摘要:小型水利水电工程除险加固,多能够使用防渗、灌浆的方法得到一定效果处理。针对小型水利水电枢纽工程的不同特点,采取不同的方法。高压喷射灌浆技术具有开挖量小、占地少、设备简单、灌浆工效高、造价低、对临近建筑物影响小的特点,应用较广。
高压喷射灌浆法是近几年来用于松散地层透水地基防渗处理的新技术。采用这一实施工程技术建造的防渗板墙与防渗混凝土板墙、沉模板墙等垂直防渗构筑物相比,有造价低,工艺简单,工期短的优点;而与常规的帷幕灌浆、固结灌浆相比,又有处理效果明显及彻底的优点。
高压喷射灌浆的形式分为旋喷、摆喷和定喷三种。旋喷是喷嘴喷射时,一面提升一面旋转则形成圆柱状凝结体;摆喷是一面提升一面做一定角度的摆动则形成哑铃状凝结体;定喷是一面提升一面喷射,喷射方向固定不变则形成板状凝结体。
单管法是一种最先发展起来的方法,它利用1根单独的喷管喷射浆液,对土体进行切割的同时与土体进行掺搅混合,最终形成水泥混凝土结构。由于浆液射流的能量衰减很快,因此对土体的破坏范围不大,形成的凝结体也较小,一般只能达到50-60cm,但由于单管法的设备简单轻便。
二管法是在单管法的基础上发展起来的,其原理是射流在空气中的能量衰减要远远慢于在水中的衰减速度,因此通过在浆管的外侧增加一根气管,在浆液射流外围同轴喷射压缩空气,达到增加射流对土体切割能力的目的,由于压缩空气的作用还增强了升扬置换作用,因此二管法形成的水泥土凝结体质量好,直径大,可以超过lm。但二管法要增加空压机等比较笨重的设备。
虽然单管法及二管法的应用很成功,但由于都是利用浆液本身对土体进行切割,而浆液因为粘度很大,沿着喷管流动时能量损耗很大,因此喷射流速度不可能很快,影响了成桩直径。如果利用清水对土体进行切割,则可以大幅度提高喷射压力及喷射距离。于是在此基础上又研究出了三管法,它利用高压水对土体进行切割破坏,同时利用环绕空气流保护水射流以增加其喷射距离,并用低压浆液与上体进行原位掺搅混合,形成防渗体。
三管法形成的水泥上凝结体直径能够达到1.2m。它的缺点是:①增加_r高压水泵和空压机等设备;②喷射出的高压水会对浆液稀释,影响成桩质量。
上述3种方法都是利用浆液材料与土体进行原地搅拌形成同结体,浆液置换,部分土体,此是一种半置换法。近来又发展了一种用充填材料充填整体空间的全置换法,即多管法。它利用置入的多重管,用逐渐向下运动旋转的超高压水射流,切削破坏四周的土体,并用真空泵将泥浆从多重管中抽出,如此便在地层中形成一个较大的空间;装在喷嘴附近的超声波传感器可及时测空间的直径和形状,然后根据自身的需求选用浆液、砂浆、砾石等材料填充,在地层中形成一个大直径的柱状固结体。该法在砂性土中形成的桩体最大直径达4m,但设备更复杂,体积庞大。
喷射介质确定后,最重要的就是要依据工程及工程地质特征、工艺技术水平确定施工的工艺技术参数,包括提升速度、旋转速度、摆动角度、进浆的压力和流量、浆液水灰比等。二管法还应该要考虑空气压力及流量;三管法还应该要考虑水压和水量。这些参数对成桩质量及工程价有特别大的影响,其选择必须经过试验确定。
目前,施工方法主要有单管法、双管法、三管法(又分为同轴三管法和并列三管法)3种,近年,随着高压泥浆泵性能的提高,新三管法也得到了广泛的应用。施工的形式有定喷、摆喷及旋喷3种,选择哪种形式视工程的重要性、工程部位、工程用途等因素而定。
(2)在高压喷射灌浆施工中,使用单向喷嘴和双向(900?0夹角)喷嘴,分别或组合采用旋喷、定喷和摆喷工艺,能形成契合设计要求几何尺寸和性状的桩、板、墙及组合形式的高喷凝结体,达到防渗加固的目的。
造孔机架和喷射设备在安装过程中用水准仪测定机架的基座水平后,在机架相互垂直的两面上分别设置0.5kg重的吊线锤,并标注垂直线。施工时观察机架上垂直线是否与吊锤线相吻合,当出现偏差时及时作出调整,保证偏斜率小于0.3%。
高压喷射灌浆防渗墙的质量优劣与水泥用量的多少及均匀性有直接的关系,因此,怎么来控制水泥用量是工程质量的关键。本工程采用的是电子称重法与钻机深度相结合的计量装置,它能在记录上反映深度、相对应每延米的水泥用量。对水泥用量的控制应做好如下工作:
(1)在施工全套工艺流程中,应随时抽查钻机的水平度和垂直度、钻进深度、喷灰深度,停灰标高、喷灰的管道压力、剩余水泥量等并做好相应记录。
(2)及时收取当日记录单,并校核时间、孔号的连续性等。每日施工结束后。所有的记录应由施工现场人员和监理检查合格后签字认可。
(3)每日施工结束后对施工现场水泥用量和记录中的水泥用量以予统计、对比,并记录在当天的施工日志中。当两者误差大于5%时,必须查明原因后方可在记录表上签字认可,必要时应及时补喷。
(4)现场实施工程人员应核对前后左右孔的深度和成墙时间,如果相同深度的成墙时间相差很大,则认为存在搅拌不匀,并应采取补喷处理。
(5)现场实施工程人员应根据钻杆的提升速度,确定每日完成延米数和每孔的施工时间。如果机架完成的延米数超过规定值较多或少于规定值较多,则认为存在搅拌不匀,并应采取补喷处理。
灌浆时提升速度的快慢直接影响工程质量和浆液用量。提升速度过快,则防渗墙后不密实,易产生空洞,且切割半径不符合标准要求,会造成防渗墙搭接处产生薄弱环节:提升速度太慢,则返浆量过大,造成浪费。此需根据灌浆试验确定不同土层的提升速度。
小型水利水电工程除险加固,多能够使用防渗、灌浆的方法得到一定效果处理。针对小型水利水电枢纽工程的不同特点,采取不同的方法。高压喷射灌浆技术具有开挖量小、占地少、设备简单、灌浆工效高、造价低、对临近建筑物影响小的特点,应用较广。
