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淺議堤壩灌漿防滲加固技術(shù)

2010-04-23 11:21  包禮海  【  【打印】【我要糾錯】

  摘要:文章闡述了堤壩發(fā)展概況及運(yùn)行現(xiàn)狀,以及現(xiàn)有堤壩防滲技術(shù)的原理、優(yōu)缺點和適用性。對劈裂灌漿加固處理方案,對防滲帷幕設(shè)計、灌漿施工組織設(shè)計、灌漿期出現(xiàn)問題的處理措施以及灌漿過程中的監(jiān)測內(nèi)容進(jìn)行了詳細(xì)分析。

  關(guān)鍵詞:堤壩防修;劈裂灌漿;帷幕設(shè)計;加固技術(shù)

  我國有許多大壩和堤防需要進(jìn)行防滲處理。每種新技術(shù)有各自的原理、施工工藝、優(yōu)缺點和適用性。在工程實際中,根據(jù)工程的實際情況選擇相應(yīng)的綜合防滲技術(shù),以達(dá)到科學(xué)、經(jīng)濟(jì)、合理的目的,這是在當(dāng)前以及今后堤壩防滲方案選擇中值得深入研究的課題。盡管新技術(shù)、新材料不斷發(fā)展,可是在基礎(chǔ)處理及大壩防滲、補(bǔ)強(qiáng)等工程中,劈裂灌漿仍然在技術(shù)上、經(jīng)濟(jì)上保持著較為重要的地位。

  一、堤壩病害

  土石壩以其取材方便、適應(yīng)性強(qiáng)、施工靈活、結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點而在當(dāng)今世界中得到廣泛的應(yīng)用。因其主要有壩址附近的土石料填筑而成,故又稱“當(dāng)?shù)夭牧蠅?rdquo;。根據(jù)壩體所用材料的不同,又可分為土壩和堆石壩。

 。ㄒ唬﹪鴥(nèi)外土石壩事故

  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(yīng)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(yùn)輸,成本低;第三,易于機(jī)械化施工,施工工期短,易于導(dǎo)流,壩體易于抗震,經(jīng)濟(jì)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(fā)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。

  (二)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(wěn)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(jīng)濟(jì)損失,它對大壩的安全還會造成影響。以往的經(jīng)驗表面,許多壩的破壞,往往不是因壩本身和地基的強(qiáng)度不夠,而是由于地基巖土沒有抵住水的作用。

  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(guān)系。

  實踐表明,凡在裂縫中產(chǎn)生較大滲漏的,一般都具有以下條件:這些裂縫都與水庫內(nèi)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(yán)重的漏水。

  因此,在分析判斷壩基和岸邊能否產(chǎn)生嚴(yán)重漏水時(小的滲漏不可避免),不但要查明壩區(qū)巖石內(nèi)是否存在斷層、裂隙、溶蝕等,還要查明其產(chǎn)狀及充填情況。在詳細(xì)調(diào)查、勘探的基礎(chǔ)上,最后應(yīng)盡可能地將壩址選在工程地質(zhì)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(shù)壩址選擇,地質(zhì)條件都不同程度上存在著地質(zhì)缺陷,尤其在近一段時期的病險庫處理工程,絕大多數(shù)是處理由于地質(zhì)缺陷引起的壩基滲漏問題。

  二、堤壩防滲處理

  (一)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(wěn)定性安全系數(shù);碌奶幚肀容^復(fù)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(qiáng)度指標(biāo)。近些年來,隨著土工合成材料的發(fā)展,用土工膜或復(fù)合土工膜防滲和用加筋材料提高土體穩(wěn)定性得到越來越廣泛的應(yīng)用。對壩基滲漏的處理一般依據(jù)上游“鋪、截、堵”,下游“導(dǎo)、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(dǎo)、減、排是修建導(dǎo)滲反濾體、減壓井、排水溝等以降低揚(yáng)壓力。

  為解決某些病險堤壩的除險加固問題,新中國成立以來,尤其自1980年初以來,我國研究和引進(jìn)了十幾種堤壩防滲加固新技術(shù),其中有的技術(shù)屬于我國獨(dú)創(chuàng),有的技術(shù)己達(dá)到國際領(lǐng)先水平。這使我國在堤壩防滲加固技術(shù)方面,由20世紀(jì)70年代末以前單一的引進(jìn)混凝土連續(xù)墻技術(shù)發(fā)展為適應(yīng)我國國情的技術(shù)配套體系。這些技術(shù)包括了對土壩壩體、壩下覆蓋層、接觸帶和喀斯特質(zhì)的防滲加固,面板堆石壩的防滲加固,以及近年實施的利用綜合技術(shù)處理病險堤壩隱患等技術(shù)。

  (二)堤壩灌漿防滲的幾種方法

  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(jù)堤壩曲直不同情況,用淺孔輕便鉆機(jī)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(jù)堤身情況分別以鉆透堤身填土或穿過堤身鉆入基礎(chǔ)1~2m為宜。灌漿時由下而上,少灌多復(fù);泥漿由稀到稠,循序漸進(jìn);壓力由大到小,靈活掌握。這樣,可以較好地處理灌漿中出現(xiàn)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(dá)到改善堤身質(zhì)量、提高堅固度和防止?jié)B漏的目的。

  2.高壓填充式灌漿法。高壓填充式灌漿主要用于堤基基礎(chǔ)灌漿,亦用于堤身蟻穴、溶洞的填充。用于基礎(chǔ)灌漿時,須用50m工程鉆機(jī)在需灌的堤段從堤頂鉆孔,孔距1.5~2.0m,孔深以鉆入基礎(chǔ)穿過砂層進(jìn)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(chǔ)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(chǔ)不良而引起的管涌。用于填充蟻穴、溶洞時,灌漿用30型鉆機(jī)先在蟻穴或溶洞周圍布孔灌入泥漿,形成包圍圈,然后進(jìn)行填充,則填滿為止。

  3.低壓速凝式灌漿法。這種灌漿方法一般用于高危水位下?lián)岆U堵塞管涌,它可根據(jù)管涌所處位置的地質(zhì)情況(即粘土層或砂礫層)分別采用30型鉆機(jī)或50型鉆機(jī)鉆孔,然后先向孔內(nèi)注入浸水后即膨脹的物質(zhì)(如黃豆、大米),再以小于49kPa的壓力徐徐向孔內(nèi)灌入加進(jìn)速凝劑水玻璃的水泥漿。注入膨脹物質(zhì)是為了加大管涌內(nèi)阻力,減慢管涌內(nèi)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。

  三、結(jié)語

  目前,我國研究出了許多堤壩防滲新技術(shù)。每種新技術(shù)有各自的原理、施工工藝、優(yōu)缺點和適用性。在工程實際中,根據(jù)工程的實際情況選擇相應(yīng)的綜合防滲技術(shù),以達(dá)到科學(xué)、經(jīng)濟(jì)、合理的目的,這是在當(dāng)前以及今后堤壩防滲方案選擇中值得深入研究的課題。盡管新技術(shù)、新材料不斷發(fā)展,可是在基礎(chǔ)處理及大壩防滲、補(bǔ)強(qiáng)等工程中,劈裂灌漿仍然在技術(shù)上、經(jīng)濟(jì)上保持著較為重要的地位,劈裂灌漿技術(shù)具有不需要開挖地基、可灌性、可控性好,連接可靠、施工場地的要求不高等優(yōu)點,其施工工法理論己比較成熟,相對來講應(yīng)用比較廣泛。在堤壩建筑物防滲補(bǔ)強(qiáng)方面,劈裂灌漿技術(shù)被廣泛的應(yīng)用。

  參考文獻(xiàn):

  [1]胡新德。堤壩灌漿防滲的幾種方法[J]。中國農(nóng)村水利水電,1999,(2)

  [2]堤壩灌漿防滲的幾種方法[J]。江蘇水利,1999,(5)

  [3]黎校。高壓噴射灌漿法在堤壩防滲加固工程中的應(yīng)用[J]。廣東建材,2006,(12)

  [4]盧超。土壩壩體與堤壩地基劈裂灌漿防滲技術(shù)[J]。水利與建筑工程學(xué)報,2003,(1)

  [5]我國堤壩管涌探測技術(shù)取得突破[J]。地質(zhì)裝備,2001,(2)

  [6]吳軍珍。青陽水庫壩基帷幕灌漿防滲工程施工方法[J]。福建地質(zhì),2004,(4)

延伸閱讀:技術(shù) 防滲 灌漿
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