水利工程中的防渗技术-技术创新

水利工程中的防渗技术

日期：2015-12-23 14:37:24　来源：互联网　浏览数：
　

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1 劈裂灌浆
    劈裂灌浆是以土体水力劈裂原理，沿堤轴线布孔，利用堤身的最小主应力面和堤轴线方向一致的规律，在灌浆压力下，以适宜的浆液为能量载体，将堤身有控制地劈裂，在堤身上形成密实、竖直、连续、一定厚度的浆液防渗固结体，浆液能够充填密实与浆脉连通的所有裂缝、洞穴等隐患。该方法能够有效的处理堤身浸润线出溢点过高、有散浸现象、裂缝（其中不包括滑坡裂缝）、各种洞穴。劈裂灌浆防渗处理技术，多采用单排布孔。孔距6～10m。在弯曲堤段需要适当缩小孔距。灌浆孔口压力以产生沿堤线方向脉状扩散形成一连续的防渗体，但又不得产生有害的水平脉状扩散和变形为准，需要现场灌浆试验或施工前期确定。堤防灌浆口压力多在0.1～1.0MPa 之间。堤身劈裂灌浆应“多次适量灌”，按工序灌浆，推迟坝面裂缝的出现和控制裂缝的开度在5cm 之内，并在灌后能基本闭合。每孔灌浆次数应在6 次以上，形成的脉状泥墙厚度应在4～18cm 之间。考虑到堤身应力，劈裂灌浆应在坝体的枯水期进行，为了坝体安全，还应核算灌浆期堤坡的稳定性，对堤身变形、裂缝等数据进行合理观测。对于较宽的堤防，也应核算堤身应力分布，避免产生贯穿性横缝。
    劈裂灌浆钻孔一般是一次成孔。在冲击钻进中一般采用两种方式，第一是取土钻头干钻钻进；第二是冲击锤头锥击钻进。在回转钻进中普遍采用泥浆循环钻进，特别是在一些中大型的水利工程施工中，应合理选用冲洗液循环钻进，一般不采用清水钻进，在冲洗液选择上应依据堤坝的土质条件、渗透程度来择优选用。钻孔孔径可小到Φ20mm，一般孔径在Φ70～Φ130mm 之间。所有灌浆钻孔均需埋设孔口管，使顶部灌浆压力由孔口管承担，可施加较大的灌浆压力，促使浆液析水固结，有利于提高浆液的固结速率和浆体结石的密实度。
2 槽段式防渗墙
    槽段式防渗墙可采用抓斗、冲击钻劈打、轮铣、射水、锯槽、链斗、多头钻等成槽机具分一、二期跳打成槽。按槽厚可分为薄墙，规格为20～60cm 和厚墙，规格为60～120cm。受机械尺寸所限，抓斗、冲击钻劈打、轮铣等机具仅能形成厚墙，槽孔长度多依据地质条件、混凝土供应强度、施工工艺等确定，多在2～5m 间。而射水、锯槽、链斗、多头钻等成槽机具和改进的薄型抓斗（30～40cm）、轮铣(20～60cm)机具可以形成较薄的薄墙。各种机具都有其适用地层的问题，如卵砾石含量高且大的地层，多采用冲击钻造孔，抽桶出渣，甚至采用预爆破或定向聚能爆破作业处理。墙体材料可采用混凝土、钢筋混凝土、塑性混凝土、土工膜、自凝灰浆。混凝土、塑性混凝土采用槽孔内下道管泥浆中浇筑成墙工艺。钢筋混凝土则在浇筑前置入钢筋笼。
3 高压喷射灌浆技术
    高压喷射法就是用高压泥浆泵，通过安装在钻杆顶端置于孔底的特殊喷嘴，利用工程钻机钻孔至设计标准的深度后，向周围土体高压喷射固化浆液，一般使用水泥浆液，同时钻杆以一定的速度边旋转边提升，高压射流使一定范围内的土体结构破坏，强制性的让固化浆液混合，凝固后便在土体中形成具有一定性能和形状的固结体。
    固结体的形状一般与喷射流的移动方向有着密切关联。一般分为三种：第一，旋转喷射；第二，定向喷射；第三，摆动喷射。旋转喷射桩主要用于加固地基；定向喷射固结体呈壁状，摆喷形成厚度较大的扇状固结体。定向喷射和摆动喷射通常用于地基防渗，改善地基土的水力条件及边坡稳定等水利水电工程。
4 水泥土加固法
    水泥土加固法是当水泥浆与土搅拌后，水泥颗粒表面的矿物很快与黏土中的水发生水解和水化反应，在颗粒间形成各种水化物。这些水化物有的继续硬化，形成水泥石骨料，有的则与周围具有一定活性的黏土颗粒发生反应。通过离子交换和团粒化作用使较小的土颗粒形成较大的土团粒；通过硬凝反应，逐渐生成不溶于水的稳定的结晶化合物，从而使土的强度提高。通过以上反应，使软土硬结成具有一定整体性、水稳性和一定强度的水泥加固土。
    根据目前的水泥加固法施工工艺，搅拌桩可布置成三种方式，分别为柱状、壁状和块状，在堤防上用于地基加固，主要采用桩式，而用于防渗加固，应采用壁状式，壁状式是将相邻搅拌桩部分重叠搭接即成为壁状加固型式，组成水泥土挡墙，这种挡墙具有较高的抗渗性能，可以形成良好的隔水帷幕。
    水泥土的无侧限抗压强度一般为300～400kPa，比天然软土大几十倍至百倍，但影响水泥土无侧限抗压强度的因素很多，如水泥掺入量、龄期、水泥标号、土样含水率和有机质含量以及外掺剂等等。为了降低工程造价，可以采用掺加粉煤灰的措施。掺加粉煤灰的水泥土，其强度一般比不掺粉煤灰的高。不同水泥掺入比的水泥土，当掺入与水泥等量的粉煤灰后，强度均比不掺粉煤灰的提高10％，因此采用深层搅拌法加固软土时掺入粉煤灰，不仅可消耗工业废料，还可提高水泥土的强度。
5 排水固结法
    排水固结法是软粘土地基在荷载作用下，土孔隙水慢慢排出，孔隙比减小，地基发生固结变形。同时，随着超静水压力逐渐消散，土的有效应力增大，地基土的强度逐步增长。排水固结法是由排水系统和加压系统两部分组合而成的。排水系统可以在天然地基中设置竖向排水体，例如普通砂井、袋装砂井、塑料排水板等，以及利用天然地层本身的透水性。加压系统有堆载法、真空法等。排水固结法主要可以解决粘土地基的沉降问题和稳定问题。