先進的防水補漏灌漿方法
發布時間:2014-08-09
美國大壩安全協會所指定的1999年度的國家修複工程,即賓西法尼亞州的彭福裏斯特壩,是密西西比河以東最大的碾壓混凝土壩。它取代一座1956~1957年修建的老壩,向伯利恒市供水。
老壩是一座長558米、高44米的分區土石壩,在岩基上設有一道防滲心牆。1960年由於滲流率高,在鄰近水庫水麵的上遊壩坡出現了滲坑。對土石壩進行了修複,但至1994年
滲漏已發展到必須進行大修或重建的程度。
新彭福裏斯壩,正好位於原壩的上遊。壩高55米,壩長約610米。新壩包括一道3排鑽孔的灌漿帷幕。灌漿孔是豎直的,與近豎直的主要節理組不交叉。原壩采用單排灌漿帷幕,這不適合於它的規模和基礎情況。
新彭福理斯壩的設計期短,這意味著第一排(A排)灌漿得采用常規的灌漿工藝施工,包括使用常規的純水泥漿、人工監測技術、muceyalijijiluyuyongceshenganceliangshuinijiangkuijianglianghexijiangliang。raner,zaipingguliyongxianjinguanjiangcailiaohekongzhixitongdeqianzaixiaoyihou,zhexieguanjiangcailiaohekongzhixitongyiyongyuhouliangpaikongguanjiang。
因此,B排和C排采用平衡穩定的懸浮漿(摻和料增強的配方)施工,懸浮漿具有不泌水、低粘結力和在灌注時具有較高的抗相變性。灌漿使用先進的計算機監視和評價係統進行,該係統可提供實時的流量、壓力和估算的瞬時滲透值的曲線。
由(you)於(yu)采(cai)用(yong)了(le)常(chang)規(gui)和(he)先(xian)進(jin)的(de)兩(liang)種(zhong)灌(guan)漿(jiang)技(ji)術(shu),兩(liang)者(zhe)之(zhi)間(jian)可(ke)以(yi)進(jin)行(xing)直(zhi)接(jie)比(bi)較(jiao)。先(xian)進(jin)的(de)灌(guan)漿(jiang)係(xi)統(tong)可(ke)獲(huo)得(de)優(you)質(zhi)的(de)施(shi)工(gong)質(zhi)量(liang),給(gei)業(ye)主(zhu)帶(dai)來(lai)效(xiao)益(yi),節(jie)省(sheng)費(fei)用(yong)約(yue)100萬美元,施工期縮短了近8周。
1 灌漿材料和摻合料
在水泥基漿液中采用摻和料的目的是改善穩定性(泌水)和流變特性(粘滯性、粘結力和內摩擦力或結合力),以增強灌漿材料的可灌如性和流動特性。流變特性的兩種規律可以用純粘澱性流體(例如水)和即具有粘滯性又具有粘聚性的賓漢流體來說明。
本工程使用的摻和料包括膨潤土、粉煤灰、Welan膠和塑化劑。在膨福裏斯特壩使用的增強純水泥漿的特性(B和C排)與常規純水泥漿(A排)的比較概述於以下各節。
2 粘度
粘zhan度du按an照zhao美mei國guo石shi油you學xue會hui標biao準zhun工gong藝yi規gui程cheng用yong馬ma斯si圓yuan錐zhui測ce量liang。平ping衡heng穩wen定ding水shui泥ni漿jiang可ke以yi配pei置zhi提ti供gong相xiang似si的de粘zhan度du或huo馬ma斯si圓yuan錐zhui流liu動dong時shi間jian,與yu常chang規gui純chun水shui泥ni漿jiang比bi較jiao。用yong摻chan和he料liao獲huo得de稍shao高gao的de粘zhan度du。
3 粘結力
粘結力值按照1985年nian朗lang巴ba迪di提ti出chu的de工gong藝yi規gui程cheng確que定ding。平ping衡heng穩wen定ding的de粘zhan結jie力li由you於yu超chao塑su化hua劑ji的de散san凝ning作zuo用yong比bi純chun水shui泥ni漿jiang低di。稍shao高gao的de粘zhan度du值zhi使shi灌guan注zhu速su度du稍shao低di。然ran而er,對dui於yu某mou些xie裂lie縫feng,采cai用yong平ping衡heng穩wen定ding漿jiang,其qi較jiao低di的de粘zhan結jie力li從cong理li論lun上shang講jiang會hui提ti供gong較jiao大da的de貫guan入ru半ban徑jing。
4 泌水
泌水用1L量liang筒tong量liang測ce。兩liang種zhong漿jiang液ye的de穩wen定ding性xing或huo泌mi水shui的de差cha別bie是shi很hen顯xian著zhu的de。在zai達da到dao最zui終zhong的de灌guan漿jiang壓ya力li後hou,漿jiang液ye中zhong的de泌mi水shui積ji累lei將jiang使shi裂lie縫feng不bu能neng完wan全quan填tian塞sai。灌guan漿jiang後hou可ke能neng導dao致zhi發fa生sheng顯xian著zhu的de第di二er次ci滲shen透tou,由you於yu泌mi水shui通tong道dao所suo形xing成cheng的de流liu徑jing網wang絡luo而er使shi耐nai久jiu性xing降jiang低di。
5 壓力滲透
yalishentoushiyouliutaijiangtineidehunheliaoheshuiyushuinifenlieryinqide,tebieshizaiyaliguanjiangzuoyeqijian。yalishentouxishugenjumeiguoshiyouxuehuilvshuiyashiyanfangfaqueding。
平衡、穩定的混合料的壓力滲透特性明顯優於常規純水泥漿。可以觀察到純水硬性水泥漿在僅僅2~3分鍾後,就冒氣,表明大多數水已被擠出。
高壓滲透值和泌水明顯表明兩種不利的影響。首先,純水泥漿的流變在壓力灌漿的過程中是不穩定的,並導致自稠化過程(沉澱)。平衡穩定漿液經過較長的泵送距離而不沉澱或無幹填發生。第二個不利影響是大量的水正在注入屬於“吸漿”的岩層中。
6 觸變凝結時間
本試驗按照1991年威弗敘述的方法進行。正如所料,平衡穩定漿中的攙和料使水化過程放慢,因而使凝結時間較慢。這些結果同樣提醒人們,超過2h的(de)純(chun)水(shui)泥(ni)漿(jiang)由(you)於(yu)開(kai)始(shi)發(fa)生(sheng)明(ming)顯(xian)的(de)化(hua)學(xue)結(jie)合(he)或(huo)內(nei)摩(mo)擦(ca)應(ying)當(dang)廢(fei)棄(qi)。平(ping)衡(heng)穩(wen)定(ding)漿(jiang)提(ti)供(gong)了(le)較(jiao)長(chang)的(de)作(zuo)業(ye)時(shi)間(jian),由(you)於(yu)不(bu)需(xu)要(yao)廢(fei)棄(qi)灌(guan)漿(jiang)材(cai)料(liao)而(er)可(ke)能(neng)減(jian)少(shao)費(fei)用(yong)。
7 抗壓強度
抗壓強度比較表明,平衡穩定漿的總抗壓強度比純水泥漿的低,但大於35kg/cm2(混合料B約為14kg/cm2)。抗壓強度超過14kg/cm2的漿足以履行其防
滲水的功能,並可提供足夠的耐久性。
8 計算機自動監控和評價係統
A排灌漿帷幕采用常規監控技術灌漿。灌漿的監控、記錄和分析基本上用機械儀表和人工方法進行。相對於該控製技術水平所用的工具、方法和設備來說,灌漿工程的實施達到了高標準。
B排和C排灌漿帷幕采用先進的監控係統施工。該係統由壓力和磁流量傳感器、數據采集硬件和計算機輔助灌漿評價係統(CAGES)組成。
CAGES是計算機實時數據采集、監視、分析和評價軟件。它具有3個主要功能:
1.以實時圖形顯示漿液流量、灌漿壓力和視呂榮值(視滲透係數)的趨勢,監視灌漿作業的進展;
2.評價初始漿液的適宜性和灌漿岩層的實時吸漿量;
3.顯示其它灌漿數據,諸如灌漿時間、漿液擴散半徑和有效灌漿壓力。
CAGES具有選擇灌漿類型(岩石或土)、灌注孔和灌注段數量、漿液配料,以及顯示和記錄灌漿次數的能力。每孔或每段都有各自用戶規定的參數,例如文件名、分段長度、地下水位、水尺高度和孔的角度。
CAGES也能用水代替水泥漿進行水壓試驗。特定孔或分段的滲透係數(呂榮值)即用曲線圖又用數字連續顯示。當呂榮值成為常數時,水壓試驗的曆時可大大地減少。
所有灌漿參數和灌漿數據都存儲在計算機中。這些數據能用於回歸分析。在孔和分段灌漿之後,漿液流量、表壓力和視呂榮值可立即打印出來。
CAGESdeguanjiandezuoyongshiquedingjianlizaishuiyashiyanjichushangdechushihunhewudepeiliao。chushipeiliaodeshiyongxingzaiguanjiangzuoyechushijieduangenjushiyingxingxishulaiguji。shiyingxingxishudibiaoshijiangyebunengshenrushuinengdadaodexifeng。genjukuijiangliangheshilvrongzhidequshi,guanjiangcaozuorenyuankeyikaishibianhuansuihoudeguanjianghunheliao。
根據顯示的灌漿數據,工程師可以按實時追蹤視呂榮值、kuijianglianghejiangyekuosanbanjingjileijixijiangliang。gaiziliaoshigongchengshinenggujiyizhongtedingdejiangyeruhecainengshiyingciyanceng,dangyanshihuotudeguanjiangzuoyexuyaogenghuanjiangyedepeiliaoshi,yenengshigongchengshixunsuhelidizuochujueding。
先進的監視和評價係統有若幹主要方麵超過常規方法:
。提供饋漿量、灌漿壓力、視呂榮值和理論上的漿液擴散及信息;
。顯示漿液流量。視呂榮值和吸漿量的趨勢;
。識別和處理視呂榮值的突然變化。隻要視呂榮值不突然增大,可以安全地使用較高的壓力;
。讓工程師們把更多的時間花在決策上,因為他們不再需要做人工記錄和用手工計算;
。提供詳細、準確和永久記錄,以記載灌漿作業的全過程;
。允許多孔或多段灌漿;
。減少所需的檢查時間;
。消除無效(出毛病)的灌漿作業;
。選擇適合的配合比,避免采用昂貴的微細粒水泥;
。提供關於漿體混合料對已知岩層適用性的科學論據。