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對(duì)某水利水電工程中隧洞灌漿技術(shù)的探討工學(xué)論文
摘要:在現(xiàn)代水利水電工程中，隧洞灌漿技術(shù)是水利樞紐對(duì)基礎(chǔ)工程處理的一種重要方法之一,本文闡述水工隧洞回填及固結(jié)灌漿施工技術(shù)的應(yīng)用及方法,通過(guò)質(zhì)量檢查,隧洞灌漿效果非常明顯,適應(yīng)性強(qiáng),成本比較低廉,結(jié)石強(qiáng)度不高,可用于砂礫層防滲。
關(guān)鍵詞:水利水電工程；灌漿技術(shù)；質(zhì)量控制
1工程概況
某水利樞紐位于河流中下游河段的山峽谷中,由大壩、表孔溢洪洞、引水發(fā)電洞、中孔泄洪洞、深孔排沙放空洞和發(fā)電廠房組成。攔河壩為粘土心墻壩,壩頂高程1 000m,最大壩高105 m。水庫(kù)調(diào)節(jié)庫(kù)容12.32×108m3,調(diào)洪庫(kù)容2.57×108m3,死庫(kù)容3.2×108m3。排沙放空洞位于聯(lián)合進(jìn)水口1#、2#發(fā)電洞中間,高程低于1#、2#發(fā)電洞8m多(洞底高程930m,洞頂高程936.5m),主要用于排砂放空,在汛期有泄洪功能。本文主要針對(duì)隧洞回填及固結(jié)灌漿技術(shù)在該工程表孔溢洪洞基礎(chǔ)防滲處理中的應(yīng)用進(jìn)行闡述。
2隧洞回填及固結(jié)灌漿施工
2.1設(shè)備配置
該水庫(kù)表孔溢洪洞灌漿主要投入了4臺(tái)2PC型地質(zhì)鉆機(jī)和2臺(tái)B100型潛孔鉆用于主體工程施工。另外投入3臺(tái)YGJ-340型雙層立式攪拌機(jī),3臺(tái)BW-250型泥漿泵,1臺(tái)12立方空壓機(jī),1臺(tái)5T卷?yè)P(yáng)機(jī),潛水泵及污水泵各2臺(tái),以及電焊機(jī),交通車(chē)輛等。
2.2施工技術(shù)設(shè)計(jì)要求
(1)鉆頭
根據(jù)設(shè)計(jì)要求,隧洞灌漿施工中,手風(fēng)鉆和B100潛孔鉆孔徑40mm,鉆頭直徑取38mm,2PC型地質(zhì)鉆機(jī)-孔徑75~110mm,鉆頭直徑取80mm。
(2)垂直度
施工前應(yīng)用水平尺、經(jīng)緯儀檢驗(yàn)校正。使鉆桿垂直,垂直度誤差不得大于2‰。
(3)漿液配制
灌漿漿液采用425#抗硫酸鹽水泥,通過(guò)80mm方孔篩的篩余量小于2%,拌漿桶采用高速攪拌機(jī),轉(zhuǎn)速為1 400轉(zhuǎn)/min的速度,儲(chǔ)漿桶采用YGJ-340型雙層立式攪拌機(jī),高速攪拌機(jī)內(nèi)水泥漿液應(yīng)篩后放入低速攪拌桶內(nèi)使用,漿液濃度采用重量比為3∶1、2∶1、1∶1、0.8∶1、0.6∶1、0.5∶1共6個(gè)比級(jí), 通過(guò)計(jì)算確定各比級(jí)的漿液配合比,施工中為計(jì)量準(zhǔn)確,同時(shí)便于施工,水泥應(yīng)以整袋加入,不足整袋應(yīng)以臺(tái)秤稱(chēng)量。
水泥漿液的配制應(yīng)嚴(yán)格控制水灰比,施工中可根據(jù)土層性質(zhì)及室內(nèi)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)初步確定,然后根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工情況修正。本工程施工回填灌漿采用0.5∶1;固結(jié)灌漿采用3∶1、2∶1、1∶1、0.5∶1; 均滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。150L和272L攪拌機(jī)漿液配合比分別見(jiàn)表1、表2。
表1 150L攪拌機(jī)漿液配合比
表2 272L攪拌機(jī)漿液配合比
(4)灌漿材料
主要采用32.5R抗硅酸鹽水泥,孔口一般采用丙乳酸砂漿。
(5)設(shè)計(jì)規(guī)范范圍要求
回填灌漿孔深為深入圍巖10cm;固結(jié)灌漿孔深為深入圍巖4m。
2.3施工工藝
隧洞灌漿—表孔溢洪洞灌漿工程:本著“先回填,后固結(jié)”的原則。先進(jìn)行洞頂回填灌漿施工,待回填灌漿施工結(jié)束并經(jīng)質(zhì)量檢查驗(yàn)收后,再進(jìn)行該部位的固結(jié)灌漿施工。
(1)回填灌漿設(shè)計(jì)的施工技術(shù)要求及規(guī)范原則
回填灌漿采取“推趕式灌漿法”,從下游向上游逐排施工,在同排上分兩序進(jìn)行,即先Ⅰ序,后Ⅱ序。在表孔溢洪洞的頂拱處加密深入基巖10cm的回填灌漿孔。孔排、距為1.5m×1.5m,矩形布置;防滲標(biāo)準(zhǔn)均滿(mǎn)足設(shè)計(jì)規(guī)范要求。
(2)固結(jié)灌漿的設(shè)計(jì)施工技術(shù)要求及規(guī)范原則
在表孔溢洪洞拱形一周布置固結(jié)灌漿孔,孔排、距為3.0m×3.0m;孔深深入基巖4m,矩形布置;防滲標(biāo)準(zhǔn)均滿(mǎn)足設(shè)計(jì)規(guī)范要求。固結(jié)灌漿施工依據(jù)“環(huán)間分序,環(huán)內(nèi)加密”的原則,從下游向上游隔排施工。環(huán)間分兩序,環(huán)內(nèi)分兩序,即先進(jìn)行Ⅰ序環(huán)的Ⅰ序孔,然后進(jìn)行Ⅰ序環(huán)的Ⅱ序孔,再進(jìn)行Ⅱ序環(huán)的Ⅰ序孔,最后進(jìn)行Ⅱ序環(huán)的Ⅱ序孔施工。
(3)回填灌漿孔施工工藝流程
布孔—鉆孔—鉆孔沖洗—灌漿—封孔
(4)固結(jié)灌漿孔施工工藝流程
布孔—鉆孔—鉆孔沖洗—壓水試驗(yàn)—灌漿—封孔
3施工質(zhì)量保證措施
3.1漿液質(zhì)量控制
灌漿施工前,應(yīng)對(duì)水泥進(jìn)行檢驗(yàn),檢驗(yàn)結(jié)果應(yīng)滿(mǎn)足規(guī)范要求。灌漿施工過(guò)程中,還應(yīng)隨時(shí)抽檢,受潮結(jié)塊的水泥不能用于灌漿;同時(shí)還應(yīng)抽測(cè)漿液的比重,采用經(jīng)檢驗(yàn)合格的液體密度計(jì)進(jìn)行檢測(cè),不符合要求的水泥漿不能用于灌漿。
3.2灌漿方法及灌漿壓力
灌漿采用孔口循環(huán)、孔內(nèi)純壓式的方法進(jìn)行全孔一次性灌漿法,灌漿機(jī)采用BW-250型泥漿泵壓送漿液。止?jié){塞采用擠壓式機(jī)械塞,灌漿管采用高壓鋼編管。灌漿壓力按設(shè)計(jì)及規(guī)范要求執(zhí)行,回填灌漿采用0.3~0.4MPa;固結(jié)灌漿采用0.3~0.5MPa。
3.3灌漿結(jié)束及封孔
回填灌漿在達(dá)到設(shè)計(jì)壓力的情況下,單位吸漿量每分鐘小于等于0.4L時(shí),再延續(xù)30min。在每個(gè)灌漿孔全孔灌漿結(jié)束后,應(yīng)對(duì)灌漿孔進(jìn)行封孔。采用壓力灌漿封孔法對(duì)基巖部分進(jìn)行封孔, 封孔壓力采用該孔段的灌漿壓力。封孔時(shí)將射漿管下入距孔底約0.5 m處,用泥漿泵壓入0.5:1的濃水泥漿,將孔內(nèi)的水和稀漿全部置換出來(lái),待孔口返出濃漿時(shí)停止注漿,安裝止?jié){塞,繼續(xù)灌注0.5:1的濃漿,進(jìn)行壓力灌漿封孔;頂拱封孔和水平孔封孔采用壓力灌漿封孔法對(duì)基巖部分進(jìn)行封孔,封孔壓力采用該段灌漿壓力。用泥漿泵壓入0.5:1的濃漿進(jìn)行壓力封孔。砼部分采用1:1的水泥砂漿進(jìn)行封孔,除頂拱以外的基本孔用1:1的水泥砂漿封孔�？卓诓糠钟帽樯皾{封孔抹平即可。
固結(jié)灌漿封孔標(biāo)準(zhǔn)和回填灌漿相同。
4施工效果檢查
4.1外觀檢查
每個(gè)單元工程灌漿全部結(jié)束后,立即整理資料,報(bào)送至監(jiān)理部,由監(jiān)理工程師布設(shè)檢查孔,檢查孔的孔數(shù)不低于灌漿孔總數(shù)的5%。
回填灌漿檢查孔在各單元灌漿結(jié)束3~7d后進(jìn)行,采用自上而下一段鉆孔壓漿試驗(yàn)方法進(jìn)行,壓漿實(shí)驗(yàn)采用單孔注漿試驗(yàn)。向檢查孔注入2:1的水泥漿,在規(guī)定灌漿壓力下,開(kāi)始10min的注入量應(yīng)不大于10L,否則應(yīng)采取補(bǔ)強(qiáng)措施。最后對(duì)檢查孔進(jìn)行灌漿和封孔。
固結(jié)灌漿檢查孔在各單元灌漿結(jié)束3~7d后進(jìn)行,立即整理資料,報(bào)送至監(jiān)理部,由監(jiān)理工程師布設(shè)檢查孔,檢查孔的孔數(shù)不低于灌漿孔總數(shù)的5%。采用單點(diǎn)法常規(guī)壓水試驗(yàn),并輔以巖體聲波測(cè)試,檢查孔壓水試驗(yàn)透水率值應(yīng)不大于3Lu。
4.2檢驗(yàn)檢測(cè)
檢查孔按灌漿孔總數(shù)5%以上布設(shè),根據(jù)壓水試驗(yàn)結(jié)束均小于設(shè)計(jì)防滲標(biāo)準(zhǔn)3Lu,均滿(mǎn)足和符合設(shè)計(jì)規(guī)范要求。
4.3質(zhì)量檢驗(yàn)結(jié)果
0+015.086~0+139.055共計(jì)4個(gè)回填灌漿單元工程,檢查孔14個(gè),單孔注漿試驗(yàn)14段,通過(guò)質(zhì)量檢查,14段壓水試驗(yàn)的透水率值均小于3L(最大值8.7L,最小值2L,平均值6.63L)。
0+015.086~0+139.055和0+677.50~0+698.663共計(jì)7個(gè)固結(jié)灌漿單元工程,檢查孔42個(gè),壓水試驗(yàn)54段,通過(guò)質(zhì)量檢查,54段壓水試驗(yàn)的透水率值均小于3Lu(最大值2.91Lu,最小值0.11Lu,平均值1.42Lu)。0+015.086~0+139.055共計(jì)4個(gè)回填灌漿單元工程,檢查孔14個(gè),單孔注漿試驗(yàn)14段,通過(guò)質(zhì)量檢查,14段壓水試驗(yàn)的透水率值均小于3L(最大值8.7L,最小值2L,平均值6.63L)。
5灌漿效果分析
5.1回填灌漿資料分析
分析單位注入量資料,從回填灌漿各次序孔灌漿成果資料看:其回填灌漿基巖灌漿總進(jìn)尺884.09 m,平均單位注入面積7.45kg/m2。Ⅰ序基巖灌漿總進(jìn)尺357 m,平均單位注入面積7.77kg/m2。Ⅱ序基巖灌漿總進(jìn)尺527.09 m,平均單位注入面積7.14kg/m2。Ⅰ、Ⅱ序呈遞減趨勢(shì),遞減率40.4%.
回填檢查孔基巖灌漿總進(jìn)尺8.07 m,最大單位注入面積4.2kg/m2,最小單位注入面積1.15kg/m2,平均單位注入面積2.46kg/m2。較基本孔減少68.3%。
5.2固結(jié)灌漿資料分析
透水率資料分析,固結(jié)灌漿前壓水試驗(yàn)46段,透水率最大值435.2Lu,透水率最小值4.1Lu,平均值為13.97Lu。
固結(jié)檢查孔壓水試驗(yàn)54段,透水率最大值2.91Lu,透水率最小值0.11Lu,平均值為1.42Lu。均滿(mǎn)足和符合設(shè)計(jì)規(guī)范要求,且較灌漿前透水率減少92.4%。
單位注入量資料分析,固結(jié)灌漿各次序孔灌漿成果資料看:其固結(jié)灌漿基巖灌漿總進(jìn)尺4 077.63m,最大單位注入量為22 483.06kg/m2,平均單位注入量42.34kg/m2。Ⅰ序基巖灌漿總進(jìn)尺1 966.98m,平均單位注入量51.51kg/m2。Ⅱ序基巖灌漿總進(jìn)尺2 110.65m,平均單位注入量33.79kg/m2。Ⅰ、Ⅱ序呈遞減趨勢(shì),遞減34.6%。
5.3單元工程質(zhì)量評(píng)定
表孔溢洪洞灌漿共計(jì)11個(gè)單元。其中回填灌漿優(yōu)良單元工程4個(gè),固結(jié)灌漿優(yōu)良單元工程7個(gè),通過(guò)質(zhì)量檢查評(píng)定,回填和固結(jié)灌漿質(zhì)量均達(dá)到優(yōu)良標(biāo)準(zhǔn),其中優(yōu)良單元工程11個(gè),合格率100%,優(yōu)良率100%。透水率資料分析,固結(jié)灌漿前壓水試驗(yàn)46段,透水率最大值435.2Lu,透水率最小值4.1Lu,平均值為13.97Lu。
5.4灌漿效果分析
通過(guò)對(duì)回填灌漿及固結(jié)灌漿的資料綜合分析,其均符合設(shè)計(jì)規(guī)范技術(shù)要求的灌漿規(guī)律,在隧洞灌漿施工過(guò)程中效果非常明顯,各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均滿(mǎn)足設(shè)計(jì)規(guī)范要求。
6結(jié)語(yǔ)
通過(guò)本工程實(shí)踐表明隧洞灌漿基礎(chǔ)防滲處理技術(shù),在水利工程隧洞灌漿施工過(guò)程中效果非常明顯,適應(yīng)性強(qiáng)。由于水泥灌漿的效果比較可靠,成本比較低廉,結(jié)石強(qiáng)度不高,故多用于砂礫層的防滲灌漿。
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