水利(lì)水電工程注漿技術作為水工建築物(wù)地基處理(lǐ)中常用措施,在水工大壩壩基防滲和除險加固處理中得到廣(guǎng)泛(fàn)的應用,在水利水電工(gōng)程壩基(jī)注(zhù)漿中(zhōng),經常會遇到大吸漿量(liàng)地層,特大漏水通道,正在冒(mào)水的堵水(shuǐ),承壓水和岩溶地段等情況,特殊情況的注漿方(fāng)法與施工工藝進行總結。
1、大吸(xī)漿量情況的灌注方法
在一般的(de)裂隙岩層(céng)中注漿,多(duō)數情況可在1—3h之內結束注漿,單位耗灰量通(tōng)常不超過100—200kg/m,然而,有時會出現大量吸漿不止,注漿(jiāng)難以結束的情況,其(qí)主要(yào)原因是(shì)地層的特殊結構條件促使(shǐ)漿液從附近地表冒出,或沿著某一固定的通道流失。
大吸漿量地層一般可按以下原則(zé)進行處理(lǐ):
(1)降壓:用(yòng)低壓甚至用自流式注漿,等裂隙逐漸充滿漿,漿液的流動性降低(dī)後,再(zài)逐漸(jiàn)升高壓(yā)力,按(àn)常規要求進行注漿。
(2)限流(liú):限製注入率不大於10—15L/m?m以減少漿(jiāng)液在裂隙裏流動速度,促使漿液盡快沉積,待注入率明顯減少後,將壓(yā)力(lì)升高,使注入率基本(běn)保持在10—15L/m?m水平,直達(dá)到注漿結束標準後結束(shù)注漿。
(3)濃漿灌注,采用稠的水泥漿(一般為0.5:1)進行灌注。
(4)加速凝劑,在稠的水泥漿(一般為0.5:1)中摻入(rù)水玻璃氯(lǜ)化鈣(gài)速凝劑。
(5)灌注(zhù)水泥砂漿,根據灌注情況(kuàng),摻砂(shā)可(kě)以按水泥重量的10%、20%—……100%逐步增(zēng)加砂的(de)粒徑也可逐漸變粗(cū),將砂漿攪拌均後,用砂漿泵灌注。
(6)間歇注漿,在灌注一定數量水(shuǐ)泥或灌注一定時間(jiān)後,停止注漿一段時間,每次間歇之前,水泥注漿量或注漿時間根據地質情況,注漿目的(de)確(què)定,間歇時間通常為2—8h,這種特(tè)殊情況的注漿,結束時不一(yī)定要達到設計壓力,若無法在設計壓力結束注漿,可低至結束注(zhù)漿,待凝一段時間後掃孔、複灌,複灌(guàn)時爭取在設計壓力下結(jié)束注(zhù)漿。
2、特大漏水通道的灌注(zhù)方法
采用定向爆破法建造的堆石土壩,在於壩肩岩體中(zhōng)容(róng)易產(chǎn)生爆破而導致的特大裂隙,在可溶性岩(yán)石地區(qū),由於溶(róng)蝕形成的喀斯溶洞,溶溝造成大量(liàng)漏水的情況時有發生。對於這種特殊漏水通道(dào),若采常規注漿方法,不僅會耗費大量的材料,而且(qiě)有時根(gēn)本沒有成效,對此,要根(gēn)據不同情況進行處理。
2.1無水流作用和傾角較緩(huǎn)的大裂隙(xì)
首先采濃漿,水泥砂漿或間歇注漿進行處理,若效果不明顯,則(zé)可改用(yòng)定量灌注(zhù)穩定漿液(yè)或混合漿液,穩定漿(jiāng)適用於遇水性能惡化,注入量大的地層,混合漿液包(bāo)括水泥砂(shā)漿,水泥粘土漿(jiāng),水泥(ní)粉煤灰漿和水泥玻璃(lí)漿(jiāng)等。
2.2有水流作用或傾角較陡的大裂隙、大孔洞
(1)衝填級配料。在孔口用稠水泥(ní)漿衝灌粗砂礫石(粒徑由小到大)。或灌注一段時間後仍無效(xiào)果,再改用濃漿衝灌級配粒料、配料時先攪拌成一定稠度的漿液從孔(kǒng)口倒入,等灌滿後用(yòng)常規方法進行(háng)灌注,所謂級配料,應是包括土、砂(shā)、礫石等粗細顆粒都(dōu)有的混合(hé)料,能自然形成反濾層,其中(zhōng)包含的粒料應是先細後粗,逐級擦素,到某一級再也灌不進去時即停止(zhǐ)。每級灌入的數量根據判(pàn)斷來掌握,可為200—1000kg,粒料的分級,可(kě)采用(yòng)2—5mm、5—10mm、10—20mm、20—40mm、40mm五(wǔ)個級別,充填粒(lì)料的主要目的,主要是希望用某一級礫石在窄縫處形成“架橋”迅速將縫隙(xì)在中途堵住,以便於(yú)形成反濾層,後將通道漏水堵死。
(2)模袋注漿,模袋采用尼龍、聚(jù)脂或聚丙烯等材料用特殊的(de)紡織工藝組成,織物強度高,在注漿壓力作用下,模袋內水泥(ní)漿中的水分可由(yóu)袋(dài)內析出,而水泥顆粒不會外漏。這(zhè)樣可以(yǐ)降(jiàng)低水灰比,提高固結強(qiáng)度(dù),縮短固結的時間。水泥漿液(yè)在模袋中凝固,在水下不具有分散性,當水流漏較大時不會被衝失;模袋在壓力(lì)作用下能產生變形,適應不同形狀的溶洞,有利於(yú)堵塞。施工時首先(xiān)往袋(dài)內灌注水灰比為(wéi)0.6—0.8或1.0的水泥漿,然後將充滿水泥漿的模袋鑽孔投入孔內,孔內模(mó)袋達(dá)到一定數(shù)量後再在原孔位進行注(zhù)漿處(chù)理。
(3)雙漿注漿(jiāng)。多漿灌注漿是化學注漿中的一種,也屬於控製注漿的範(fàn)疇。水泥(ní)漿液和速(sù)凝劑(一般采用水玻璃)分別從(cóng)兩個注漿管(guǎn)進入混合器、水泥漿和水玻璃在(zài)混合器中充(chōng)分(fèn)混合後,在速凝前到達孔底。為(wéi)了達到預期的防滲效果和滿足防滲體強度要求(qiú),需要對漿液的擴散距離進行控製,漿液既不能擴(kuò)散得太遠(yuǎn)造成材料浪費,又(yòu)不能因漿液的擴散範圍太小使防滲體的強度不夠,如果漿(jiāng)液凝結時間(jiān)太短(duǎn),注漿孔衝走。如果(guǒ)漿液凝結(jié)的時間太(tài)長,在混合物到(dào)達地層(céng)前將被衝走。如何(hé)有效地控製注漿,形成有效的截水牆來堵水,對(duì)岩溶(róng)地區注漿非(fēi)常關鍵,為此,往往需要通過現場的試驗來確定雙漿液注漿比(bǐ)例,注漿壓力,注漿流量等施工參數以達到(dào)有效封堵大漏洞的目的。
3、正在冒水情況的堵水注(zhù)漿方法
正在冒水情況的堵水注漿可根據具體情況分別(bié)采取措(cuò)施(shī)。
3.1從較大的(de)集中漏水點冒水(shuǐ)
此種情況多發生在岩溶地區和混凝土中有特(tè)大缺(quē)陷的地方,應針對出水(shuǐ)點,根據出水量的大(dà)小,先埋沒一段適當直徑的孔口(kǒu)管,將水集中引到管中導出,再將周圍可能冒水冒漿的岩縫和孔洞封堵好,然後從孔(kǒng)口管(guǎn)中進行反壓注漿,反壓注漿的壓力為P=P1+P2,其中:P1為孔口管關閉後的(de)水穩壓力,P2為(wéi)正常情況下注漿壓力。
3.2沿裂(liè)縫冒水或浸水
對(duì)於冒水量較大的,可采用以下步驟進行處理(1)鑽若幹個與裂隙交的深孔,埋上孔口管,將裂縫水從管中引出;(2)在(zài)深孔之間鑽若幹個與裂隙相交的淺孔,埋上孔口管;(3)沿裂隙口鑿槽,先用棉沙、麻刀等對裂縫進行封堵,然後用(yòng)砂漿填槽(cáo);(4)對淺(qiǎn)孔用較低壓力注漿;(5)淺水待凝一段(duàn)時(shí)間後,對深孔用較高(gāo)壓力進行注漿。對於冒水量較小的,可先沿裂隙鑿一深5-10cm的凹形槽,在槽的底部鋪一鐵皮,穿過鐵皮埋沒若幹根注漿管,其中裂隙的低部和高部各有一根,用速凝砂漿將槽填平砂漿達到一定弧度後,從裂隙的較低(dī)端向上依次注漿。
4、有承壓(yā)條件下的(de)注漿
從注漿孔中湧出承壓水有兩種情況:一是注漿地層處於具有較高壓力水(shuǐ)源的含水層中;二是水庫(kù)已經蓄水,在低於庫水位的廊道或洞中進行注漿。
此時(shí)注漿壓力一定要高於湧水(shuǐ)壓力,否則漿(jiāng)液將無法灌(guàn)入,如果穩定湧水壓力(lì)為P3,要求的注漿將壓力P4,那(nà)麽(me)此時的注漿壓力應為P=P3+P4,同時為了避免因注漿(jiāng)壓力過高引起地層被壓裂或引起基礎抬動,應保證P<P6,P6為地層所能承受的極(jí)限壓力。承壓條件下,注(zhù)漿一般可以(yǐ)按(àn)以下方(fāng)法進行。
(1)壓力屏漿法,在正常注漿達到結束標準後,仍維持原水泥的濃度或改用5:1的稀漿,以相同的壓力繼續循環灌注一定時間(如4-8h)後再結束,以防止已灌入裂(liè)隙內的漿液回流。
(2)閉漿(jiāng),所謂閉漿就是在達到注漿達到結束標準後,立即關閉回漿管(guǎn)閥門和進漿管閥門,漿方法,使灌入的漿液仍暫時處於受壓狀(zhuàng)態,待凝一定時間後(hòu),打開閥門,檢查是否達往(wǎng)外湧水,如無湧水現象(xiàng),則認為合格,閉漿時間一(yī)般為6-8h.
(3)濃漿結束,如經(jīng)過上述依法處理後效果仍不顯著(zhe),可考慮利(lì)用化學灌先采用上述(shù)方法將漿孔段(duàn)的注入率減少到一定程(chéng)度,例(lì)如小(xiǎo)於3-5L/min,然後再采用化學注漿方法進行注漿,化學溶液在岩石內很快凝聚(jù),不僅可以將細(xì)小裂隙密實,也可將湧(yǒng)水堵住。
5、岩溶地段(duàn)的處理
岩溶地段注漿根據有無充填物采用不同的方法處理。
5.1無填充物情況
(1)對於大空洞岩(yán)溶,可采用直接回填(tián)高流(liú)態的混凝土,骨料(liào)大粒徑小於20mm,混凝土(tǔ)標量一般C15,若岩溶(róng)發育較(jiào)深(shēn)則需采用溜槽、導管結注方式,以避免混凝土出現分離、灌注後待凝7d,然後重新掃孔灌注水泥漿;(2)對於空洞較大的岩溶,也可以擴大(dà)注漿孔孔徑,往(wǎng)孔內投入粒徑小於40mm的幹淨碎石,填滿後再灌注水泥砂漿,灌注後待灌注水泥漿,水泥砂漿,灌注後(hòu)待(dài)凝3d,然後重新掃(sǎo)孔進行簡易壓水,根據壓水資料(liào)灌注水(shuǐ)泥漿,水泥砂漿或其它混合砂漿;(3)對於空洞較小的岩溶,可灌注(zhù)水泥砂漿或其它混合漿液,灌注後待凝3d,重新掃孔,簡易壓水,根據壓(yā)力資(zī)料確定灌注水泥(ní)漿(jiāng),水泥砂漿或其(qí)他(tā)混合漿液。
5.2有充填(tián)物情況
對於有充填物(wù)的岩溶,視岩溶規模的大小及深度可采用適當的方式進行處理。
(1)高壓注漿法,采用不(bú)衝洗的高壓水泥注漿處理岩溶,即利用較高注漿壓力將充填物擠壓密實,提高其抗滲穩定性(xìng),並籍高(gāo)壓水泥漿的劈裂作用,使水泥漿以條(tiáo)帶(dài)狀向土體中窗杆,縱橫交錯形(xíng)成網格包(bāo)裹,但在較大溶洞地區,因鑽進不易成孔,需考慮管或先用旋噴法將溶(róng)洞充填物加固後再進(jìn)行高壓注漿。
(2)高壓旋(xuán)噴注漿法,旋噴注漿法又是叫旋噴法,是利用鑽孔機帶(dài)有特殊噴嘴注漿管鑽進至(zhì)土層的預定位置(zhì)後,用高壓脈衝(chōng)泵將水泥(ní)漿液(yè)通(tōng)過(guò)鑽杆下端的噴嘴裝置,向四周高速噴入土體,借助流體的衝(chōng)擊力切削土層,使噴流射程內土體遭破壞,與(yǔ)此同時鑽杆一(yī)麵以一定速(sù)度旋(xuán)轉,一麵低速徐徐上升(shēng),使土體與水泥充分攪拌混(hún)合,膠(jiāo)結硬化後即(jí)在地基中形成直徑比較均勻(yún),具設備不同(tóng),旋噴法分為舉管法,二重管法和三重管法,根據成柱形式不(bú)同,可以分為旋噴法、定噴法、擺噴法。
(3)花管灌注法(fǎ),在含(hán)沙泥溶地段進行高壓注漿難以成(chéng)孔,若以帶孔眼前的(de)鋼管插入溶洞內形成人造孔(kǒng)壁,則(zé)可(kě)防止塌孔,在注漿過程中也不易被砂土顆粒堵塞高壓閥(fá)門或注漿(jiāng)設備,漿液可(kě)以較大的壓力通(tōng)過眼射(shè)入土層,高(gāo)壓力的作用,水(shuǐ)泥漿(jiāng)可以進入到砂土層中去。將充填物壓密,擠出基含水分,達到前關注,壓實充填物的目的。

(4)淺層岩含(hán)泥溶油處理。對於埋較淺或出露在(zài)注漿隧洞(dòng)周圍的大規模岩溶(róng),挖除充填物並回填混凝土,再進行回填注漿。