大)。或灌注一段時間(jiān)後仍無效果(guǒ),再改用(yòng)濃漿衝灌級配粒料、配料(liào)時先攪拌成(chéng)一(yī)定(dìng)稠度的漿液從孔口倒入,等灌滿後用常規方法進行灌注,所謂級配料,應是包括土(tǔ)、砂、礫石(shí)等粗細顆(kē)粒都(dōu)有的混(hún)合料,能自然(rán)形成(chéng)反濾(lǜ)層,其中包含的粒料應是先細後粗,逐級擦素,到某一級再也灌不進去時即停止。每(měi)級灌入的(de)數量根據判斷來掌(zhǎng)握(wò),可為200—1000kg,粒料的分級,可(kě)采用2—5mm、5—10mm、10—20mm、20—40mm、40mm五個級別,充填粒料的主要目的,主要是希望用某一(yī)級礫石在窄縫處形成(chéng)“架橋”迅速將縫隙在中(zhōng)途堵住,以便於形成反濾層,後將通(tōng)道漏水堵死。
(2)模袋注漿,模袋采用尼龍、聚脂或聚丙烯等材(cái)料(liào)用特殊的紡織工藝組成,織物強度(dù)高,在注漿壓力作用下,模袋(dài)內水泥漿中的水分可(kě)由袋內析出,而水泥顆(kē)粒不會外(wài)漏。這樣可以降低水灰比,提(tí)高固結強度,縮短固結的時間。水泥漿(jiāng)液在模(mó)袋中凝固,在水下不(bú)具有分散性,當水流漏較大時不會(huì)被衝失;模袋在壓力作用下能產生變形,適應不同形狀的溶洞,有利於堵塞。施工時首先往袋內灌注水灰比為0.6—0.8或1.0的水(shuǐ)泥漿,然後(hòu)將充滿水泥漿的模袋鑽孔投入孔內,孔內模袋(dài)達到一定數量後再在原孔位進行注漿處理。
(3)雙漿(jiāng)注漿。多(duō)漿灌(guàn)注漿是化學注漿中的一種,也屬於控製(zhì)注漿的範疇。水(shuǐ)泥漿液和速凝劑(一般采(cǎi)用水玻璃)分別(bié)從兩個注漿管進入混合器、水泥(ní)漿(jiāng)和水玻璃在混合器中充分混合後,在速凝前到(dào)達孔底。為了達(dá)到預期的防滲效果和滿足防滲體強度要求,需(xū)要對漿液的擴(kuò)散距(jù)離進行(háng)控製,漿液既不能擴散得太遠(yuǎn)造成材料浪費,又不能因漿(jiāng)液的擴散範圍太小使防滲體的強度不夠,如果漿液凝結時間太短,注(zhù)漿孔衝(chōng)走。如果漿液凝結的時間太長,在混合物到達地層前將被衝走(zǒu)。如何有(yǒu)效地控製注漿,形成(chéng)有效的截水牆來堵水(shuǐ),對岩溶地區注漿(jiāng)非常關鍵,為此,往往需要通過(guò)現場的試(shì)驗來確定雙漿液注漿比例(lì),注(zhù)漿壓力,注漿流量等(děng)施工參數以達到有效封堵大漏洞的目的。
3、正在冒水情況的堵水注漿方法
正在冒水情況的堵水注漿可根據具體情況(kuàng)分(fèn)別采取措施。
3.1從(cóng)較大的集(jí)中漏水點(diǎn)冒水
此種情況多發生在岩溶地區和混(hún)凝(níng)土中有特大缺陷的地方,應針對出水點(diǎn),根據出水量的大小,先埋沒一段適當直徑的孔口管,將水集(jí)中引到管中導出,再將周圍可能冒水冒漿的岩縫和孔洞封堵好,然後從孔口管中進行反壓注漿,反壓注漿(jiāng)的壓力為P=P1+P2,其中(zhōng):P1為孔口管關閉後的水穩壓力(lì),P2為正常情況下(xià)注漿壓力。
3.2沿裂縫冒水或浸(jìn)水
對於(yú)冒水量較大的,可采用以(yǐ)下步驟進(jìn)行處理(1)鑽(zuàn)若幹個與裂隙交的深孔,埋上孔口管,將裂縫水從管(guǎn)中(zhōng)引出;(2)在深(shēn)孔之間鑽若幹個與裂隙相交的淺孔,埋上孔(kǒng)口管;(3)沿裂隙口鑿槽(cáo),先用棉沙(shā)、麻刀等對裂縫進行封堵,然後用(yòng)砂漿填槽;(4)對淺孔用較低壓力注漿;(5)淺水待凝一段時間後,對深孔用(yòng)較高壓力進行注漿。對於冒水量較小(xiǎo)的,可先沿裂隙鑿一深5-10cm的凹形(xíng)槽,在槽(cáo)的底部鋪一鐵皮,穿過鐵皮埋沒若幹根注漿管,其中裂(liè)隙的低部和高部各(gè)有一根,用速凝砂漿將槽填平砂漿達到一定弧度後,從裂隙的較低端向上依次注漿。
4、有承壓條件下的注漿(jiāng)
從注漿孔中湧出承壓水有兩種情況:一是注漿(jiāng)地層處於具有較高壓力水源(yuán)的含水層(céng)中;二是水庫已經蓄水,在低於庫水位(wèi)的廊道或洞中進行注漿(jiāng)。
此時注漿壓力一定要高於湧水壓力,否則漿液將無法灌入(rù),如果穩定湧(yǒng)水壓力為P3,要求的注漿將(jiāng)壓力P4,那麽此時的注漿(jiāng)壓力應為P=P3+P4,同時(shí)為了避免因注漿壓力過高引起地層被壓裂或引起基礎抬動,應保證P<P6,P6為地層所(suǒ)能承受的極限壓力。承壓條件(jiàn)下,注漿(jiāng)一般可以按以下(xià)方法進行。
(1)壓力屏漿法,在正常注(zhù)漿達到結(jié)束標準後,仍維持原(yuán)水泥的濃(nóng)度或改用5:1的稀漿,以相同(tóng)的壓力繼續循環灌注一定時間(如4-8h)後再結束(shù),以(yǐ)防止已灌(guàn)入裂隙內的漿(jiāng)液回流。
(2)閉(bì)漿,所謂閉(bì)漿就是在達(dá)到注漿達(dá)到結(jié)束標(biāo)準後,立即關閉回漿管閥門和進漿管閥門,漿方法,使灌入的漿液仍暫時處於受壓狀態,待凝一定時間後,打開(kāi)閥門,檢查(chá)是否達(dá)往(wǎng)外湧水,如無(wú)湧水現象,則認為合格,閉漿時間(jiān)一般為6-8h.
(3)濃漿結束(shù),如經過上述(shù)依法(fǎ)處理後(hòu)效果(guǒ)仍不顯著,可考慮利用化學灌先采用上述方法將漿孔段的注入率減(jiǎn)少到一定程度,例如小於3-5L/min,然後再采(cǎi)用化學注漿(jiāng)方法進行注漿,化學溶液在岩石內很快凝聚,不僅可(kě)以將細小裂隙密實,也可將湧水堵住。
5、岩溶地段的處理
岩溶地段注漿根據有無充填物采用(yòng)不同的方法處理。
5.1無填充物情況
(1)對於大空洞岩溶,可采用直接回填(tián)高流態的混凝土,骨料大粒徑小於20mm,混凝土標量一(yī)般C15,若岩溶發育較深則需(xū)采用溜槽、導管結注(zhù)方式,以避免混凝土出現分離、灌注後待凝(níng)7d,然後重新掃孔灌注水泥漿;(2)對於空洞較大的岩溶,也可以擴大(dà)注漿孔孔徑,往孔內投入粒徑小於40mm的幹(gàn)淨碎石,填滿後再灌注(zhù)水(shuǐ)泥砂漿,灌注後(hòu)待灌注水泥漿,水泥砂漿,灌(guàn)注後(hòu)待凝3d,然後重新(xīn)掃(sǎo)孔進行簡易(yì)壓水,根據壓水資料灌注水泥漿,水泥砂漿或其它混合(hé)砂漿;(3)對於(yú)空洞(dòng)較小的(de)岩溶(róng),可(kě)灌注水泥砂漿(jiāng)或其它混合漿液,灌注(zhù)後待凝3d,重新掃孔,簡易壓水,根據壓力資料(liào)確定灌注水泥(ní)漿,水泥砂漿或其他混合漿液。
5.2有充填物情況
對於有充填物的岩溶,視岩溶(róng)規模的大小及(jí)深度可采用適當的(de)方式進行處理。
(1)高壓注漿法,采用不衝洗的(de)高壓水泥注漿處理岩溶,即利用較高注漿(jiāng)壓力將(jiāng)充填物(wù)擠壓密實,提高其抗滲穩定性,並籍高壓水泥漿(jiāng)的劈裂作用,使水泥漿以條帶狀向土體中(zhōng)窗杆,縱橫交錯形成網格(gé)包裹,但(dàn)在較大(dà)溶洞地區,因鑽進不易成孔,需考慮管或(huò)先用旋噴法將溶洞充填物加固後再進行高壓注漿(jiāng)。
(2)高壓旋噴注漿法,旋(xuán)噴注漿法又是叫旋噴法,是利用鑽孔機(jī)帶有(yǒu)特殊(shū)噴嘴注漿管(guǎn)鑽進至土層的(de)預定位置後,用高壓脈衝泵將水泥漿液通過鑽杆下端的噴嘴裝置,向四周高速噴入土體(tǐ),借助流體的(de)衝擊(jī)力(lì)切削土層,使噴流射程內土體遭破壞,與(yǔ)此同時鑽杆一麵以一定速度(dù)旋轉,一(yī)麵低速徐(xú)徐上(shàng)升,使土體與水泥充分攪拌混合,膠結硬化後即在地基中形成直徑比較均勻,具設備不同,旋噴法分為舉管法,二(èr)重管法和三(sān)重管法,根據成柱形式不同,可以分為旋噴法、定噴(pēn)法(fǎ)、擺噴法。
(3)花管灌(guàn)注法,在含沙泥溶(róng)地段進行高壓注漿難(nán)以成孔,若以帶(dài)孔眼前的鋼管插入溶洞內形成人造孔壁,則可防止塌孔,在注漿過程中(zhōng)也不易被砂(shā)土顆粒堵塞高壓閥門或注漿設備,漿液可以較大的壓力通過(guò)眼射入土層,高壓力的作(zuò)用,水泥漿可以(yǐ)進入到砂土(tǔ)層中去。將(jiāng)充(chōng)填物壓密,擠出基含水分,達到前關(guān)注,壓實充(chōng)填物的目的。
(4)淺層(céng)岩含泥溶油處理。對於埋較淺或出露在注漿隧洞周圍的大規(guī)模岩(yán)溶,挖除充填物並回填混凝土,再(zài)進行回填(tián)注漿。
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