防滲截滲技術(shù)在水利工程堤防加固處理工程中的應(yīng)用

1、防滲截滲技術(shù)在水利工程堤防加固處理工程中的應(yīng)用    作者：常飛      畢業(yè)論文   2012-1-3 14:14:43    【摘要】:結(jié)合工程實例,對某河道工程南、北兩岸江堤滲漏針對性采取高壓噴射灌漿法和粉噴樁+高壓噴射灌漿法加固處理進行了分析,并對防滲成墻質(zhì)量檢測進行了介紹。關(guān)鍵詞：水利工程;防滲墻;高壓噴射灌漿;檢測1工程概況某河道南、北二處堤防按50年一遇標準筑堤,長度分別為168 m和230 m,頂寬12 m1

2、5 m,臨水坡13,背水坡12.5,正常水位時堤外大面積沼澤化,同時堤防部分為中粗砂填筑防滲能力差,高水位運行時有因滲透而發(fā)生破壞的可能,嚴重影響防洪大堤安全,因此必須對此采取截滲施工進行防滲加固處理。2地質(zhì)狀況分析工程區(qū)域內(nèi)為河流沖積物堆積而成,上部為中粗砂、黏土、砂石,下部為卵礫石含中粗砂及土層,堆積物中卵石含量較高,達10% 70%而且礫徑較大,最大10 cm以上,厚度一般大于10 cm,是良好的透水層。根據(jù)地層出露情況和鉆孔揭露情況,覆蓋層主要為中粗砂及粗砂夾卵礫石層,下伏基巖主要為白石質(zhì)灰?guī)r、石灰?guī)r,局部出現(xiàn)斷層角礫巖。其中中粗砂及粗砂夾卵礫石層為該區(qū)域的主要滲漏通道。本次壩基截滲因

3、在河床主要為粗砂夾卵礫石層,所以設(shè)計采用兩管法高壓噴射灌漿;西岸堤防選用粉噴樁(即多頭小直徑深層攪拌樁)高噴灌漿相結(jié)合的,即中粗砂覆蓋層采用粉噴樁,中粗砂夾卵礫石層采用高壓噴射灌漿方法。3高壓噴射灌漿防滲施工工藝3.1高壓噴射灌漿試驗及施工參數(shù)由于高噴是在粗砂夾卵礫石層中進行的,根據(jù)建設(shè)、設(shè)計、監(jiān)理、施工及質(zhì)檢共同分析研究確定在南岸河床內(nèi)做圍井試驗,底到巖石,用5孔采用擺噴的辦法圍成一個井, 21 d后開挖圍墻連接很好,并做抽水試驗,效果很好。根據(jù)圍井試驗成果,經(jīng)設(shè)計監(jiān)理同意后,堤基施工參數(shù)采用以下數(shù)據(jù): 河床因水較多,采用兩管法施工,以旋噴為主;固化劑采用425#普通硅酸鹽水泥;純水泥漿液比

4、重1.411.38;漿壓35 MPa;供漿量75 l/min80 l/min;氣壓0.7MPa;供氣量0.8 m3/min1.5 m3/min;旋噴提升速度8 cm /min;鉆孔,孔斜率小于0.5%,孔立偏差小于2 cm;防滲及物理力學性能指標:墻體滲透系數(shù)A×10-6cm /s, 13.2高噴灌漿施工3.2.1施工參數(shù)布孔方式常用方格形、梅花形和六角形(見圖1);本工程高壓噴射灌漿孔布置為單排孔,孔距1.5 m1.8 m,部分采用方格形布孔,防滲墻為折線搭接,嵌入基巖0.2 m0.5 m。圖1程常規(guī)灌漿孔布置方式3.2.2主要施工設(shè)備鉆孔用地質(zhì)150鉆機。高噴設(shè)備主要有: YGP

5、-5型高噴臺車, QB-50型高壓泥漿泵, 3LC1-15/6型空壓機,灰漿攪拌機、比重記等。3.2.3施工材料采用強度等級為32.5MPa的普通硅酸鹽水泥,水泥新鮮無結(jié)塊,通過0.08 mm方孔篩余量5%,水泥在使用前應(yīng)做質(zhì)量檢測,以防堵噴嘴;攪拌水泥漿所用的水應(yīng)符合混凝土拌合用水要求;高噴采用兩管法(漿氣),漿液比重為1.411.38,水泥漿隨配隨用,并應(yīng)過濾,漿液溫度控制在540范圍內(nèi),一次漿液使用時間應(yīng)控制在4h內(nèi)表1高壓噴射灌漿參數(shù)一覽表3.2.4施工方法及質(zhì)量控制圖2施工工藝流程圖1)鉆孔,由現(xiàn)場技術(shù)人員確定施工孔號和木樁,鉆機就位做好鉆孔前的準備工作,整平測斜孔位偏差要小于或等于

6、5 cm,整平后開機鉆孔,并量好孔深,以便先灌漿管時有數(shù)。2)確定入巖深度以便使巖石及以上0.5 m范圍內(nèi),根據(jù)設(shè)計采用旋噴灌漿。3)鉆孔采用泥漿循環(huán)固壁,因在沙礫石內(nèi)鉆進,為防塌孔泥漿要濃稠。4)終孔測斜合格后,高噴臺車就位,根據(jù)孔深量取噴射管長度,下管前先用水氣在孔外試噴,看是否有堵管現(xiàn)象,然后下管測量入孔后的余尺,確認是否下到孔底。高噴臺車就位后調(diào)整噴射管的垂直度精度為0.2%。5)開挖導流槽沿軸線挖1 m寬、2 m3 m深的導槽,將廢漿排入導槽,減少廢漿亂排污染。6)下噴管后,按設(shè)計旋噴輸入水泥漿液、壓縮氣,待泵壓和氣壓升至設(shè)計位且孔口返漿比重1.3 g/cm3后,開始提升高噴管,按照

7、旋轉(zhuǎn)和提升速度均速提升高噴管,進行自下而上旋噴灌漿到基巖以上0.5 m,再按擺噴參數(shù)進行擺噴作業(yè)。7)高噴整個過程有監(jiān)理工程師旁站監(jiān)理,按照確定的施工參數(shù)進行施工,發(fā)現(xiàn)異常情況現(xiàn)場處理。8)高噴完成后,用濃水泥漿液封孔后,移動噴車進行下一孔施工。3.2.5特殊情況處理在高噴灌漿中,冒漿量小于注漿量的20%,為正?，F(xiàn)象,超過20%或者完全不冒漿時,應(yīng)采取處理措施:1)當?shù)貙又杏休^大的空隙引起不冒漿時,應(yīng)立即停止提升,降低漿壓和氣壓,加濃漿液,必要時加入速凝劑,增大注漿量,填滿空隙,待孔口返漿后,再繼續(xù)擺噴。2)當冒漿量過大時,可通過提高噴射壓力或適當縮小噴嘴孔徑或加濃漿液密度,適當加快擺動和提升

8、速度,減少冒漿量。3)高噴灌漿因故中斷時,應(yīng)及時通知技術(shù)人員記錄停漿深度,應(yīng)將高噴管下沉至停噴點以下0.5 m,待恢復高噴灌漿后,再按要求正常作業(yè);因故停機超過1h應(yīng)對泵體和輸漿管進行清洗;如果停機超過24h以上,在灌漿軸線上避開此孔,再在灌漿軸線外另加兩孔噴到連接上一個和下一個孔,回到灌漿軸線上。4粉噴樁+高壓噴射防滲墻施工工藝北岸堤防覆蓋層上部為中粗砂,下部同河床為一樣,為粗砂夾卵礫石,設(shè)計采用粉噴樁(即多頭小直徑深層攪拌樁)和高壓噴射漿相結(jié)合的方案,即中粗砂覆蓋層采用粉噴樁,中粗砂夾卵礫石層采用高壓噴射灌漿,兩種方案截滲搭接1 m。施工時,先進行粉噴樁,再進行高壓噴射灌漿,高噴灌漿方法同

9、南向壩基一樣。下面詳細介紹粉噴樁防滲墻成墻工藝。4.1粉噴樁施工參數(shù)粉噴樁樁與樁之間搭接長不小于5 cm,施工單元搭接長度不小于10 cm,高壓噴射防滲墻與粉噴樁段采用425#普通硅酸鹽水泥,水灰比1.821,漿液比重1.364,鉆徑300 mm,二噴二攪,三序成墻71 350 cm,序間搭接150mm,最小成墻厚259.8 mm,水泥摻入比72%,滲透系數(shù)A×10-6cm /s (14.2主要設(shè)備粉噴樁主要由液化步履式底盤、井架、和導向減壓機構(gòu)以及鉆機傳動系統(tǒng)、鉆具、液壓系統(tǒng)、粉噴系統(tǒng)、電器系統(tǒng)等部分組成,具體有PH-5B粉噴樁機,帶PJ4-3電子粉噴記錄儀的粉噴機、空壓機、水泥儲

10、罐。4.3成墻工藝粉噴樁是通過機體的動力傳動裝置,帶動主機上的幾個并列的鉆桿轉(zhuǎn)動,并以一定的推動力使鉆桿的鉆頭向土層推進到所需的深層,即松土鉆進,然后提出攪拌至空口,在上述過程中通過水泥漿泵將水泥漿由高壓輸泵管輸進鉆桿經(jīng)鉆頭噴入土體中,在鉆進和提升的同時,水泥漿液和原土充分拌和完成一組樁,移動主機重復上述過程,形成連續(xù)的截滲墻體。4.4施工中注意的問題影響粉噴樁的質(zhì)量因素很多,地質(zhì)條件、土質(zhì)條件、配方的合理性及施工方面等因素,為保證質(zhì)量,施工中應(yīng)注意以下幾點:1)在鉆機上安裝測深儀,有效測量鉆機的加固深度,以保證與高噴垂直搭接,擺噴0.5 m,旋噴0.5 m。2)發(fā)現(xiàn)粉噴量不足應(yīng)整樁復打,復打

11、時粉噴量應(yīng)不小于設(shè)計用量。3)遇到機械鼓掌等原因?qū)е路蹏娭袛鄷r需復打重疊段1 m。4)嚴禁在尚未噴粉的情況下進行鉆桿鉆進或提升作業(yè)。4.5質(zhì)量檢測試驗與質(zhì)量評價防滲墻質(zhì)量檢測主要包括開挖檢查、圍井抽注水試驗、防滲墻體物理力學及日常檢查觀測。4.5.1水泥試驗用普通硅酸鹽425#水泥。分別對河床高噴右岸和攪拌樁所使用的水泥取樣各一個,室內(nèi)試驗結(jié)果表明水泥質(zhì)量符合國家標準。4.5.2樁體物理力學性能試驗表2防滲墻室內(nèi)物理力學性能檢測右岸高噴板墻取樣攪拌樁體對所取試樣加工成型進行抗壓強度滲透系數(shù)等物理力學性能測試,防滲墻體取樣位置為壩基圍井,在鉆檢查孔時,每隔一定深度取水泥結(jié)石,利用檢查孔中的巖芯,

12、在室內(nèi)進行物理力學性能試驗,結(jié)果見表2。從表2中看出,墻體取樣室內(nèi)試驗其滲透系數(shù)、彈性模量以及抗壓強度均滿足規(guī)定要求。4.5.3抽(注)水試驗本工程共做了3個圍井來檢測防滲體的性體截滲效果,壩基采用抽水試驗,西岸采取注水試驗,由于圍井板墻施工參數(shù)與防滲墻體施工參數(shù)一致,所以抽(注)水試驗可將圍井作為一個整體來測試,因為圍井板墻深度已到基巖,忽略基巖滲水后,井內(nèi)涌(滲)水量即為圍井墻體的滲水量,通過計算,圍井滲透系數(shù)K值滿足設(shè)計要求。4.5.4墻體開挖檢查右岸高噴開挖檢查了4處,開挖深度2 m、5 m、2.5m、3 m。經(jīng)現(xiàn)場檢查:樁形清晰明顯、墻體連續(xù)、搭接可靠,能與攪拌墻體緊密相連,無孔洞縫

13、隙,高噴墻體搭接均勻可靠,墻體連續(xù)性整體性好。攪拌樁開挖了7處,開挖長度2.5 m3 m。深度1.6 m2 m。經(jīng)查看,粉噴樁樁身膠結(jié)良好,質(zhì)地均勻、墻體完整、輪廓清晰、墻體搭接均勻、顏色一致、攪拌均勻、整體性好,無空洞蜂窩現(xiàn)象。壩基段高噴防滲墻因與上游鋪蓋連接施工,全段開挖深度1 m,經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)在有兩高噴孔沒搭接好,縫寬10cm,按有關(guān)要求進行補樁處理。其余各段板墻連續(xù)搭接良好。以上檢測表明,本工程防滲截滲施工結(jié)果符合國家標準,高噴及粉噴樁防滲墻體物理力學指標滿足設(shè)計要求,檢查圍井滲透系數(shù)符合設(shè)計要求,工程截滲透效果明顯。5結(jié)語綜上所述,高壓噴射灌漿防滲和粉噴樁+高壓噴射防滲墻施工不僅很好地解決了湘江大堤基礎(chǔ)滲漏問題,同時在一定程度上對大堤起到了加固保護作用,且該方法施工效率高,綜合經(jīng)濟效益好,以上經(jīng)驗可供同行參考。注：文章內(nèi)的圖表、公式請到PDF格式下查看