王海 徐峰
摘要:堤體劈裂灌漿的理論基礎(chǔ)是水力劈裂原理,即向土體內(nèi)的孔內(nèi)壓水或灌漿時(shí),作用在孔壁上的徑向壓力引起孔的擴(kuò)張,使孔壁土體受劈裂擠應(yīng)力,而當(dāng)這些應(yīng)力超過土體的抗拉強(qiáng)度時(shí),就會(huì)在土體內(nèi)產(chǎn)生一些裂縫,這種裂縫的產(chǎn)生過程稱之為水力劈裂。通過灌漿將壩體內(nèi)的裂縫、空洞、空隙等用泥漿充填密實(shí),最終在堤防軸線方向形成一道或數(shù)道粘土帷幕來減小滲透,從而達(dá)到防滲加固的目的,這種施工過程稱之為劈裂灌漿。
關(guān)鍵詞:堤防;布孔;造孔;堤體劈裂灌漿
中圖分類號(hào):TV543 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1009-2374(2012)03-0118-02
劈裂灌漿在堤防加固和水庫壩體加固中應(yīng)用比較廣泛,筆者從事水利工程施工20多年,經(jīng)歷過連云港市東??h水庫除險(xiǎn)加固工程多個(gè)標(biāo)段的灌漿施工,在此淺談一下劈裂灌漿的施工工藝及注意事項(xiàng),與同行共勉。
一、劈裂灌漿施工工藝
灌漿的主要工序有施工準(zhǔn)備、放線布孔、造孔、制漿、灌漿和封孔等。
灌漿施工前先做灌漿試驗(yàn),觀測灌漿壓力、吃漿量及泥漿容重、壩體位移和裂縫等。試驗(yàn)結(jié)束后分析資料,總結(jié)經(jīng)驗(yàn),修改參數(shù),完善和熟練灌漿
工藝。
(一)布孔
灌漿孔的布置根據(jù)設(shè)計(jì)要求和施工要求進(jìn)行,孔道可采用單排也可多排,視堤防的頂寬決定,放樣同時(shí)測量孔口高程。灌漿孔可分2序、3序,如果在施工中灌完第三序孔以后,裂縫仍未連起來,還可布置第四序,孔距仍為上序孔之半;孔深一般控制在堤基下2m左右。較松散的堤體一般第二序孔即可連通,不需再布置第三序孔。
(二)造孔
采用造孔機(jī)按設(shè)計(jì)深度和實(shí)測壩頂高程造孔,造孔前調(diào)整機(jī)架底盤水平,以保證所造孔的垂直度,垂直度誤差要求≤2%,注漿孔直徑為50mm,孔口阻漿蓋深度不小于50cm?,F(xiàn)場操作工根據(jù)布孔標(biāo)志,組織人員實(shí)施,并認(rèn)真做好記錄。
(三)制漿、注漿
1.土料、水的選擇。施工前備用的灌漿土料取樣送至具有相應(yīng)資質(zhì)的實(shí)驗(yàn)室,進(jìn)行相關(guān)指標(biāo)檢驗(yàn)。選擇符合技術(shù)要求的取土區(qū)的土質(zhì)。制漿水取自無污染的不含過量雜質(zhì)的淡水。
2.制漿、灌漿同步進(jìn)行。同時(shí)進(jìn)行攪漿、篩漿、拌漿,確保漿液無沉淀、無雜物、不堵塞。供水、供料及操作工與孔口記錄人員隨時(shí)保持聯(lián)絡(luò),并服從孔口記錄人員的指揮,保證所制漿液優(yōu)質(zhì)、連續(xù)供應(yīng),灌漿各項(xiàng)指標(biāo)按設(shè)計(jì)要求控制。
3.灌漿時(shí)先灌第一序孔,再灌第二序孔第三孔序,孔序的間距視具體情況決定。灌漿開始先用稀漿(比重1.2g/cm3左右),待堤身劈開后用濃漿(比重1.5~1.6g/cm3)進(jìn)行灌注,并認(rèn)真記錄灌注不同比重漿液的時(shí)間。
(四)灌漿壓力控制
灌漿壓力不僅與堤身質(zhì)量有關(guān),而且還與堤身的斷面尺寸、灌漿部位、泥漿濃度及漿量有關(guān),灌漿過程中壓力不是恒定不變的,初始階段表現(xiàn)壓力上升,形成劈縫以后,泥漿迅速進(jìn)入縫隙中,孔口壓力迅速下降,當(dāng)縫內(nèi)泥漿充滿時(shí),孔口壓力又開始回升。所以,灌漿壓力要通過灌漿試驗(yàn)來確定。
(五)灌漿歷時(shí)、復(fù)灌次數(shù)、復(fù)灌時(shí)間間隔
劈裂灌漿時(shí),在一定時(shí)間內(nèi)劈縫寬度由小到大逐步劈開。實(shí)踐證明,若時(shí)間太短,一是不能充分發(fā)揮堤體的壓縮回彈作用,造成漿體析水固結(jié)慢、強(qiáng)度低;二是由于漿液的析水作用,一般固結(jié)體均有不同程度的收縮,使固結(jié)體頂部出現(xiàn)一個(gè)凹穴,容易造成加固地基與建筑物基礎(chǔ)結(jié)合不緊密或脫空現(xiàn)象。一般每序孔的灌注相隔時(shí)間不小于三天,復(fù)灌次數(shù)不少于5次,每次相隔時(shí)間不小于1d。在灌漿方法上要“少灌多復(fù)”。灌漿壓力應(yīng)逐步增大,當(dāng)接近允許最大值時(shí),應(yīng)立即停灌,更換灌漿孔。
(六)灌漿觀測
灌漿觀測項(xiàng)目包括常規(guī)項(xiàng)目和特殊項(xiàng)目。常規(guī)項(xiàng)目有表面變形、內(nèi)部應(yīng)力及滲流觀測等,特殊項(xiàng)目有土壩壩體位移、灌漿壓力、裂縫、冒漿及泥漿固結(jié)觀測等。
(七)終灌標(biāo)準(zhǔn)及封孔
1.最后一次復(fù)灌時(shí),當(dāng)漿液升至孔口附近,在一定的壓力下,經(jīng)連續(xù)復(fù)灌3次不再吃漿時(shí),即可終止灌漿。
2.每孔灌完后進(jìn)行封孔,拔出注漿管,抽出清水,注滿比重大于1.7g/cm3的稠漿,直到漿面升至堤頂不再下降為止。最后表層用粘土夯實(shí)。
二、灌漿中易出現(xiàn)的問題和措施
根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)可知,注漿期間經(jīng)常出現(xiàn)裂縫、冒漿、串漿情況,對(duì)此將及時(shí)加以處理,以確保注漿
質(zhì)量。
(一)裂縫處理
縱裂縫:如果是濕裂縫(特征為一般不太寬,產(chǎn)生裂縫后發(fā)展很慢)可繼續(xù)灌漿。如果是劈裂縫,應(yīng)加強(qiáng)觀測,當(dāng)裂縫發(fā)展到控制寬度應(yīng)立即停止灌入,待裂縫基本閉和后再灌。
橫向裂縫:當(dāng)壩面出現(xiàn)橫向裂縫時(shí),應(yīng)立即停灌檢查。如果裂縫深度較淺,可以在裂縫上方開挖后用粘土回填夯實(shí)后形成封閉漿蓋,再繼續(xù)灌漿。如果裂縫較深,可用稠漿灌入裂縫,先灌上游,再罐下游。
(二)冒漿處理
壩身注漿時(shí)冒漿原因不同處理方法也不同,孔口附近和壩坡冒漿可能有洞穴、塊石縫,這時(shí)將視冒漿量的大小而采取不同方法,冒漿量小可開挖冒漿口用粘土回填夯實(shí),同時(shí)加大漿液的稠度和容重,冒漿量大就立即停灌。孔口冒漿是孔口阻漿蓋未做好,必須重新做好阻漿蓋。當(dāng)出現(xiàn)白蟻洞冒漿,將先在冒漿口壓砂堵塞洞口,用粘性土料回填夯實(shí)。
(三)串漿處理
當(dāng)?shù)谝恍蚩坠酀{時(shí),發(fā)現(xiàn)相鄰孔串漿,必須加強(qiáng)觀測、分析,如確認(rèn)對(duì)壩體安全無影響,灌漿孔和串漿孔同時(shí)灌注,如不宜同時(shí)注漿,可用木塞堵住串漿孔然后繼續(xù)灌漿。當(dāng)灌漿后期,相鄰孔串漿,說明已形成連續(xù)的泥墻,可減少1次灌漿量。
三、試驗(yàn)坑的開挖
灌漿結(jié)束后,以灌漿布孔方向?yàn)橹行拈_挖探坑,檢查帷幕形成情況,每400米開挖一個(gè)探坑,探坑尺寸為L*b*h=3*2*2m。開挖時(shí)筑坡踏步以利于人員進(jìn)出,垂直布孔方向的探坑面削平,便于清晰觀測灌漿效果。
以上只是筆者對(duì)劈裂灌漿施工的一些個(gè)人認(rèn)識(shí),不足之處請(qǐng)同行指正。
(責(zé)任編輯:劉晶)