水利工程堤壩防滲加固技術(shù)
論文關(guān)鍵詞:水利工程,堤壩,防滲加固
論文摘要:多年來(lái),防滲加固問(wèn)題一直是水利工程施工中重要的環(huán)節(jié)。文章分析了堤壩工程出險(xiǎn)種類(lèi)及施工方案,對(duì)堤壩防滲加固技術(shù)進(jìn)行了探討。
多年來(lái),防滲加固問(wèn)題一直是水利工程施工中重要的環(huán)節(jié)。我國(guó)有許多水利堤壩需要進(jìn)行防滲處理,堤壩防滲加固尤為重要。因此,提高水利工程堤壩防滲加固技術(shù),對(duì)我國(guó)水利工程意義重大。水利論文發(fā)表期刊《內(nèi)蒙古水利》(雙月刊)創(chuàng)刊于1981年,由內(nèi)蒙古自治區(qū)水利科學(xué)研究院、內(nèi)蒙古自治區(qū)水利學(xué)會(huì)主辦宣傳水利事業(yè)的方針政策,工作任務(wù),信息動(dòng)態(tài),交流科技成果,經(jīng)驗(yàn)總結(jié)等編輯出版綜合性專(zhuān)業(yè)期刊《內(nèi)蒙古水利》,編輯出版內(nèi)蒙古水利史志等書(shū)刊,水利廳宣傳工作等。
1 堤壩工程出險(xiǎn)種類(lèi)及施工方案
1.1 水利工程堤防出險(xiǎn)的主要種類(lèi)
堤防出險(xiǎn)包括滲透破壞、滑坡、開(kāi)裂和沒(méi)治,其中以滲透破壞為主。滲透破壞主要表現(xiàn)為集中滲漏、管涌、流土、接觸沖刷、接觸流土。堤防滲透破壞險(xiǎn)情可分為三類(lèi):首先,堤身產(chǎn)生的險(xiǎn)情,主要是由于堤身物質(zhì)組成的不均勻性和填筑密實(shí)度的不均勻性造成的,如部分堤段堤身壤土為粉細(xì)砂、砂壤土或存在孔洞、裂縫等,主要表現(xiàn)為散浸、脫坡、漏洞、跌窩等。其次,堤身和堤基接觸帶產(chǎn)生的險(xiǎn)情,由于筑堤時(shí)未清基,堤身堤基接觸帶物質(zhì)較混雜。第三,堤基產(chǎn)生的險(xiǎn)情,主要是由于堤基存在透水性較強(qiáng)的砂層、砂壤土層所致。
1.2 水利工程中堤防防滲施工方案的選擇
首先,堤身的防滲處理,可采用截滲墻、錐探灌漿和劈裂灌漿等防滲體。必要時(shí)還可幫堤以加厚堤身或翻挖重新填筑堤身。其次,對(duì)于堤防截滲墻,關(guān)鍵是要采用薄墻和廉價(jià)的材料才能有效地降低工程造價(jià)。目前常用的開(kāi)槽法、深沉法、擠壓法造墻均可達(dá)到這一要求,其中深沉法造價(jià)最低,在墻深小于20m時(shí)最具競(jìng)爭(zhēng)力高噴法造墻價(jià)格相對(duì)較高,但在一些施工場(chǎng)地狹窄、地下降礙物較多時(shí),有較好的適應(yīng)性。第三,對(duì)于砂卵礫石含量較高粒徑較大的地層,則應(yīng)考慮采用沖擊鉆并配合其他開(kāi)槽方式成睹,當(dāng)然造墻成本也會(huì)大大提高根據(jù)堤防工程的特點(diǎn),對(duì)這類(lèi)地層險(xiǎn)工段的肪滲處理,也可考慮采用蓋重排水減壓反濾保護(hù)等其他措施。
2 堤壩工程防滲加固技術(shù)分析
2.1 混凝土防滲墻技術(shù)
2.3.1 高壓噴射防滲墻。高壓噴射防滲墻是借助于高壓射流沖擊擾動(dòng)壩基覆蓋層,同時(shí)灌入水泥漿,使?jié){液與被灌地層土顆粒摻混,形成防滲墻。
2.3.2 自凝灰漿防滲墻。自凝灰漿防滲墻是在塑性混凝土墻的基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的。使用水泥、膨潤(rùn)土并摻入少量緩凝劑制成“自凝灰漿,在凝固前可作為造孔中的固壁泥漿,完工后自行凝固,形成墻體起防滲補(bǔ)強(qiáng)作用。該技術(shù)在美國(guó)、法國(guó)等國(guó)家均已使用,我國(guó)尚處于起步階段。
2.3.3 垂直鋪塑。垂直鋪塑是利用鏈斗式挖槽機(jī),通過(guò)鏈條及鏈斗連續(xù)挖掘出渣,形成連續(xù)的槽孔,并用泥漿固壁,成槽后隨即輔設(shè)防滲薄膜,回填粘土。挖槽深度一般≤15m,槽寬為15~30cm。適用于砂壤土層,工效較高。
2.3.4 水泥土攪拌樁防滲墻。運(yùn)用深層攪拌樁機(jī)把水泥漿噴入土體并攪拌,使水泥與土體混合,經(jīng)水泥的水解、水化和離子交換等一系列反應(yīng),硬結(jié)成墻2002年長(zhǎng)江堤防防滲工程中被廣泛應(yīng)用,共造墻98×104m2,占總成墻面積的69%。其優(yōu)點(diǎn)是造價(jià)低(90~130元/平方米),設(shè)備輕便,墻厚為25~30cm時(shí),在深15m范圍內(nèi)墻體完整性較好。適用于細(xì)粒料的土砂層及含少量礫石的砂礫石層。
2.3.5 帷幕灌漿。帷幕灌漿是把一定配合比的具有流動(dòng)性和膠凝性的漿液,通過(guò)鉆孔壓入巖層裂隙中,經(jīng)膠結(jié)硬化后提高巖基的強(qiáng)度,改善巖基的整體性和抗?jié)B性。我國(guó)常采用孔口封閉灌漿法,隨著二灘、小浪底工程的建設(shè),國(guó)際上一些高效率的施工方法,如GIN灌漿法自下而上純壓式灌漿法等引進(jìn)我國(guó),促進(jìn)了我國(guó)灌漿技術(shù)的發(fā)展GIN法是前國(guó)際大壩會(huì)議主席、瑞土學(xué)者隆巴迪首先提出的。中國(guó)水利水電基礎(chǔ)工程局夏可風(fēng)在《地基處理新技術(shù)在水利水電工程中的應(yīng)用》一文中指出:GIN法的基本概念是,對(duì)任意孔段的灌漿,其能量消耗均為一個(gè)定值,這個(gè)能量消耗的數(shù)值近似等于該孔段最終灌漿壓力P與灌入漿液體積V的乘積PV,PV就叫作灌漿強(qiáng)度值,即GIN由于裂隙巖體灌漿時(shí),大裂隙常常注入量大而使用壓力小,細(xì)裂隙常常注入量小而使用壓力高因此,如果在各個(gè)灌漿段的全部灌漿過(guò)程中,都控制GIN為一常數(shù),就可以自動(dòng)地對(duì)開(kāi)敞的寬大裂隙限制其注入量,對(duì)可灌性差的致密地段提高灌漿壓力。GIN法灌漿自動(dòng)考慮了巖體地質(zhì)條件的實(shí)際不規(guī)則性,使得沿帷幕體的總注入漿量合理分布。GIN法在歐美一些國(guó)家的工程中應(yīng)用,取得了較好的效果。 2.2 堤壩灌漿防滲的幾種方法
2.2.1 高壓填充式灌漿法高壓填充式灌漿主要用于堤基基礎(chǔ)灌漿,亦用于堤身蟻穴、溶洞的填充。用于基礎(chǔ)灌漿時(shí),須用50m工程鉆機(jī)在需灌的堤段從堤頂鉆孔,孔距1.5~2.0m,孔深以鉆入基礎(chǔ)穿過(guò)砂層進(jìn)入礫石層2m左右為宜。灌漿時(shí)壓力一般為127.40~166.60kPa,套管下到填土層保證堤身干燥,基礎(chǔ)部分砂礫層灌入水泥漿,然后逐步提升到土層,以黃泥漿封孔。這種灌漿法主要用于治理因基礎(chǔ)不良而引起的管涌。用于填充蟻穴、溶洞時(shí),灌漿用30型鉆機(jī)先在蟻穴或溶洞周?chē)伎坠嗳肽酀{,形成包圍圈,然后進(jìn)行填充,則填滿為止。
2.2.2 低壓速凝式灌漿法。這種灌漿方法一般用于高危水位下?lián)岆U(xiǎn)堵塞管涌,它可根據(jù)管涌所處位置的地質(zhì)情況(即粘土層或砂礫層)分別采用30型鉆機(jī)或50型鉆機(jī)鉆孔,然后先向孔內(nèi)注入浸水后即膨脹的物質(zhì)(如黃豆、大米),再以小于49kPa的壓力徐徐向孔內(nèi)灌入加進(jìn)速凝劑水玻璃的水泥漿。注入膨脹物質(zhì)是為了加大管涌?jī)?nèi)阻力,減慢管涌?jī)?nèi)水流速度,防止水泥漿隨水流出;加入速凝劑,水泥漿能很快凝固而堵塞管涌。
2.2.3 劈裂式帷幕灌漿法。所謂劈裂式帷幕灌漿,主要用于加固堤身,防止堤身滲漏。其方法是根據(jù)堤壩曲直不同情況,用淺孔輕便鉆機(jī)或更簡(jiǎn)單的鉆具,分別采用梅花形布孔和直線布孔方式,沿堤壩軸線從堤頂離堤外肩1.5m處鉆孔,一般孔距3m,孔深根據(jù)堤身情況分別以鉆透堤身填土或穿過(guò)堤身鉆入基礎(chǔ)1~2m為宜。灌漿時(shí)由下而上,少灌多復(fù);泥漿由稀到稠,循序漸進(jìn);壓力由大到小,靈活掌握。這樣,可以較好地處理灌漿中出現(xiàn)的冒漿、串漿、滑坡、局部隆起等各種問(wèn)題,使灌入的泥漿沿堤的軸向形成一道帷幕,達(dá)到改善堤身質(zhì)量、提高堅(jiān)固度和防止?jié)B漏的目的。
2.2.4 通過(guò)灌漿加固,形成防滲體此方法適用于漿砌石重力壩。壩上游面固結(jié)灌漿,堵塞漏洞和縫隙,加固補(bǔ)強(qiáng)壩體和提高防滲性能,以進(jìn)一步提高壩體的承載能力和完整性。壩下游面追蹤固結(jié)灌漿,在下游壩面有漏水或溶蝕物出逸的地方,造成水平孔或斜孔,埋注漿管進(jìn)行灌漿,以堵塞漏水通道和壩體空洞、裂縫,加固壩體,增加壩面穩(wěn)定性和抗沖刷能力這種反向灌漿工藝,非常適合拱壩和支墩壩工程,對(duì)重力壩工程只有搞清揚(yáng)壓力并設(shè)排水孔也可采用采用這種方法時(shí)最好是壩前無(wú)水。壩面重新剔勾縫,剔縫后,用高標(biāo)號(hào)水泥砂漿干硬性預(yù)縮水泥砂漿或用防水材料配制高標(biāo)號(hào)水泥砂漿勾縫,提高壩面防滲漏能力及壩體穩(wěn)定性、整體性和抗凍融抗風(fēng)浪淘刷能力。此方法即“前堵、中截、后追蹤”灌漿治漏加固法。
2.3堤壩防滲處理
堤壩防滲處理原則和主要處理方法。針對(duì)上述幾種情況,我國(guó)防滲一般采用灌漿或防滲墻措施來(lái)處理滲透或降低浸潤(rùn)線,采用防滑樁或壓重等措施來(lái)提高抗滑穩(wěn)定性安全系數(shù);碌奶幚肀容^復(fù)雜,要從滑坡的起因上解決問(wèn)題。最好的途徑是降低壩體浸潤(rùn)線或提高土體強(qiáng)度指標(biāo)。近些年來(lái),隨著土工合成材料的發(fā)展,用土工膜或復(fù)合土工膜防滲和用加筋材料提高土體穩(wěn)定性得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。對(duì)壩基滲漏的處理一般依據(jù)上游“鋪、截、堵”,下游“導(dǎo)、減、排”的原則所謂”鋪、截、堵”就是修建鋪蓋、防滲墻和帷幕灌漿等以減小滲漏量;“導(dǎo)、減、排”是修建導(dǎo)滲反濾體、減壓井、排水溝等以降低揚(yáng)壓力。
對(duì)于國(guó)家的發(fā)展,水利工程堤壩防滲加固尤為重要,它也是穩(wěn)定民心的因素之一。所以對(duì)于我國(guó)的國(guó)情來(lái)說(shuō),發(fā)表水利工程堤壩尤為重要。