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摘要:文章分析了水利工程堤壩滲漏病害原因,針對堤壩灌漿防滲加固技術問題進行了探討。
關鍵詞:水利工程,堤壩病害,灌漿,防滲
土石壩以其取材方便、適應性強、施工靈活、結構簡單等優點而在當今世界中得到廣泛的應用。我國有許多大壩和堤防需要進行防滲處理。每種新技術有各自的原理、施工工藝、優缺點和適用性。在工程實際中,根據工程的實際情況選擇相應的綜合防滲技術,以達到科學、經濟、合理的目的,這是在當前以及今后堤壩防滲方案選擇中值得深入研究的課題。
1堤壩病害分析
1.1土石壩事故分析
土石壩成為水利蓄水工程中一種重要和較普遍的壩型,是因為土石壩具有以下三方面特點:一是壩型適應條件廣,包括不良地基情況下,均可填筑土石壩;其二可就地取材,減少鋼筋、水泥等建筑材料的運輸,成本低;第三,易于機械化施工,施工工期短,易于導流,壩體易于抗震,經濟效益較佳。由于種種原因,有不少水庫存在著不同程度的隱患,成為病險水庫,不僅影響了工程效益的充分發揮,有的甚至造成了垮壩的事故,給國家和人民帶來了巨大的損失。
1.2堤壩滲漏分析
與其它建筑物不同,壩的建筑除了要考慮地基變形和穩定等一般性問題以外,還要特別考慮水的滲漏問題。大壩滲漏帶來的不僅僅是經濟損失,它對大壩的安全還會造成影響。以往的經驗表面,許多壩的破壞,往往不是因壩本身和地基的強度不夠,而是由于地基巖土沒有抵住水的作用。
1.3壩基及兩岸山體滲漏的原因有兩個
1)水庫蓄水形成的巨大水頭壓力;2)存在著過水通道。滲漏量的多少,與水頭的高低和通道的大小兩因素成正向依從關系。
實踐表明,凡在裂縫中產生較大滲漏的,一般都具有以下條件:這些裂縫都與水庫內外相連通,而且具有一定的開度。那些不與水庫和外界連通的,已被充填得很密實的裂隙或溶洞,不會形成嚴重的漏水。
因此,在分析判斷壩基和岸邊能否產生嚴重漏水時(小的滲漏不可避免),不但要查明壩區巖石內是否存在斷層、裂隙、溶蝕等,還要查明其產狀及充填情況。在詳細調查、勘探的基礎上,最后應盡可能地將壩址選在工程地質問題最少而又滲水量小的地段上。事實上,這只是相對概念,大多數壩址選擇,地質條件都不同程度上存在著地質缺陷,尤其在近一段時期的病險庫處理工程,絕大多數是處理由于地質缺陷引起的壩基滲漏問題。
2 堤壩工程防滲加固技術分析
2.1 堤壩防滲處理
堤壩防滲處理原則和主要處理方法。針對上述幾種情況,我國防滲一般采用灌漿或防滲墻措施來處理滲透或降低浸潤線,采用防滑樁或壓重等措施來提高抗滑穩定性安全系數?;碌奶幚肀容^復雜,要從滑坡的起因上解決問題。最好的途徑是降低壩體浸潤線或提高土體強度指標。近些年來,隨著土工合成材料的發展,用土工膜或復合土工膜防滲和用加筋材料提高土體穩定性得到越來越廣泛的應用。對壩基滲漏的處理一般依據上游“鋪、截、堵”,下游“導、減、排”的原則所謂”鋪、截、堵”就是修建鋪蓋、防滲墻和帷幕灌漿等以減小滲漏量;“導、減、排”是修建導滲反濾體、減壓井、排水溝等以降低揚壓力。
2.2 堤壩灌漿防滲的幾種方法
2.2.1 劈裂式帷幕灌漿法。所謂劈裂式帷幕灌漿,主要用于加固堤身,防止堤身滲漏。其方法是根據堤壩曲直不同情況,用淺孔輕便鉆機或更簡單的鉆具,分別采用梅花形布孔和直線布孔方式,沿堤壩軸線從堤頂離堤外肩1.5m處鉆孔,一般孔距3m,孔深根據堤身情況分別以鉆透堤身填土或穿過堤身鉆入基礎1~2m為宜。灌漿時由下而上,少灌多復;泥漿由稀到稠,循序漸進;壓力由大到小,靈活掌握。這樣,可以較好地處理灌漿中出現的冒漿、串漿、滑坡、局部隆起等各種問題,使灌入的泥漿沿堤的軸向形成一道帷幕,達到改善堤身質量、提高堅固度和防止滲漏的目的。
2.2.2 低壓速凝式灌漿法。這種灌漿方法一般用于高危水位下搶險堵塞管涌,它可根據管涌所處位置的地質情況(即粘土層或砂礫層)分別采用30型鉆機或50型鉆機鉆孔,然后先向孔內注入浸水后即膨脹的物質(如黃豆、大米),再以小于49kPa的壓力徐徐向孔內灌入加進速凝劑水玻璃的水泥漿。注入膨脹物質是為了加大管涌內阻力,減慢管涌內水流速度,防止水泥漿隨水流出;加入速凝劑,水泥漿能很快凝固而堵塞管涌。
2.2.3 高壓填充式灌漿法高壓填充式灌漿主要用于堤基基礎灌漿,亦用于堤身蟻穴、溶洞的填充。用于基礎灌漿時,須用50m工程鉆機在需灌的堤段從堤頂鉆孔,孔距1.5~2.0m,孔深以鉆入基礎穿過砂層進入礫石層2m左右為宜。灌漿時壓力一般為127.40~166.60kPa,套管下到填土層保證堤身干燥,基礎部分砂礫層灌入水泥漿,然后逐步提升到土層,以黃泥漿封孔。這種灌漿法主要用于治理因基礎不良而引起的管涌。用于填充蟻穴、溶洞時,灌漿用30型鉆機先在蟻穴或溶洞周圍布孔灌入泥漿,形成包圍圈,然后進行填充,則填滿為止。
2.2.4 通過灌漿加固,形成防滲體此方法適用于漿砌石重力壩。壩上游面固結灌漿,堵塞漏洞和縫隙,加固補強壩體和提高防滲性能,以進一步提高壩體的承載能力和完整性。壩下游面追蹤固結灌漿,在下游壩面有漏水或溶蝕物出逸的地方,造成水平孔或斜孔,埋注漿管進行灌漿,以堵塞漏水通道和壩體空洞、裂縫,加固壩體,增加壩面穩定性和抗沖刷能力這種反向灌漿工藝,非常適合拱壩和支墩壩工程,對重力壩工程只有搞清揚壓力并設排水孔也可采用采用這種方法時最好是壩前無水。壩面重新剔勾縫,剔縫后,用高標號水泥砂漿干硬性預縮水泥砂漿或用防水材料配制高標號水泥砂漿勾縫,提高壩面防滲漏能力及壩體穩定性、整體性和抗凍融抗風浪淘刷能力。此方法即“前堵、中截、后追蹤”灌漿治漏加固法。
2.3 混凝土防滲墻技術
2.3.1 高壓噴射防滲墻。高壓噴射防滲墻是借助于高壓射流沖擊擾動壩基覆蓋層,同時灌入水泥漿,使漿液與被灌地層土顆粒摻混,形成防滲墻。
2.3.2 自凝灰漿防滲墻。自凝灰漿防滲墻是在塑性混凝土墻的基礎上發展而來的。使用水泥、膨潤土并摻入少量緩凝劑制成“自凝灰漿,在凝固前可作為造孔中的固壁泥漿,完工后自行凝固,形成墻體起防滲補強作用。該技術在美國、法國等國家均已使用,我國尚處于起步階段。
2.3.3 垂直鋪塑。垂直鋪塑是利用鏈斗式挖槽機,通過鏈條及鏈斗連續挖掘出渣,形成連續的槽孔,并用泥漿固壁,成槽后隨即輔設防滲薄膜,回填粘土。挖槽深度一般≤15m,槽寬為15~30cm。適用于砂壤土層,工效較高。
2.3.4 水泥土攪拌樁防滲墻。運用深層攪拌樁機把水泥漿噴入土體并攪拌,使水泥與土體混合,經水泥的水解、水化和離子交換等一系列反應,硬結成墻2002年長江堤防防滲工程中被廣泛應用,共造墻98×104m2,占總成墻面積的69%。其優點是造價低(90~130元/平方米),設備輕便,墻厚為25~30cm時,在深15m范圍內墻體完整性較好。適用于細粒料的土砂層及含少量礫石的砂礫石層。
2.3.5 帷幕灌漿。帷幕灌漿是把一定配合比的具有流動性和膠凝性的漿液,通過鉆孔壓入巖層裂隙中,經膠結硬化后提高巖基的強度,改善巖基的整體性和抗滲性。我國常采用孔口封閉灌漿法,國際上一些高效率的施工方法,如GIN灌漿法自下而上純壓式灌漿法等引進我國,促進了我國灌漿技術的發展GIN法是前國際大壩會議主席、瑞土學者隆巴迪首先提出的。GIN法灌漿自動考慮了巖體地質條件的實際不規則性,使得沿帷幕體的總注入漿量合理分布。GIN法在歐美一些國家的工程中應用,取得了較好的效果。
結束語
盡管新技術、新材料不斷發展,可是在基礎處理及大壩防滲、補強等工程中,劈裂灌漿仍然在技術上、經濟上保持著較為重要的地位。
參考文獻
[1] 黎校。高壓噴射灌漿法在堤壩防滲加固工程中的應用[J]。廣東建材,2006.
[2]肖紅.關于堤壩加固技術的分析[J].重慶社會工作職業學院學報,2006.