水利水电工程基础施工灌浆技术分析

2023-01-13

1 无塞灌浆方法

无塞灌浆原本叫做“自上而下、循环式、不待凝、孔口封闭灌浆法”, 其特点在于无塞灌浆技术的运用。即钻一个比帐幕灌浆孔 (56mm) 大20mm (76mm) 的孔, 其孔长为1.5m~2.5m, 不下人原来一套复杂的灌浆塞, 而只下人一根钻杆或无缝钢管作为射浆管, 以钻杆与于L壁之间的孔隙作为循环灌浆的回浆管。其他施灌流程同常规帐幕孔口封闭灌浆法一样。

每一段灌浆结束, 即可提出钻杆, 换上钻具进行下一灌浆段的钻孔与灌浆而不需要待凝。由于只钻一个灌浆段即行灌浆, 这样就使钻孔中产生的岩粉对裂隙的堵塞影响减少, 故勿需进行冲洗而直接进行灌前压水与灌浆。

“无塞灌浆技术”大体具备下列优点。

(1) 首先, 因常规帐幕采用灌浆塞而改良为“无塞”, 明显地缩短了试验 (施工) 时间, 提高了工效。以LI组为例, 采用无塞帐幕灌浆与有塞帐幕灌浆相比较, 可缩短近一半工时, 而且避免了灌浆塞常出现塞堵不好发生漏水需返工处治的麻烦, 工效也快1~4倍, 即由原来常规帐幕进尺小于或等于100m/ (台·月) , 改为无塞帐幕灌浆后达到200 (台·月) ~300m/ (台·月) , 最高达到500m/ (台·月) 。

(2) 关键是提高了帐幕灌浆质量, 对LI组试验而言, 采用常规帐幕灌浆后压水检查结果虽然达到m<0.01L/ (min·m·m) (即1Lu) , 满足了设计要求, 但采用无塞灌浆后压水检查结果, 已达到m<0.0001L/ (min·m·m) (即10Lu~2Lu) , 而且防渗能力连续。从LI组疲劳压水与破坏压水试验以及直径1000mm大口径中看出, 在300m水头下, 连续5d, 防渗能力达“近于零”的高水准, 并且无衰减;其破坏水力比降高达300;渗透比例极限达5MPa。这些都是有塞灌浆所难以达到的[1]。

2 特大漏水通道的灌注方法

采取定向爆破法建造的堆石坝, 在坝肩岩体中容易产生因大爆破而导致的特大裂隙;在可溶性岩石地区, 由于溶蚀形成的喀斯特溶洞、溶沟造成大量漏水的情况时有发生。对这种特大漏水通道, 若采用常规灌浆方法, 不仅会耗费大量的材料, 而且有时根本没有成效。对此, 要根据不同情况进行处理[2]。

第一, 无水流作用和倾角较缓的大裂隙首先采用浓浆、水泥砂浆或间歇灌浆进行处理。若效果不明显, 则可改用定量灌注稳定浆液或混合浆液。稳定浆液适用于遇水性能恶化、注入量大的地层。混合浆液包括水泥砂浆、水泥粘土浆、水泥粉煤灰浆和水泥水玻璃浆等。

第二, 有水流作用或倾角较陡的大裂隙、大孔洞。

(1) 冲填级配料。在孔口用稠水泥浆冲灌粗砂和砾石 (粒径由小到大) 。若灌注一段时间后仍无效果, 再改用浓浆冲灌级配粒料。配料时可先搅拌成一定稠度的浆液从孔口倒入, 等灌满后用常规方法进行灌注。所谓级配料, 应是包括土、砂、砾石等粗细颗粒都有的混合料, 能自然形成反滤层。其中包含的粒料应是先细后粗, 逐级探索, 到某一级再也灌不进时即停止。充填粒料的目的, 主要是希望用某一级砾石在窄缝处形成“架桥”, 迅速将缝隙在中途堵住, 以便于形成反滤层, 最后将通道堵死。

(2) 模袋灌浆。模袋采用尼龙、聚酯或聚丙烯等材料用特殊的纺织工艺织成, 织物强度高。在灌浆压力作用下, 模袋内水泥浆中的水分可由袋内析出, 而水泥颗粒不会外漏。这样可以降低水灰比, 提高固结强度, 缩短固结时间。水泥浆液在模袋中凝固, 在水下不具有分散性, 当水流较大时不会被冲失;模袋在压力作用下能产生变形, 适应不同形状的溶洞, 有利于堵塞。施工时首先往袋内灌注水灰比为0.6、0.8, 或1.0的水泥浆, 然后将充满水泥浆的模袋经钻孔投入孔内, 孔内模袋达到一定数量后, 再在原孔位进行灌浆处理。

(3) 双浆液灌浆。双浆液灌浆是化学灌浆中的一种, 也属于控制灌浆的范畴。水泥浆液和速凝剂 (一般采用水玻璃) 分别从两个灌浆管进入混合器, 水泥浆和水玻璃在混合器中充分混合后, 在速凝前到达孔底。为了达到预期的防渗效果和满足防渗体的强度要求, 需要对浆液的扩散距离进行控制。浆液既不能扩散得太远造成材料的浪费, 又不能因浆液的扩散范围太小使防渗体的强度不够。如果浆液凝结时间太短, 灌浆孔将被堵住;如果浆液凝结时间太长, 在混合物到达地层前将被冲走。如何有效地控制灌浆, 形成有效的截水墙来堵水, 对岩溶地区灌浆非常关键。为此, 往往需要通过现场的试验来确定双浆液灌浆中的浆液比例、灌浆压力、灌浆流量等施工参数, 以达到有效封堵大漏洞的目的[3]。

3 混凝土裂缝灌浆技术

混凝土裂缝灌浆技术最初是从坝工构筑物开始运用的, 以后才引用到建筑工程中来。我国水电部门曾于1965~1966年在青铜峡水库工程中采用“甲凝”材料进行混凝土坝体裂缝的灌浆, 开创了大体积混凝土裂缝稽浆的先例。混凝土裂缝化学灌浆技术在建筑中的应用大体也在同一时期。1966年为确定某工程部分钢筋混凝土大梁的垂直与水平裂缝的修补方法, 由北京市第一建筑工程公司等单位组成型缝修补试验小组, 对环氧树脂稽浆方法进行了重点攻关, 很快获得了成功。

采取环氧胶粘剂灌浆方法可以填充和弥合宽0.1mm以上的混凝土裂缝。通过十余年来的实际应用, 已证明环氧灌浆法修补泥凝土裂缝在技术上是可行的, 在经济上也是合理的。这一方法的成功为修补土木建筑工程混凝土裂缝提供了一个新的途径。

环氧灌浆法曾先后在北京和全国其他地区得到厂距匝用, 应用范围有公用建筑的大梁、工业厂房的吊车梁、公路桥梁、地下铁道涵洞、柑架、小型水坝以及大型体育馆的抗冻地面的修缮等。这种方法在各地应用的过程中又不断得以改进和完善, 至今已经成为混凝土构筑物加固和堵漏的一个重要方法。

国外混凝土裂缝溜浆方法已有二十来年的历史。据文献介绍, 第一个关于环氧树脂压力灌浆的综合报告是1961年间世的。修复工程采取了向裂缝缺陷部位灌注环氧树脂的方法, 裂缝采取以下处理方法:首先沿裂缝开凿浅榴 (6×12mm) , 松散的碎块用压缩空气吹净, 再沿裂缝钻坤19深19毫米的孔, 孔与孔的距离为30厘米。钻孔内插入短管, 用触变性环氧胶粘剂固定, 裂缝也用这种材料封闭。