水利工程高喷灌浆技术探讨

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水利工程高喷灌浆技术探讨

山东茂隆新材料科技有限公司 2021-02-27 2225


摘要:对于水利工程而言,受到地基问题,如土质差、承载力低、渗透性强等因素,容易导致其稳定性水平不高,因此做好水利工程基础防渗处理就显得十分重要。有鉴于此,文章在充分结合笔者对相关文献研究以及自己多年工作经验情况下,首先就高喷灌浆技术原理及其相关进

长丝土工布的应用领域(1)作挡土墙回填中的加筋,或用于锚固挡土墙的面板。修筑包裹式挡土墙或桥台。(2)加固柔性路面,修补道路上的裂缝,防止路面反射裂缝。(3)增加碎石边坡及加筋土的稳定性,防止水土流失和低温时土体的冻害。(4)路道碴与路基之间的隔离层,或路基与软基之间的隔离层。(5)人工填土、堆石或材料场与地基的隔离层,不同冻土层之间的隔离,反滤和加固作用。(6)储灰坝或尾矿坝的初期上游坝面的滤层,挡土墙回填土中排水系统的滤层。(7)排水暗管周边或碎石排水暗沟周边的滤层。(8)水利工程中水井、减压井或斜压管的滤层。(9)公路、机场、铁路道渣和人工堆石等与地基之间的土工织物的隔离层。(10)土坝内部垂直或水平排水,埋入土体中消散空隙水压力。(11)土坝或土堤中的防渗土工膜后面或混凝土护面下部的排水。(12)排除隧洞周边渗水,减轻衬砌所承受的外水压力及各建筑物周围渗水。(13)人工填土地基运动场地基的排水。(14)公路(包括临时道路)铁路、堤岸、土石坝、机场、运动场等工程中用以加强软弱地基。

行详细分析,然后对水利工程基础防渗高喷灌浆技术及其应用进行了深入探讨,以期为提高防渗效果提供有效参考。

关键词:水利工程;基础防渗;高喷灌浆技术;工艺原理;应用

基础防渗处理,是水利工程建筑施工过程中较为重要与关键环节,尤其是如果基础的土质状况较差,并且伴有较强渗透性的情况,在水流作用下将会为基础埋下严重的安全隐患。因此在进行水利工程建设施工前,必须结合当前的水文、地质的实际情况,计算旋喷桩的承载力,确保其能够满足施工技术的要求。施工过程中要严格控制注浆压力以及水灰比等参数,使其保持在合理的范围。严格安照施工工艺流程进行施工,确保基础桩强度质量。高喷灌浆技术在其过程中有着较为重要的应用。

1.高喷灌浆技术工艺原理

(1)冲切掺搅作用。高喷灌浆技术原理在于运用高压射流来产生较大扰动以及冲击切割,实现对原地层结构的强化改造,达到提高基础承载力与防渗效果。其过程中生产的高喷凝结体,是由多种不同因素共同作用下产生的结果,其对地层结构产生的影响范围与喷浆压力、流量、速度以及旋喷柱直径大小息息相关。

(2)升扬、转换作用。在高喷灌浆施工过程中,通过压缩空气可以让水、浆液的射流,远距离地穿过地层时能够以较大的压力对地层结构进行分解,同时还可起到升扬作用。通过过浆液射流的冲击切削作用之后,地层中细小颗粒、碎屑等通过喷射杆与孔壁间之间的间隙升扬而带出孔外,由此产生的空位由浆液灌充,进而起到转换作用。

(3)挤压、渗透作用。随着射流距离增大,高喷射流强度会出现快速减弱,直到减弱到射流束的末尾位置,虽然还能对地层产生冲切作用但同时也会产生挤压作用。静压灌浆在喷射完成之后还应继续进行,进而使浆液对周围土体发挥渗透效果,促进凝结体与周围土层能够充分相结合,同时能够有渗透凝结层附着于凝结体外侧,从而达到有效的防渗效果。

(4)位移握裹作用。因为高喷灌浆具有较大喷射能力,而且受到转换和升扬影响,浆液会填满地层中较小的块石周边空隙将块石握裹住。对于较大块石或着遇到块石的集中地层,通过减缓提升速度,增大比能值形成较强的冲击震动作用使块石发生位移、松动,此时浆液在压力的作用下深入块石空隙,最后能够充分握裹块石,形成一个紧密、不间断的凝结体。

2.高喷灌浆技术凝结体的性能

在采取高喷灌浆来实现地基防渗过程中,需要地层的凝结体有着较好地防渗性与稳定性为前提。而浆液材料配比、施工工艺及流程掌控,以及地层成分等共同决定了凝结体防效果。凝结体在高喷施工下是不规则的,但能够紧密与地层结合,再加上高喷凝结体周围同时有浆皮层与渗透凝结层的保护,起到了复合防渗效果,从而更好提高相应防渗能力。

3.高喷凝结体的结构布置形式

喷射的主要形式有定喷、摆喷、旋喷这三种。喷射时,一边提升一边旋转形成的凝结体为圆柱体,称为旋喷柱;一边提升一边摆动则形成哑铃状;如果提升过程中进行定向喷射,则形成板状。

4.高喷灌浆技术工艺与施工要点

在正式实施作业前,要再次根据设计图纸对孔位位置、距离等进行复核、确定,清楚所有妨碍施工的障碍物,为施工做好材料、设备等准备,包括钻机、高压泵、浆液搅拌机等。较于其他方式,高压喷射产生较大的注浆压,能够获得校核的地基防渗处理效果,其主要使用的材料为水泥,可结合工程的实际需要添加适量的掺和剂,提升浆液的凝结性能,掺合剂的比例及数量须经过实验确定。通过实验可知,在一定范围内,浆液水灰比越小,地基处理的强度越高。值得注意的是,水泥浆液在生产、运输以及保存过程中由于种种原因导致了水泥出现离析等不稳定问题,使得凝固时间变长,凝结强度下降,所以应事先做好水泥质量试验,确保其质量合格。

(1)钻孔。主要分为泥浆固壁回转钻进与跟管钻进两种方式。前者于造孔时,需要将渗漏部位进行有效封堵,以保证孔内泥浆可以顺利达到终孔。后者则是同时采取钻进与套管的方法,直到终孔,在实际钻进时需控制钻机钻进的垂直程度。

(2)下入喷射杆。在钻孔时使用泥浆固壁方法能够将喷射杆下入孔内到底。采用跟管钻进方式的钻孔,通常分为如下两方面,第一,在拔管之前,往套管注满高密度塑性泥浆,起拔时,需要确保其注入速度相一致,直到注满位置。而且需要控制浆面和孔口高度相同。一旦完全拔出套管后,将喷射杆下入孔底。第二,能够先往套管内下放PVC塑管直到底部来当做护壁,将套管全部拔出后再把喷射杆下入管底。注意确保PVC塑管的管壁应匀均。

(3)高喷施工。施工时,采用的高喷方法不一样,技术参数也有所区别,同时采用不同的灌浆压力,相应的提升速度应有所调整。但对与不同地层来说,同样的施工方法,在水、气、浆液的压力未发生较大变化的情况下,唯有控制提升速度才能确保高喷灌浆的施工质量。其过程需要注意以下几点:综合考虑地层差异性,如若砂层密实程度不高,则能够合理增加速度;遇到砂卵层就需要适当放缓其速度;如若块石直径超过40cm或是出现集中块石区域提升速度则应更慢些。综合考虑序孔先后顺序,先序孔的提升速度应稍缓慢些,后序孔较先序孔稍快即可。如果孔内返浆量变少,就需要将提升速度降低。高压灌浆完毕后,或是灌浆无法连续开展同时需要较长时间才能开展情况下,需及时拔出注浆管,进行清洗保存备用,避免固结后套管与浆液凝结在一起。在注浆过程中,浆液未完全硬化之前,地基容易受到扰动而出现变形,所以在对地基进行处理过程中应注意控制速度与施工顺序,加快浆液的固结时间,预防地基受干扰变形。

5.高喷灌浆技术施工工艺要点

(1)确定墙体位置。做好场地平整工作,此过程应结合设计要求,除了要确保场地内地下清洁无障碍物之外,还应那些地基较软,难以平整以及容易导致整机翻到事故的施工地段。

(2)喷墙管理。强化把控掘进速度、提升速度和灌浆压力等工作,并且需要确保宋启亮能够让浆液变成沸腾状。在具体作业环节,还需避免浆液出现离析的问题。

(3)高喷灌浆施工中问题处理。水利工程基础防渗处理中应用高喷灌浆施工中受到土质松软、地层空隙过大等因素地影响会出现窜浆问题,这会大大降低基础防渗处理效果。针对该问题处理上,我们先要马上停止喷水并将窜浆口封堵起来,之后重新开启设备打入水泥浆液直至窜浆情况停止后才能继续施工。另外,高喷灌浆施工中还有可能出现回浆问题,导致其产生的原因主要是由于所使用浆液浓度过低。因此在水利工程基础防渗处理中一旦遇到该问题时首选需要检查高喷灌浆施工使用的浆液浓度是否过低检查制浆水灰比。通常情况下水灰比应控制在0.5:1-0.8:1内,而进浆比重则1.6-1.8。因此处理回浆问题时我们除了要调制更高浓度浆液大量注入以外,还需要将提升速度适当放慢,之后在正常回浆时逐步将泥浆浓度降至施工标准内。

6.结束语

综述可知,高喷灌浆技术具备较强的实用性,尤其是对水利工程基础进行加固防渗过程中体现的更为明显,是一种应用范围十分广泛的防渗技术。通过严格控制各道工序的施工,高喷灌浆对于水利工程基础防渗能够取得较为明显的效果,有效解决了工程中存在的诸多问题,从而使基础渗透维持稳定,确保水利工程能够安全、稳定运行。

参考文献:

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[2]蒋志文,丁若冰,孙雪琦.高喷灌浆技术在水景公园防渗工程中应用[J].山东水利,2011,(8).

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