淺談巖溶地區(qū)帷幕灌漿處理
2016-11-07 
   隨著水利水電建設(shè)的發(fā)展,灌漿技術(shù)在得到飛快地發(fā)展的同時(shí),其理論知識(shí)特別是在巖溶地區(qū)的灌漿處理方面還不成熟。

   巖溶地區(qū)的地基透水性極強(qiáng),在巖溶發(fā)育的基巖上筑壩,大壩基巖、水庫周邊和庫區(qū)滲漏通道的處理是非常重要的,同時(shí)處理的施工技術(shù)和施工工藝均較復(fù)雜。因此,在大規(guī)模投入施工前要詳細(xì)的查明壩基與庫區(qū)的地質(zhì)條件,了解壩基與庫區(qū)的滲漏情況、滲漏規(guī)律、地質(zhì)形成原因,提出合理的防滲處理方案。

   一、巖溶地區(qū)灌漿特點(diǎn)

   1. 工程量大:灌注材料種類多及灌注量大,在巖溶發(fā)育地,有大溶洞、大溶蝕裂隙的地段,需要灌注的材料種類多,一般根據(jù)灌注的實(shí)際情況及灌注效果而定;由于巖溶地區(qū)的防滲帷幕深度大,帷幕線長(zhǎng),帷幕灌漿孔排數(shù)又較多。

   2. 施工復(fù)雜:巖溶地區(qū)的地質(zhì)情況多變,我們應(yīng)根據(jù)所遇到的實(shí)際情況,采取相應(yīng)的施工方法,這就要去我們做到準(zhǔn)備充分,對(duì)帷幕灌漿處理地段的地質(zhì)情況要熟悉的掌握。

   3. 處理時(shí)間長(zhǎng)、造價(jià)高:由于巖溶地區(qū)灌漿工程量大、材料多、施工復(fù)雜,所以處理時(shí)間長(zhǎng),造價(jià)高。

   4. 隱蔽性:由于帷幕灌漿部位都處于地表以下,是看不見,摸不著的,其質(zhì)量檢查方法為幕前幕后水位觀測(cè)、示蹤試驗(yàn)、壓水試驗(yàn)、CT等。

   5. 在一般帷幕灌漿效果檢查采用標(biāo)準(zhǔn)為呂榮值q<3LU就可以了,但在巖溶地區(qū),僅靠此參數(shù)來檢查灌漿效果是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的,需要綜合應(yīng)用揚(yáng)壓力觀測(cè),地球物理勘探檢查、電視檢查、大口徑鉆孔檢查等方法。

   二、巖溶地區(qū)灌漿處理方法

   由于巖溶地區(qū)地質(zhì)條件復(fù)雜且特殊,在灌漿過程中存在很多不確定因素,這就要求我們對(duì)各種地層的灌漿處理方法有所了解、掌握,以及對(duì)各種材料的準(zhǔn)備要充分。溶洞的處理要根據(jù)溶洞的發(fā)育情況及防滲要求,一般為先封閉,再密實(shí)。其施工方法有:

   1. 當(dāng)溶洞有很大的空間時(shí),可以先投入卵礫石,填滿后進(jìn)行水泥砂漿灌注,密實(shí)也可以直接灌注混凝土(一、二、三級(jí)配混凝土,根據(jù)實(shí)際灌注效果來確定用什么級(jí)配)進(jìn)行封堵溶洞,經(jīng)過待凝一段時(shí)間后,再在此段進(jìn)行純水泥漿的壓灌,使得該處進(jìn)一步密實(shí)。當(dāng)溶洞空間足夠大,同時(shí)處于工作基面較淺時(shí),最好把溶洞進(jìn)行揭露,根據(jù)防滲要求,進(jìn)行處理(可澆混凝土板墻),在灌注時(shí)方法也是多種多樣的。

   2. 對(duì)于無充填型溶洞,建議使用以下步驟進(jìn)行處理:

   (1)在施工過程中同樣要先查明巖溶規(guī)模,包括溶洞的大?。òl(fā)育方向)、頂?shù)装蹇咨睿ǜ叱蹋?,是否為管道等,做好詳?xì)的記錄。

  ?。?)在查明溶洞的規(guī)模后,采用下述方法進(jìn)行處理:

  ?、偃舨槊鞯膸r溶為管道

   A. 利用鉆孔用清水往孔內(nèi)沖填土、砂、礫石級(jí)配料。其中的礫石先用粒徑2-5mm,接著用5-10mm、10-20mm、20-40mm等,由細(xì)逐級(jí)變粗,沖填中不斷下入鉆具掃、攪,直到在某一級(jí)不能再繼續(xù)填進(jìn)時(shí)為止,最后再灌注M20水泥砂漿或水泥漿。

   B. 可用碎石和混凝土交替回填(若只填碎石,后續(xù)鉆孔難度較大),回填采用C15或C20細(xì)石混凝土,細(xì)石混凝土坍落度應(yīng)大于14cm,細(xì)石粒徑不大于40mm,回填碎石的粒徑不大于80mm;

   ②當(dāng)溶洞為充填型溶洞時(shí),必須先了解充填物的特性,了解溶洞發(fā)育規(guī)模后,根據(jù)溶洞內(nèi)充填物特性以及發(fā)育規(guī)模采取相應(yīng)措施。在查明溶洞的規(guī)模及充填物類型后,可采用較大口鉆孔成孔并利用高壓水沖除充填物并回填C15或C20混凝土,再進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)灌漿。在含沙含泥巖溶地段進(jìn)行高壓灌漿難以成孔,若以帶孔眼的鋼管插入溶洞內(nèi)形成人造孔壁,則可防止塌孔;在灌漿過程中也容易被砂土顆粒堵塞高壓閥門或灌漿設(shè)備,漿液可用較大的壓力通過花眼射入土層;借高壓力的作用,水泥漿可以進(jìn)入到砂土層中去,或?qū)⒊涮钗飰好?,擠出其所含水分,達(dá)到灌注、壓實(shí)充填物的目的;再則可根據(jù)處理區(qū)幕體所承受的水頭壓力,適當(dāng)降低灌漿壓力,保證幕體的連續(xù)性。

  ?、蹖?duì)于埋藏較深溶洞:可先進(jìn)行溶洞周圍灌漿,使充填物逐漸被水泥漿體擠壓、密實(shí),然后再按逐序加密的原則進(jìn)行溶洞部位的鉆孔補(bǔ)強(qiáng)灌漿(注意控制灌漿壓力);

   深層巖溶的處理,采用花管法或旋噴法等輔助措施均有困難時(shí),可先在巖溶周圍進(jìn)行灌漿,使巖溶充填物逐步被水泥漿體擠壓、固結(jié),然后再按逐序加密的原則進(jìn)行溶洞部位的鉆孔灌漿。

   ④充填型(半充填)型溶隙(溶縫):可采用高壓水沖洗后灌注M15或M20砂漿,再進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)灌漿;或采用0.5:1的水泥漿進(jìn)行高壓擠密灌漿。若充填物具有防水性,以及良好的抗壓性時(shí)可對(duì)該段位置不進(jìn)行灌漿處理;若充填物不具有防水性(如沙礫石),可對(duì)其充填物與水泥漿進(jìn)行置換灌漿,如高壓旋噴、簡(jiǎn)易高噴以及風(fēng)水聯(lián)合沖洗、花管灌漿法對(duì)其充填物進(jìn)行置換,待凝后可對(duì)該段進(jìn)行補(bǔ)充灌漿。

   3.在施工過程中,若溶洞發(fā)育地段可以擴(kuò)大灌漿孔徑或進(jìn)行豎井開挖時(shí),則要采取擴(kuò)大灌漿孔徑或豎井開挖,便宜了解溶洞的發(fā)育情況,了解溶洞內(nèi)充填物是否有防水效果,好進(jìn)行充填物是否進(jìn)行清理,使得灌漿工作采取相應(yīng)的施工措施,為工程節(jié)約成本。

   4.在施工過程中出現(xiàn)溶縫時(shí)--就是常規(guī)灌漿無法結(jié)束、同時(shí)混凝土也灌注不了時(shí),可采取以下方法:

  ?。?)降壓:用低壓甚至用自流式灌漿,待裂隙逐漸充滿漿液,漿液的流動(dòng)性降低后,再逐級(jí)升高壓力(根據(jù)壓力與流量的關(guān)系),按常規(guī)要求進(jìn)行灌漿。

   (2)限流:限制注入率不大于10-15L/min,以減小漿液在裂隙里的流動(dòng)速度,促使?jié){液盡快沉積。待注入率明顯減小后,將壓力升高,使注入率基本保持在10-15L/min水平,直至達(dá)到灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)后結(jié)束灌漿。

  ?。?)濃漿灌注:采用最稠的水泥漿(一般為0.5:1)進(jìn)行灌注。

  ?。?)加速凝劑:在最稠的漿液(一般為0.5:1)中摻入水玻璃、氯化鈣,對(duì)于吸漿量較大的可根據(jù)實(shí)際情況灌注一定數(shù)量后待凝后再采用純漿液進(jìn)行灌注。

   (5)灌注水泥砂漿:根據(jù)灌注情況,摻砂量可以按水泥重量的10%、20%……100%逐步增加;砂的粒徑也可逐漸變粗。將砂漿攪拌均勻后,用砂漿泵灌注。①砂漿泵灌注,在灌注溶縫時(shí)給予一定壓力進(jìn)行灌注,確保溶縫的充填飽滿,達(dá)到防滲效果,采用導(dǎo)管插入孔內(nèi)(盡量的把導(dǎo)管插入距孔底50cm),最好使用pvc管做導(dǎo)管,在灌注結(jié)束時(shí),立即對(duì)孔口進(jìn)行封閉,待凝48h后掃孔進(jìn)行復(fù)灌。灌注水泥砂漿時(shí)可采取以下處理方法:根據(jù)灌注情況,摻砂量可以按水泥重量的10%、20%……100%逐步增加;砂的粒徑也可逐漸變粗。將砂漿攪拌均勻后,用砂漿泵灌注,根據(jù)參砂量的多少以及砂漿的水灰比,采取相應(yīng)的設(shè)備進(jìn)行處理;②采取自流式灌注時(shí),要在相鄰孔采用一個(gè)排氣孔,要注意觀察孔口的反應(yīng),若有氣泡往外竄,則應(yīng)立即停止投放砂漿并立即封閉孔口;

  ?。?)間歇灌漿:灌注一定數(shù)量水泥或灌注一定時(shí)間后,暫停一段時(shí)間。每次間歇之前,水泥灌漿量或灌漿時(shí)間根據(jù)地質(zhì)情況、灌漿目的確定,間歇時(shí)間宜在2h以上,使灌漿材料具備一定初凝效果,才能使灌漿壓力及流量有所改變。

   總之,巖溶地區(qū)的灌漿具有很大的挑戰(zhàn)性,處理溶洞的方法也是多種多樣的,在處理時(shí)要善于總結(jié)經(jīng)驗(yàn)、優(yōu)化施工方案;在施工前做好充分的準(zhǔn)備工作,避免在施工過程中出現(xiàn)“邊勘探、邊設(shè)計(jì)、邊施工”的“三邊”工程,根據(jù)不同的地形地質(zhì)條件以及溶洞發(fā)育規(guī)模,配備相應(yīng)的施工作業(yè)人員及施工設(shè)備。

   參考文獻(xiàn):

   《中梁電站灌漿技術(shù)要求》《大壩基礎(chǔ)灌漿》。 
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