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        水利工程防滲技術(shù)的應(yīng)用分析

        2013-08-15 00:49:58
        黑龍江水利科技 2013年1期
        關(guān)鍵詞:礫石防滲墻壩體

        王 新

        (巴州水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)院,新疆 庫爾勒 841000)

        水利工程擔(dān)負(fù)著農(nóng)田灌溉、工業(yè)生產(chǎn)、日常用水和水災(zāi)防治等重要使命,因此水利工程的建設(shè)和運(yùn)行質(zhì)量非常關(guān)鍵。

        我國(guó)地廣人多,水利工程不但種類繁多且分布廣泛。水利工程的安全、有效運(yùn)行,不僅是國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)的保障,也是維護(hù)人們正常、穩(wěn)定生活的需要。

        在水利工程中,防滲一直是水利工程的重點(diǎn)和難點(diǎn)問題,雖然目前的防滲技術(shù)越來越先進(jìn),防滲材料越來越高級(jí),但是實(shí)際防滲的效果卻存在很大差異,面對(duì)目前水利工程普遍的防滲難題,我們有必要對(duì)各種防滲技術(shù)進(jìn)行剖析,并對(duì)防滲技術(shù)具體的實(shí)施和應(yīng)用進(jìn)行深入探討。

        1 防滲墻技術(shù)的應(yīng)用分析

        在水利工程中防滲墻是一種比較重要的垂直防滲技術(shù),通常要求防滲墻墻體的厚度要小、滲透系數(shù)也要小,并且還需要其具有一定的耐久性和經(jīng)濟(jì)性。

        隨著科技的進(jìn)步,防滲墻技術(shù)也取得了飛速的發(fā)展,目前應(yīng)用于水利工程中的防滲墻種類較多,比較常見的有多頭深層攪拌防滲墻、射水法防滲墻、鋸槽法防滲墻以及鏈斗法防滲墻等[1]。下面我們就幾種防滲墻的具體應(yīng)用進(jìn)行介紹。

        1.1 多頭深層攪拌防滲墻[2]

        這種防滲墻技術(shù)主要是采用多頭深層攪拌樁機(jī)來進(jìn)行多頭鉆進(jìn),并將水泥土噴射到土體的內(nèi)部,然后進(jìn)行均勻攪拌,進(jìn)而達(dá)到土體與水泥漿均勻混合,并形成一排水泥土樁,然后再將各攪拌樁進(jìn)行搭接,最終形成一道嚴(yán)密的水泥土防滲墻。

        防滲墻中,由于水泥的滲透系數(shù)較小,通常在10 cm/s以下,所以能夠有效的起到防滲作用。

        在水利工程中,多頭深層攪拌防滲墻通常應(yīng)用在砂土、黏土、砂礫層或者淤泥層的防滲工程中。多頭深層攪拌防滲墻的防滲效果比較明顯,且施工方便,成本較低,非常適合在水利工程中進(jìn)行推廣。

        1.2 鋸槽法防滲墻

        此種方法主要是依靠鋸槽機(jī)的刀桿以一定的傾斜角度上下反復(fù)的切割土體,并且邊切割邊向前移動(dòng)開槽,通常鋸槽機(jī)的移動(dòng)速度應(yīng)該保持在0.8~1.55 m/h。被切割下來的土體通過循環(huán)排渣的方式被排出鋸槽外。成槽以后采用泥漿進(jìn)行護(hù)壁,并澆筑混凝土,使其形成大約0.2~0.3 m的連續(xù)防滲墻體。

        通常鋸槽機(jī)可由行走底盤、動(dòng)力及傳動(dòng)系統(tǒng)、刀桿和支架的加壓系統(tǒng)、排渣系統(tǒng)以及起重系統(tǒng)等組成。鋸槽法形成的防滲墻寬度在0.2~0.5 m,其深度最多可達(dá)40 m。

        在水利工程中,鋸槽法防滲墻通常適用于黏土、砂土和卵石粒徑較小的砂礫石地區(qū)。鋸槽法具有連續(xù)成墻、機(jī)械化施工效率高、成墻質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn)。

        另外,鋸槽法防滲墻還可以根據(jù)不同的防滲要求,采用自凝灰漿、固化灰漿等不同材料,形成不同抗?jié)B指標(biāo)的防滲墻。

        1.3 射水法防滲墻[3]

        射水法防滲墻的成墻設(shè)備有造孔機(jī)、混凝土澆筑機(jī)和攪拌機(jī)等。這種方法需要通過造孔機(jī)的噴嘴射出高壓、高速的水流來對(duì)土體進(jìn)行切割。并在成型器上下反復(fù)運(yùn)行切割修整后,使孔壁的光滑程度達(dá)到要求。然后邊循環(huán)出渣邊泥漿護(hù)壁。

        形成規(guī)定要求的槽孔以后,將攪拌機(jī)攪拌完成后的混凝土進(jìn)行澆筑,進(jìn)而形成一道混凝土防滲墻。

        射水法形成的防滲墻厚度通常為0.22~0.45 m,深度可達(dá)到30 m左右。此種方法適用于黏土、砂土以及砂礫石地層。近年來,射水法在我國(guó)的水利工程中應(yīng)用頻率較高,它對(duì)于堤防具有較好的加固效果,因此具有較好的應(yīng)用前景。

        1.4 鏈斗法防滲墻

        鏈斗法防滲墻是采用鏈斗式開槽機(jī)排樁上的旋轉(zhuǎn)鏈斗來取土,將排樁傾斜下放到成墻深度以后,開槽機(jī)邊向前移動(dòng)邊開槽,并采用水泥漿護(hù)壁,然后進(jìn)行混凝土澆筑。

        鏈斗法防滲墻的深度通??蛇_(dá)到10~15 m,其寬度通常在16~50 cm。這種防滲墻技術(shù)適用于黏土層、砂土層或者砂礫石層中,但要求砂礫石中的粒徑必須小于槽的寬度,且礫石的含量在30%以內(nèi)。

        1.5 薄型抓斗防滲墻

        薄型抓斗式防滲墻可采用斗寬為0.3 m的薄型抓斗機(jī)進(jìn)行開槽,然后泥漿護(hù)壁,最后進(jìn)行混凝土澆筑。薄型抓斗成型的防滲墻深度能夠達(dá)到40 m。

        2 灌漿防滲技術(shù)

        灌漿防滲技術(shù)主要是依靠氣壓或者液壓,將水泥漿等能夠固化的漿液送入到地層當(dāng)中,以改善地層的物理力學(xué)性質(zhì),提高地層的防水抗?jié)B能力。

        在水利工程中通常應(yīng)用的是壩體劈裂灌漿、高壓噴射灌漿、壩基礫石層防滲帷幕灌漿等。

        2.1 土壩壩體劈裂灌漿法[4]

        在水利工程中土壩壩體劈裂灌漿技術(shù)對(duì)于處理壩體的防滲非常重要。這種技術(shù)應(yīng)用了壩體的應(yīng)力分布規(guī)律,沿著壩體的軸線進(jìn)行單排的布孔,然后采用漿泵將漿液注入到孔內(nèi)。

        它采用水力控制性地劈裂壩體,使所有與劈裂縫連通的裂縫和漏洞等隱患被堵塞或者切斷,進(jìn)而形成一道連續(xù)的防滲墻體。并且這種方法也能夠使泥漿和壩體產(chǎn)生相互擠壓和滲透作用,對(duì)壩體的應(yīng)力分布也起到了改善的作用,使壩體能夠更加穩(wěn)定。

        在應(yīng)用土壩壩體劈裂灌漿技術(shù)時(shí),應(yīng)根據(jù)壩體條件和裂縫情況的不同進(jìn)行針對(duì)性的處理。如果壩體的裂縫均勻分布在局部區(qū)域,可采用局部灌漿的方法進(jìn)行處理;如果壩體的整體質(zhì)量較差,且存在各種貫通性裂縫,則必須進(jìn)行全線的劈裂灌漿處理。

        土壩壩體劈裂灌漿技術(shù)在我國(guó)的很多水利工程中,均得到了有效的應(yīng)用。從目前的應(yīng)用效果上來看,全線劈裂灌漿技術(shù)的防滲效果比較明顯,壩體的密實(shí)度也得到了全面的提高。

        2.2 高壓噴射灌漿技術(shù)[5]

        這種技術(shù)主要是依靠鉆桿端噴嘴所噴射出的高壓水泥漿,來與土體均勻混合,然后形成一道水泥土加固防滲體。高壓噴射時(shí),漿液或者水從噴嘴里被高壓噴射出來,并沖擊破壞土層,使?jié){液與土顆粒充分混合,在土體中形成固結(jié)體。

        根據(jù)噴射方式的不同,高壓噴射灌漿可分為旋噴、定噴及擺噴。采用高壓旋噴方式所形成的旋噴樁,可廣泛應(yīng)用于基坑加固及防水工程中;采用定噴和擺噴的灌漿形式可應(yīng)用在板墻防滲工程中。

        目前在水利工程中應(yīng)用比較頻繁的是高壓旋噴技術(shù),它適用于淤泥土層、流塑、軟塑或者可塑性黏土、粉土、砂土、黃土等土層中。采用高壓旋噴灌漿施工技術(shù)時(shí),如果土中的石塊粒徑過大,地下水流速過大或存在植物根莖等雜物時(shí),則應(yīng)該做好現(xiàn)場(chǎng)的噴射試驗(yàn),以確定其適用性。

        高壓噴射灌漿技術(shù)具有可控性好、連接性強(qiáng)、施工靈活等優(yōu)點(diǎn),但這種方法對(duì)土層的要求較高所以處理時(shí)應(yīng)該注意。

        2.3 卵礫石層帷幕灌漿技術(shù)

        這種技術(shù)與在普通土層進(jìn)行灌漿有所不同,它所采用的灌漿材料為黏土與水泥混合漿液,適用于卵礫石層。由于在卵礫石層中鉆孔比較困難,所以可采用循環(huán)鉆灌閥跟管灌漿、套閥灌漿或者打管灌漿的方式。

        受到卵礫石層的條件限制,很難控制好填充漿液的灌漿范圍,所以為了使灌漿效果更加明顯,通常采用的是3排以上灌漿孔的形式。

        因?yàn)槁训[石層灌漿在實(shí)際施工中很容易受地層條件的限制,在工程中應(yīng)用的范圍有限,通??蓪⑦@種方法作為補(bǔ)充防滲的手段,這樣既能解決防滲問題,又可節(jié)省工程用料。

        2.4 控制性灌漿技術(shù)

        控制性灌漿技術(shù)是一種比較先進(jìn)的防滲加固技術(shù),它是對(duì)傳統(tǒng)灌漿技術(shù)的一種改進(jìn)。通??刂菩怨酀{所使用的主要材料為水泥,并根據(jù)地層條件的不同,選擇一些有針對(duì)性的材料作為輔料。

        依據(jù)地層條件的不同,可分別摻加入砂、纖維等材料,來改善漿液的物理性能,加強(qiáng)了材料的抗水流沖擊能力,提高其防滲效果??刂菩怨酀{技術(shù)能夠有效控制漿液在土體中的擴(kuò)張問題,并且能夠得到非常好的防滲效果。

        我國(guó)近年來廣泛的將此項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用于堤防、圍堰和壩體基礎(chǔ)當(dāng)中,對(duì)于解決大孔洞和高流速水流條件下的防滲問題效果非常明顯。

        3 結(jié)論

        水利工程中的防滲技術(shù)比較復(fù)雜,工程中許多地方都會(huì)應(yīng)用到防滲技術(shù),所以對(duì)各種防滲技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)性的研究非常必要。雖然防滲技術(shù)的施工工藝正在不斷的改進(jìn)和完善,但是根本的防滲問題仍然存在,在實(shí)際工程中采用何種防滲技術(shù)、何種施工工藝仍然需要廣大從業(yè)者不斷的累積經(jīng)驗(yàn)和深入探索。

        [1] 曾金拔.芻議水利工程中的防滲施工技術(shù)[J].黑龍江水利科技,2012,40(7):117-118.

        [2] 李賢業(yè).多頭深層攪拌防滲墻技術(shù)(水泥土加固法)在實(shí)踐中的應(yīng)用[J]. 科技資訊,2009,5(2):154-155.

        [3] 張庭志.射水法防滲墻施工的應(yīng)用[J].云南水力發(fā)電,2002(Z1):71-73.

        [4] 盧超.土壩壩體與堤壩地基劈裂灌漿防滲技術(shù)[J]. 水利與建筑工程學(xué)報(bào),2003,1(1):13-15.

        [5] 彭德釗,王松鶴.高壓噴射技術(shù)新工藝試驗(yàn)及應(yīng)用[J].人民黃河,1995(02):57-58.

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