防渗截渗技术在水利工程堤防加固处理工程中的应用

1、防渗截渗技术在水利工程堤防加固处理工程中的应用    作者：常飞      毕业论文   2012-1-3 14:14:43    【摘要】:结合工程实例,对某河道工程南、北两岸江堤渗漏针对性采取高压喷射灌浆法和粉喷桩+高压喷射灌浆法加固处理进行了分析,并对防渗成墙质量检测进行了介绍。关键词：水利工程;防渗墙;高压喷射灌浆;检测1工程概况某河道南、北二处堤防按50年一遇标准筑堤,长度分别为168 m和230 m,顶宽12 m1

2、5 m,临水坡13,背水坡12.5,正常水位时堤外大面积沼泽化,同时堤防部分为中粗砂填筑防渗能力差,高水位运行时有因渗透而发生破坏的可能,严重影响防洪大堤安全,因此必须对此采取截渗施工进行防渗加固处理。2地质状况分析工程区域内为河流冲积物堆积而成,上部为中粗砂、黏土、砂石,下部为卵砾石含中粗砂及土层,堆积物中卵石含量较高,达10% 70%而且砾径较大,最大10 cm以上,厚度一般大于10 cm,是良好的透水层。根据地层出露情况和钻孔揭露情况,覆盖层主要为中粗砂及粗砂夹卵砾石层,下伏基岩主要为白石质灰岩、石灰岩,局部出现断层角砾岩。其中中粗砂及粗砂夹卵砾石层为该区域的主要渗漏通道。本次坝基截渗因

3、在河床主要为粗砂夹卵砾石层,所以设计采用两管法高压喷射灌浆;西岸堤防选用粉喷桩(即多头小直径深层搅拌桩)高喷灌浆相结合的,即中粗砂覆盖层采用粉喷桩,中粗砂夹卵砾石层采用高压喷射灌浆方法。3高压喷射灌浆防渗施工工艺3.1高压喷射灌浆试验及施工参数由于高喷是在粗砂夹卵砾石层中进行的,根据建设、设计、监理、施工及质检共同分析研究确定在南岸河床内做围井试验,底到岩石,用5孔采用摆喷的办法围成一个井, 21 d后开挖围墙连接很好,并做抽水试验,效果很好。根据围井试验成果,经设计监理同意后,堤基施工参数采用以下数据: 河床因水较多,采用两管法施工,以旋喷为主;固化剂采用425#普通硅酸盐水泥;纯水泥浆液比

4、重1.411.38;浆压35 MPa;供浆量75 l/min80 l/min;气压0.7MPa;供气量0.8 m3/min1.5 m3/min;旋喷提升速度8 cm /min;钻孔,孔斜率小于0.5%,孔立偏差小于2 cm;防渗及物理力学性能指标:墙体渗透系数A×10-6cm /s, 13.2高喷灌浆施工3.2.1施工参数布孔方式常用方格形、梅花形和六角形(见图1);本工程高压喷射灌浆孔布置为单排孔,孔距1.5 m1.8 m,部分采用方格形布孔,防渗墙为折线搭接,嵌入基岩0.2 m0.5 m。图1程常规灌浆孔布置方式3.2.2主要施工设备钻孔用地质150钻机。高喷设备主要有: YGP

5、-5型高喷台车, QB-50型高压泥浆泵, 3LC1-15/6型空压机,灰浆搅拌机、比重记等。3.2.3施工材料采用强度等级为32.5MPa的普通硅酸盐水泥,水泥新鲜无结块,通过0.08 mm方孔筛余量5%,水泥在使用前应做质量检测,以防堵喷嘴;搅拌水泥浆所用的水应符合混凝土拌合用水要求;高喷采用两管法(浆气),浆液比重为1.411.38,水泥浆随配随用,并应过滤,浆液温度控制在540范围内,一次浆液使用时间应控制在4h内表1高压喷射灌浆参数一览表3.2.4施工方法及质量控制图2施工工艺流程图1)钻孔,由现场技术人员确定施工孔号和木桩,钻机就位做好钻孔前的准备工作,整平测斜孔位偏差要小于或等于

6、5 cm,整平后开机钻孔,并量好孔深,以便先灌浆管时有数。2)确定入岩深度以便使岩石及以上0.5 m范围内,根据设计采用旋喷灌浆。3)钻孔采用泥浆循环固壁,因在沙砾石内钻进,为防塌孔泥浆要浓稠。4)终孔测斜合格后,高喷台车就位,根据孔深量取喷射管长度,下管前先用水气在孔外试喷,看是否有堵管现象,然后下管测量入孔后的余尺,确认是否下到孔底。高喷台车就位后调整喷射管的垂直度精度为0.2%。5)开挖导流槽沿轴线挖1 m宽、2 m3 m深的导槽,将废浆排入导槽,减少废浆乱排污染。6)下喷管后,按设计旋喷输入水泥浆液、压缩气,待泵压和气压升至设计位且孔口返浆比重1.3 g/cm3后,开始提升高喷管,按照

7、旋转和提升速度均速提升高喷管,进行自下而上旋喷灌浆到基岩以上0.5 m,再按摆喷参数进行摆喷作业。7)高喷整个过程有监理工程师旁站监理,按照确定的施工参数进行施工,发现异常情况现场处理。8)高喷完成后,用浓水泥浆液封孔后,移动喷车进行下一孔施工。3.2.5特殊情况处理在高喷灌浆中,冒浆量小于注浆量的20%,为正常现象,超过20%或者完全不冒浆时,应采取处理措施:1)当地层中有较大的空隙引起不冒浆时,应立即停止提升,降低浆压和气压,加浓浆液,必要时加入速凝剂,增大注浆量,填满空隙,待孔口返浆后,再继续摆喷。2)当冒浆量过大时,可通过提高喷射压力或适当缩小喷嘴孔径或加浓浆液密度,适当加快摆动和提升

8、速度,减少冒浆量。3)高喷灌浆因故中断时,应及时通知技术人员记录停浆深度,应将高喷管下沉至停喷点以下0.5 m,待恢复高喷灌浆后,再按要求正常作业;因故停机超过1h应对泵体和输浆管进行清洗;如果停机超过24h以上,在灌浆轴线上避开此孔,再在灌浆轴线外另加两孔喷到连接上一个和下一个孔,回到灌浆轴线上。4粉喷桩+高压喷射防渗墙施工工艺北岸堤防覆盖层上部为中粗砂,下部同河床为一样,为粗砂夹卵砾石,设计采用粉喷桩(即多头小直径深层搅拌桩)和高压喷射浆相结合的方案,即中粗砂覆盖层采用粉喷桩,中粗砂夹卵砾石层采用高压喷射灌浆,两种方案截渗搭接1 m。施工时,先进行粉喷桩,再进行高压喷射灌浆,高喷灌浆方法同

9、南向坝基一样。下面详细介绍粉喷桩防渗墙成墙工艺。4.1粉喷桩施工参数粉喷桩桩与桩之间搭接长不小于5 cm,施工单元搭接长度不小于10 cm,高压喷射防渗墙与粉喷桩段采用425#普通硅酸盐水泥,水灰比1.821,浆液比重1.364,钻径300 mm,二喷二搅,三序成墙71 350 cm,序间搭接150mm,最小成墙厚259.8 mm,水泥掺入比72%,渗透系数A×10-6cm /s (14.2主要设备粉喷桩主要由液化步履式底盘、井架、和导向减压机构以及钻机传动系统、钻具、液压系统、粉喷系统、电器系统等部分组成,具体有PH-5B粉喷桩机,带PJ4-3电子粉喷记录仪的粉喷机、空压机、水泥储

10、罐。4.3成墙工艺粉喷桩是通过机体的动力传动装置,带动主机上的几个并列的钻杆转动,并以一定的推动力使钻杆的钻头向土层推进到所需的深层,即松土钻进,然后提出搅拌至空口,在上述过程中通过水泥浆泵将水泥浆由高压输泵管输进钻杆经钻头喷入土体中,在钻进和提升的同时,水泥浆液和原土充分拌和完成一组桩,移动主机重复上述过程,形成连续的截渗墙体。4.4施工中注意的问题影响粉喷桩的质量因素很多,地质条件、土质条件、配方的合理性及施工方面等因素,为保证质量,施工中应注意以下几点:1)在钻机上安装测深仪,有效测量钻机的加固深度,以保证与高喷垂直搭接,摆喷0.5 m,旋喷0.5 m。2)发现粉喷量不足应整桩复打,复打

11、时粉喷量应不小于设计用量。3)遇到机械鼓掌等原因导致粉喷中断时需复打重叠段1 m。4)严禁在尚未喷粉的情况下进行钻杆钻进或提升作业。4.5质量检测试验与质量评价防渗墙质量检测主要包括开挖检查、围井抽注水试验、防渗墙体物理力学及日常检查观测。4.5.1水泥试验用普通硅酸盐425#水泥。分别对河床高喷右岸和搅拌桩所使用的水泥取样各一个,室内试验结果表明水泥质量符合国家标准。4.5.2桩体物理力学性能试验表2防渗墙室内物理力学性能检测右岸高喷板墙取样搅拌桩体对所取试样加工成型进行抗压强度渗透系数等物理力学性能测试,防渗墙体取样位置为坝基围井,在钻检查孔时,每隔一定深度取水泥结石,利用检查孔中的岩芯,

12、在室内进行物理力学性能试验,结果见表2。从表2中看出,墙体取样室内试验其渗透系数、弹性模量以及抗压强度均满足规定要求。4.5.3抽(注)水试验本工程共做了3个围井来检测防渗体的性体截渗效果,坝基采用抽水试验,西岸采取注水试验,由于围井板墙施工参数与防渗墙体施工参数一致,所以抽(注)水试验可将围井作为一个整体来测试,因为围井板墙深度已到基岩,忽略基岩渗水后,井内涌(渗)水量即为围井墙体的渗水量,通过计算,围井渗透系数K值满足设计要求。4.5.4墙体开挖检查右岸高喷开挖检查了4处,开挖深度2 m、5 m、2.5m、3 m。经现场检查:桩形清晰明显、墙体连续、搭接可靠,能与搅拌墙体紧密相连,无孔洞缝

13、隙,高喷墙体搭接均匀可靠,墙体连续性整体性好。搅拌桩开挖了7处,开挖长度2.5 m3 m。深度1.6 m2 m。经查看,粉喷桩桩身胶结良好,质地均匀、墙体完整、轮廓清晰、墙体搭接均匀、颜色一致、搅拌均匀、整体性好,无空洞蜂窝现象。坝基段高喷防渗墙因与上游铺盖连接施工,全段开挖深度1 m,经检查发现在有两高喷孔没搭接好,缝宽10cm,按有关要求进行补桩处理。其余各段板墙连续搭接良好。以上检测表明,本工程防渗截渗施工结果符合国家标准,高喷及粉喷桩防渗墙体物理力学指标满足设计要求,检查围井渗透系数符合设计要求,工程截渗透效果明显。5结语综上所述,高压喷射灌浆防渗和粉喷桩+高压喷射防渗墙施工不仅很好地解决了湘江大堤基础渗漏问题,同时在一定程度上对大堤起到了加固保护作用,且该方法施工效率高,综合经济效益好,以上经验可供同行参考。注：文章内的图表、公式请到PDF格式下查看