砌石壩工程在世界上曆史悠久,是重要的壩型之一,數量較多,我國是世界上建造最多的國家,據統計壩高15m以上的達2000餘座。這些工程在防洪、發電、灌溉、供水、旅遊等方麵發揮了巨大作用。但是由於設計、施工或老化、退化等原因,有些砌石壩出現壩基、壩體和接觸帶漏水,致使工程效益下降,危及工程安全。
1、漏水原因
漿砌石壩蓄水後,壩下遊麵、壩後基礎岩及壩頭接合部位有濕潤冒汗的地方稱為滲水,這是一種較普遍的現象。若滲水發展成為管湧或股水成流則稱為漏水,漏水較嚴重的壩一般都有較多的出逸點,且水量較大。漏水的主要原因有以下幾點:壩體局部裂縫、斷裂或壩麵勾縫脫落引起漏水;壩體無防滲牆或施工質量差引起漏水;清基不徹底或壩體與壩基結合不好,造成接觸帶滲漏和壩頭繞滲;壩址基岩破碎、裂隙發育或灰岩地層造成壩基漏水;由於壩體長期受凍融、衝蝕、溶蝕和潛蝕作用引起漏水。
2、灌漿治漏加固技術
2.1 方法簡介
壩體、壩基帷幕灌漿;主要充填漏洞和・縫隙,防滲裁漏,通過灌漿加固,形成防滲體。此方法適用於漿砌石重力壩。
壩上遊麵固結灌漿;堵塞漏洞和縫隙,加固補強壩體和提高防滲性能,以進一步提高壩體的承載能力和完整性。
壩下遊麵追蹤固結灌漿;在下遊壩麵有漏水或溶蝕物出逸的地方,造成水平孔或斜孔,埋注漿管進行灌漿,以堵塞漏水通道和壩體空洞、裂lie縫feng,加jia固gu壩ba體ti,增zeng加jia壩ba麵mian穩wen定ding性xing和he抗kang衝chong刷shua能neng力li。這zhe種zhong反fan向xiang灌guan漿jiang工gong藝yi,非fei常chang適shi合he拱gong壩ba和he支zhi墩dun壩ba工gong程cheng,對dui重zhong力li壩ba工gong程cheng隻zhi有you搞gao清qing揚yang壓ya力li並bing設she排pai水shui孔kong也ye可ke采cai用yong。采cai用yong這zhe種zhong方fang法fa時shi最zui好hao是shi壩ba前qian無wu水shui。
壩麵重新剔勾縫;剔縫後,用高標號水泥砂漿、幹硬性預縮水泥砂漿或用防水材料配製高標號水泥砂漿勾縫,提高壩麵防滲漏能力及壩體穩定性、整體性和抗凍融、抗風浪淘刷能力。此方法即“前堵、中截、後追蹤”灌漿治漏加固法。
2.2 灌漿前的勘探與試驗
為準確地確定各種灌漿參數,保證質量,首先要進行勘探和試驗。
壩體和壩基勘探;目的是查清壩體和壩基的現狀,為設計和施工提供依據。首先在典型漏水部位進行鑽孔勘探,查明壩內部的石質、膠結材料密實程度,有無空洞及基岩結構情況等。
壓力抬動試驗;目的是查明壩基、壩體的承壓情況,以確定灌漿壓力。在不破壞原結構的條件下,有效地將漿液壓入壩體內部、基岩裂縫、砂礫石層中,以保證淄漿效果。
壓水試驗;目的是為帷幕及固結灌漿設計提供準確的數據,並指導施工,保證效果。選擇壩體或壩基典型部位,按照《水利水電工程鑽孔壓水試驗規程》進行工作,試驗壓力采用設計灌漿壓力,根據試驗結果、單位吸水量(o))值的大小,確定漿液濃度、吃漿量大小。(o)值越大,吃漿量就越大,漿液就要適當變濃。
灌漿試驗;目的是解決帷幕灌漿和固結淄漿的影響半徑、漿液濃度及其它參數等,為布孔和淄漿設計提供依據。
2.3 設備及材料選擇
造孔設備;①帷幕灌漿垂直造孔采用回轉式液壓鑽機,如鑽孔淺時,也可采用風鑽造孔。②壩上下遊固結灌漿(即前堵、後追蹤灌漿)造水平孔或斜孔,使用風鑽或采用7655型汽鑽機造孔。
灌漿設備;有攪拌機、多缸活塞式灌漿機、承壓輸漿膠管、注漿管、膠塞、壓力表、比重計等。
灌漿材料;主要是425普通矽酸鹽水泥、砂子、粉煤灰、石英粉、水、外加劑等。
2.4 布孔和造孔
帷幕灌漿布孔,在漏水壩段沿壩頂中心線,以孔距3m、孔徑50mm或75mm為宜,或根據試驗確定孔距。孔深鑽至漏水部位以下1m-2m,如接觸帶或基岩漏水,鑽孔可鑽至不透水基岩以下1m-2m。造孔可一次性造孔,也可分序造孔,破碎地帶上下分段造孔、分段海漿,同時在漿體凝固5-7天後,再繼續向下鑽孔,以防止卡鑽、埋鑽事故發生。壩體與基岩接觸部位和壩基灌漿,也可采取在上遊壩腳打斜孔或垂直孔灌漿堵漏,但造孔前應先清基,在壩腳澆築0.3m-0.5m厚混凝土,待凝固後再打孔。垂直或傾角小於5的帷幕灌漿孔,其孔向的偏差值不得大於規定值。
壩上遊固結灌漿布孔;在漏水部位呈“梅花”型,鑽孔間距和排距lm-3m為宜,根據漏水情況確定,鑽孔位置選在砌石“了”縫中;在裂縫部位,可沿裂縫每lm布設一孔。孔徑為42mm,孔深0.7m-1.5m,根據壩體實際情況確定。 壩下遊麵追蹤固結淄漿布孔;在裂縫部位沿縫隙每1m布一孔;在其它滲水部位,按照“梅花”型布孔,排距和孔距2m-3m為宜,布孔位置在・“T”縫中,也可適當加密布孔。孔深和孔徑同壩上遊麵。
2.5 施工要求
先放空水庫或將庫水位降至灌漿部位以下,再灌漿施工,並做好灌漿各項記錄。
洗孔;灌漿前應對孔壁、孔底及裂縫進行衝洗,采用風水聯合衝洗方法,水壓力不大於本段灌漿壓力的75%,時間以孔深淺確定,直到回清水為止。
維幕灌漿;a.采用孔內循環法,自上而下或自下而上分段灌漿,最後全孔灌注。分段灌漿時,要在遭漿段以上0.5m處加膠塞封堵。通過論證,也可采用小口徑鑽孔孔口封閉灌漿法;b.壩體內灌漿長度,一船5nt左右較好,孔深不超過8m時,可全孔一次性灌注;c.灌漿壓力按設計控製,但要低於抬動試驗極限壓力,一般控製在0.2MPa-0.4MPa。壩麵固結和追蹤灌漿;a.在孔內預埋注漿管,孔口管周圍用幹硬性水泥砂漿填堵,采用內徑20mm鋼管,長50cm,插入孔內40cm,外露5cm“10cm,管頭要加工絲扣,以便與輸漿管連接;b.采取一組四孔並聯灌漿法,也可單孔或兩孔一起灌注。對壩後漏水處重點孔位要采取單孔重點灌漿。灌漿壓力按設計控製,一般采用0.2MPa-0.25MPa。漿液的濃度;灌漿時應遵循由稀到濃的原則,根據壓水試驗逐級改濃。壩體當注入漿量大於30L/min時,可越級變濃。當某一級漿液灌注400L以上,而灌漿壓力和吸漿量均無明顯改變時,可改濃一級漿液灌注。漿液水灰比一般采用重量比8:1、5:1、3:1、2:1、1.5:1、1:1、0,8:1、0.6:1、0.5:1九個級別。根據設計,必要時還可摻和粉煤灰、砂於、石英粉、鋁粉等。在灌漿過程中,漿液要每隔一小時測定一次比重。
灌漿時要分2-3序灌注,同時一定要進行複灌。在設計壓力下,當吸漿量不大於0.4L/mio時,再續灌30分鍾即可結束。
灌漿孔封孔;帷幕灌漿時,豎孔封孔采。用機械導管法,用1:2水泥砂漿從孔底向上逐漸提升封填密實;壩麵固結灌漿水平孔封孔,采用低水灰比1:2水泥砂漿人工填堵搗實。封填材料最好用膨脹水泥砂漿。
特殊灌漿孔處理:灌漿過程中,發現冒漿時,可采用表麵封堵、加濃漿液、降壓等方法處理;壩體灌漿串漿時,一是串漿孔正在鑽進時,應立即停鑽;二是相鄰孔串漿量大時,可兩孔同時並灌,三是在串漿孔上部用膠塞封堵;灌漿過程應連續進行,因故中斷超過30分鍾,應及時衝洗鑽孔或掃孔後複灌;在湧水段灌漿時,當湧水壓力超過0.2MPa時。應首先測定湧水壓力及湧水量,再采用:自上而下用稠漿灌漿法;對壩基可適當加壓;海漿結束有屏漿措施,且時間不少於1小時;必要時加速凝劑;采用機械封孔。壩體吸漿量較大難於結束時,加大漿液濃度,可采取限流、間歇灌漿、漿液中加速凝劑。灌漿過程中,若有回漿變濃,則應改稀漿後灌注。若回漿仍變濃,則結束灌漿。
加強灌漿觀測;在灌漿期間,應隨時觀測壩體位移、變形情況,發現問題立即停灌或降低壓力,采取補救措施。
2.6 質量檢測
質量檢測主要以灌漿前後壓水試驗資料、灌漿資料、灌漿前後鑽孔取岩芯資料、孔內攝影及蓄水考驗等資料,進行比較綜合評定,或者在灌漿前後用振動測試分析儀檢測壩體質量。
采取檢測孔檢測壩體灌漿質量的原則;檢測孔的數量,一般為孔總數的5%-10%;檢測孔位置,選在灌漿中心線或下遊20cm以內和壩體漏水嚴重或吃漿量大的部位;檢測孔壓水試驗壓力值為設計正常高水頭的1.5倍;檢測後,按封孔要求進行封孔。
灌漿質量評定按合格和優良兩級;各單元工程主要檢測項目全合格,其他檢查項目有70%及其以上達到標準要求的定為合格。各單元工程中主要檢測項目全部合格,其他檢查項目有90%及以上達到標準要求的定為優良。
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