摘要：水利工程随着社会的发展呈现出大开挖和大体量等特征, 其施工复杂性和施工难度有很大的提升, 但是传统的防渗施工技术并不能有效保障坝体的防渗效果, 导致坝体失稳事故频发, 引发当地的经济、民生及环境等问题。因此, 施工单位在开展水利工程建设时, 需要创新坝体防渗加固技术, 提升水利工程的质量及性能。基于此, 本文将某水利工程为例, 分析高压旋喷灌浆与帷幕灌浆联合施工在坝体防渗加固中的应用, 应用测试结果表明, 联合施工技术具有良好的防渗加固效果。
关键词：高压旋喷灌浆；帷幕灌浆；坝体
1 坝体防渗加固工程分析
为了明确高压旋喷灌浆和帷幕灌浆联合施工的具体内容, 本文将某水利工程作为研究对象, 结合工程实际状况, 分析联合施工技术的应用要点, 以期为施工单位开展坝体防渗加固施工提供理论及实践参考。该水利工程由主坝体、水流洞室及溢洪道组成, 具备灌溉、养殖以及防洪等多项功能。坝体的高度为34.5m, 坝顶部位的长度为383m、宽度为10m。在该水利工程的坝体运行期间, 主要存在如下防渗问题, 需要施工单位进行防渗加固处理。
(1) 在该水利工程施工中, 施工单位采用的填土为人工填土, 导致填筑施工中存在质量隐患, 很容易引发失稳事故; (2) 坝体多处出现渗漏现象:坝肩渗漏, 该坝体坝肩下游93～97m部位存在两个渗水点, 其渗水速度分别为0.82L/s和0.11L/s;坝基渗漏, 坝基上部的3m内存在轻微渗漏现象, 其渗水率在4.21～12.34Lu之间;坝体和坝基基础部位渗漏, 施工单位没有在水利工程施工过程中有效清理坝基, 导致坝基表面存在一层厚度为0.8m的砂砾石, 很容易引发渗漏问题。因此, 针对上述渗漏问题, 施工单位需要对该坝体进行防渗加固处理, 采用高压旋喷灌浆技术和帷幕灌浆技术联合施工的施工工艺, 提升防渗加固的质量。
2 高压旋喷灌浆与帷幕灌浆联合施工的坝体防渗加固技术
根据上述施工方案, 该工程中的施工单位在坝体内坡的回填土达到标准高程后, 即可开展高压旋喷灌浆施工, 再灌浆部位龄期达到标准后, 在同一线位开展帷幕灌浆施工, 保障坝体防渗加固效果。
2.1 高压旋喷灌浆施工技术
2.1.1 高压旋喷灌浆施工前的准备
高压旋喷灌浆施工技术具有较强的防渗效果, 施工单位需要按照从下至上的顺序开展灌浆施工。在开展高压旋喷灌浆施工之前, 施工单位需要做好施工准备工作, 主要包括以下几点:
(1) 高喷参数的确定
施工单位需要在坝体中选择较为典型的区域, 进行取样试验, 明确高压旋喷灌浆施工中的具体喷射流量和喷射压力等参数, 保障高压旋喷灌浆施工的质量。施工单位选择“三管法”开展高压旋喷灌浆施工, 将孔距设定为0.8m, 孔的深度设定为1m。通过多次高喷试验, 明确如下高喷参数:高压水的压力设定为37MPa、排量设定为70～80L/min;水泥浆液的浆压设定为0.3MPa、进浆量控制在60L/min;水泥浆液的提升速度为6cm/min。
(2) 施工设备的选择
在开展高压旋喷灌浆施工之前, 施工单位需要根据施工现场的实际状况和确定的施工参数, 合理选择施工设备, 保障高压旋喷灌浆施工的有序进行。在上述水利工程中, 施工单位主要准备了高压水泵、空压机、搅灌机、高压截止阀以及操作装置等施工设备。同时, 为了保障钻孔施工的质量, 施工单位选用了GY-150型地质钻机。
(3) 灌浆材料的制作
通常来说, 在高压旋喷灌浆施工中, 施工单位大都采用普通硅酸盐水泥作为施工原料, 要求施工人员按照设计要求的配合比进行水泥浆液的制造。需要注意的是, 如果水利工程的地下水流速度相对较大, 施工单位需要在水泥浆液拌合过程中添加适量的速凝剂, 提升水泥浆液的质量。
2.1.2 高压旋喷灌浆施工工艺分析
在实际的高压旋喷灌浆施工中, 施工单位需要按照规范流程开展施工, 保障施工的防渗效果。在上述水利工程中, 施工单位主要采用“三管法”施工工艺, 其施工流程如图1所示:
图1 高压旋喷灌浆施工流程图
在上述施工过程中, 施工单位需要重点做好钻孔施工和高压灌浆施工。在钻孔施工中, 钻孔深度达到标准要求后, 需要输入泥浆进行残渣置换, 避免孔底部位存在较多残渣影响施工质量。在这一过程中, 施工人员需要详细记录钻孔期间钻速的变化、钻孔的深度以及回水颜色, 为后续工程管理工作提供参考资料。在高压灌浆施工中, 施工人员需要按照标准参数进行水管、气管和浆管的参数调节, 首先喷射1～3mm, 等到回浆溢出钻孔, 再按照从下至上的顺序进行连续作业。在高压喷射施工结束后, 施工人员需要通过回浆开展静压回灌处理, 确保浆面保持不变。
2.2 帷幕灌浆施工技术
2.2.1 帷幕灌浆施工前的准备
在高压旋喷灌浆的龄期达到一定标准后, 施工单位需要在高压旋喷灌浆的同一个线位开展帷幕灌浆施工。在实际的灌浆施工之前, 施工单位需要做好孔位测量、排水和灌浆材料的制作等工作。就孔位测量工序来说, 施工人员需要在坝体施工部位进行钻孔轴线、孔深点以及孔距等参数的测量, 并使用石灰线及木桩进行标识, 为帷幕灌浆施工奠定良好的基础;就排水工序来说, 施工单位可以通过强制排水与自行排水配合的方式, 在施工部位开挖排水沟, 保障钻孔施工的质量;就灌浆材料制作工序来说, 施工单位需要根据施工要求进行相应数量和规格材料的采购, 并按照设计要求的配合比拌合水泥浆液, 保障帷幕灌浆施工的质量。另外, 施工单位需要合理选择施工设备, 上述水利工程中的帷幕灌浆施工设备包括地质钻机、泥浆泵、压力软管以及灌浆泵等。
2.2.2 帷幕灌浆施工工艺分析
在帷幕灌浆施工过程中, 施工单位需要做好浆液搅拌和灌浆施工, 保障施工的质量。在浆液搅拌过程中, 施工人员需要注重浆液的均匀性, 并详细记录浆液的密度及粘滞度等相关参数, 根据搅拌设备的不同, 控制搅拌的速度和搅拌时间。需要注意的是, 如果施工中采用的浆液为细水泥浆液, 施工人员需要在浆液制作中添加适量的减水剂, 并采用高速搅拌机进行搅拌。
在灌浆施工中, 施工人员需要合理设计灌浆的段长和压力, 通过双管循环灌浆的方式, 开展灌浆施工。灌浆施工使用的浆液按照由稀到浓的顺序进行逐级变换, 在灌浆注入率达到0.4L/min时, 施工人员再进行1h的灌注施工, 即可停止施工。上述水利工程中的帷幕灌浆施工采用的浆液浓度由不同的水灰比控制, 共有5:1、3:1、2:1、1:1、0.8:1和0.5:1这六个级别, 当注入率和灌浆压力基本保持不变时, 可以更换浆液的浓度等级, 开展下一级别的灌浆施工。
2.3 防渗加固施工的效果
为了明确高压旋喷灌浆与帷幕灌浆联合施工的效果, 上述水利工程对坝体防渗加固部位进行了现场目测及压水试验处理。通过具有丰富施工经验的人员目测可知, 该坝体的正常蓄水位符合要求, 坝体坝肩和坝基等部位的渗漏现象有了很大的改善, 且不再存在渗水点, 其安全系数有所提升;施工单位及第三方检验机构, 选取代表性的坝体部位, 通过钻芯取样的方式, 进行压水试验, 试验结果表明该坝体的透水率均处于1～3Lu之间, 处于标准要求的10Lu内。由此可以看出, 上述联合施工工艺具有较好的防渗加固施工效果, 可以推广应用。
3 结论
综上所述, 施工单位需要提高对水利工程防渗效果的重视, 采用高效的防渗加固施工技术。通过本文的分析可知, 施工单位可以采用高压旋喷灌浆技术和帷幕灌浆施工技术配合的施工技术, 提升坝体的防渗加固质量。在实际的施工中, 施工单位需要根据水利工程的实际状况, 确定相关的施工参数, 按照规范施工流程开展施工, 保障坝体的防渗加固效果。
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论文作者:李雁泽
论文发表刊物:《防护工程》2019年12期
论文发表时间:2019/9/2
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