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高壓噴射灌漿技術施工工藝和質(zhì)量控制
0引言
高壓噴射灌漿基本原理是借助于高壓射流沖擊、破壞被灌地層結(jié)構(gòu),同時灌入水泥漿或混合漿,使?jié){液與被灌地層顆粒摻混,形成符合設計要求的凝結(jié)體,借以達到加固地基和防滲的目的。
1灌漿的概念及作用
灌漿(Grouting),就是將某種具有流動性和膠凝性的漿液,按一定的配比要求,通過鉆孔用灌漿設備壓入建筑物或其基礎部分縫隙中的措施。灌漿又稱注漿,其實質(zhì)是使?jié){液在被灌載體中滲透、擴散、充塞,經(jīng)一定時間后凝固和硬化,從而達到加固載體和抗?jié)B防水的目的。
灌漿的作用主要體現(xiàn)在下面幾個方面:充填作用。漿液凝成的結(jié)石將地層空隙充填起來,可以阻止水流通過,提高地層的密實性;壓密作用。在漿液被壓入的過程中,將對地層產(chǎn)生擠壓,從而使那些無法進入漿液的細小裂隙和孔隙受到壓縮或擠密,使地層密實性和力學性能都得到提高;粘合作用。某些漿液的膠凝性質(zhì)可以使己經(jīng)脫松的巖塊、建筑物裂縫等充填并粘合在一起,使其聯(lián)合承載能力得到改善;固化作用。某些漿材(例如水泥和某些化灌材料)可與地層中的粘土等松軟物質(zhì)發(fā)生化學反應,將其凝固成堅固的“類巖體”。
2高壓噴射灌槳技術的優(yōu)勢
2.1適用范圍廣。高噴灌漿可用于工程新建之前,也可用于工程修建之中,特別是用于工程建成之后,顯示出不損壞建筑物的上部結(jié)構(gòu)和不影響運營使用的長處。
2.2施工簡便。施工時只需在土層中鉆一個孔徑為50mm或300mm的小孔,便可在土中噴射形成0.4~4.0m的固結(jié)體,因而能貼近已有建筑物基礎建設新建筑物。
2.3固結(jié)體形狀可以控制。為滿足工程的需要,在噴射過程中,可調(diào)整旋噴速度和提升速度,增減噴射壓力,可更換不同孔徑噴嘴改變流量,使用固結(jié)體成為設計所需要的形狀。
2.4料源廣闊、價格低廉。噴射的漿液是以水泥為主,化學材料為輔,除了在要求速凝超早強時使用化學材料外,一般的地基工程使用價格低廉的425號普通硅酸鹽水泥。此外,還可以在水泥中加人一定數(shù)量的粉煤灰,這不但利用了廢材,又降低了注漿材料的成本。
2.5設備簡單、管理方便。高壓噴射灌漿全套設備結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、機動性強、占地少,能在狹窄和低矮的現(xiàn)場施工,且施工管理簡便:在單管、二重管、三重管噴射過程中,通過對噴射的壓力、吸漿量和冒漿情況的量測,即可間接地了解其效果和存在的問題,以便及時調(diào)整噴射參數(shù)或改變工藝,保重固結(jié)質(zhì)量。在多重噴射時,更可以從屏幕上了解空間形狀和尺寸后再以漿材填充之,施工管理十分有效。
3高壓噴射灌槳的工藝與施工要點
3.1鉆孔造孔過程中做好充填堵漏,使孔內(nèi)泥漿保持正常循環(huán),返出孔外,直至終孔。跟管鉆進,邊鉆進邊跟入套管,直至終孔。鉆進時應注意保證鉆機垂直,偏斜率應≤1%.
施工中需注意,當孔深達到設計深度時,應提取巖芯,經(jīng)檢驗認可后方可終孔。終孔后要測斜驗收,合格后搬遷孔位。
3.2下入噴射桿泥漿固壁的鉆孔可以將噴射桿直接下入孔內(nèi),直至孔底。跟管鉆進的鉆孔,有2種情況:①拔管前在套管內(nèi)注入密度大的塑性泥漿,注滿后起拔套管,邊起拔邊注入,使?jié){面長期保持與孔口齊平,直至套管全部拔出,而后再將噴射桿下入孔內(nèi)直至孔底。②也可先在套管內(nèi)下入管壁均勻的PVC管,直到套管底部,起護壁作用,而后將套管全部拔出,再將噴射桿下入到管底部。
3.3高噴施工施工中所用技術參數(shù)因使用高噴的方法不同而不同。所用的灌漿壓力不同,提升速度也有差異。對各類地層而言,若使用同一種施工方法則水壓、氣壓、漿壓的變化不大,而提升速度變化,是影響高噴質(zhì)量的主要因素。
一般情況下,確定提升速度應注意下列問題:①因地層而異在砂層中提升速度可稍快,砂卵(礫)石層中應放慢些,含有大粒徑(40cm以上)塊石或塊石比較集中的地層應更慢。②因分序而異先序孔提升速度可稍慢,后序孔相對來講可稍快。③高噴施工中發(fā)現(xiàn)孔內(nèi)返漿量減少時宜放慢提升速度。
此外,還需對進漿量進行控制。除在制漿過程中嚴格控制水泥用量、保證漿液濃度外,對進水量同樣要嚴格控制,方可保證進漿量。
3.4墻體位置的確定根據(jù)設計要求平整好場地,要求場地內(nèi)地下無障礙物,對某些作業(yè)地基軟、不平整,有可能引起整機翻倒引起事故的地段,一定要采取防范措施,在平整場地上對墻體中心線進行測量定位。
3.5噴墻管理應控制好掘進速度和灌漿壓力、提升速度,送氣量的大小應使?jié){液成沸騰狀為宜。灌漿階段漿液不能發(fā)生離析和斷漿現(xiàn)象,保證墻體均勻,無夾心層,若發(fā)生管道堵塞或因故短暫停機,應迅速搶修。如噴射過程中因發(fā)生事故停噴超過1h~2h,就需要做特殊處理方才能繼續(xù)噴灌,恢復噴射時要求從停噴深度以下0.5m開始提升噴射。
3.6質(zhì)量檢測
3.6.1防滲墻的滲透性。灌漿施工結(jié)束待防滲墻體凝固30d后,將550m的灌漿壩段分為4個檢查段,在這4處設置防滲檢查試驗圍井,用注水試驗測定封閉圍井的滲透性來判斷防滲墻質(zhì)量。從試驗結(jié)果看,防滲墻質(zhì)量均達到優(yōu)或良。
3.6.2防滲墻的連續(xù)性及厚度。施工結(jié)束30d后,采用地質(zhì)雷達技術對防滲墻的連續(xù)性和厚度進行檢測,查驗防滲是否達到了設計要求的平均厚度,以及防滲墻體方向和垂向深度的連續(xù)性是否達到設計要求。
3.6.3防滲墻體結(jié)石體的強度。分別在檢查段之間防滲墻交叉接觸位置布置檢查孔,在檢查孔的中部取樣品做物理力學試驗,以查驗施工是否達到了工程設計要求。
4高噴技術施工中需注意的事項
為保證高噴防滲墻的連續(xù)性,則必須要使各孔的凝結(jié)體在有效范圍內(nèi)牢固可靠連接上,為此如何選用結(jié)構(gòu)布置形式和孔與孔的距離則很重要。
高噴形成的凝結(jié)體的形狀與噴射的形式有關,噴射形式一般有旋噴、擺噴和定噴三種。噴射時若邊提升邊旋轉(zhuǎn),則凝結(jié)體的形狀為圓柱體,若邊提升邊擺動則形成的凝結(jié)體形狀為啞鈴狀,若只提升和定向噴射則可形成板狀。
在防滲工程中,孔距的選擇至關重要,它不僅關系到凝結(jié)體能否可靠地連接,而且也影響工程的進度、造價。孔距應根據(jù)地層的地質(zhì)條件,對防滲性能的要求、高噴灌漿的施工方法和工藝、結(jié)構(gòu)形式、孔深及其它因素綜合考慮而定。應控制好掘進速度和灌漿壓力、提升速度,送氣量的大小,應使?jié){液成沸騰狀為宜。灌漿階段漿液不能發(fā)生離析和不允許發(fā)生斷漿現(xiàn)象,保證墻體均勻,無夾心層,若發(fā)生管道堵塞或因故暫停機,應迅速搶修。
5結(jié)語
灌漿技術作為水工建筑物地基處理中常用和重要的工程措施,在大壩壩基防滲和加固處理中得到廣泛的應用大多數(shù)水庫、大壩的地基均需進行處理后,才能達到穩(wěn)定與防滲的要求隨著水利水電建設的發(fā)展,國內(nèi)可用于修建水庫、大壩比較好的地基也越來越少,因此,灌漿技術在水利工程地基處理中已經(jīng)成為一個非常重要的技術手段。
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