防滲灌漿在水利水電工程中的運用

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摘要：文章以實際工程為例，對水利水電工程的現狀進行了分析，并對防滲灌漿技術在水利水電工程加固中的應用進行了探討，經過處理后防汛墻的防滲要求達到了規定要求，取得了良好的施工效果。

關鍵詞：防滲灌漿；水利水電工程；壓水試驗

1.工程概況

某市政防汛墻是堤防岸坡上的重要水利設施，經過多年的持續運營，防汛墻出現了一系列的病害，嚴重影響了水利工程結構安全，通過對其進行調查后發現，其病害主要表現為下述幾個方面：（1）市政防汛墻表面有縱橫交錯的微型裂縫若干條，距離邊沿180cm處有一條肉眼可見、寬度為1cm的縱向裂縫。第1段墻體和第2段墻體的接縫處，由于不均勻沉降出現豎向錯位0.5~1cm，高差沉降張裂1.7cm。（2）在第2段墻體頂部出現多處鋼筋保護層脫落現象，鋼筋銹蝕，第2段墻體和第3段墻體，即第2個伸縮縫處，因不均勻沉降導致豎向錯位2~3cm，水平向錯位3cm。伸縮縫周圍出現嚴重鋼筋銹蝕情況，鋼筋裸露在外并發生明顯銹蝕。（3）在第5段墻體有4條豎向裂縫，并且4條裂縫都貫穿墻體。其中第3條裂縫處，發現鋼筋裸露在外面，并且銹蝕嚴重，混凝土保護層脫落，裂縫寬度相對較大，最大15mm；第4條裂縫處鋼筋（縱筋）暴露在外面，銹蝕嚴重，銹蝕率20%以上，混凝土老化。第5段墻體和第6段墻體交界處錯位0.6mm，由于防汛墻體澆注情況發生變化，導致該伸縮縫不同于前3條，主要特點是裂縫較小，且沒有止水材料，連接部位用鋼筋連接。（4）在第8段墻體3.6m~4.5m處，墻頂以下1.5m內混凝土表面老化嚴重；7.2m直到本段末尾，防汛墻頂部橫向鋼筋銹蝕，混凝土剝落。9.9m~10.8m處剝開表層混凝土露出內部橫縱鋼筋，鋼筋表面銹蝕較輕，碳化現象嚴重。第8段墻體和第9段墻體交界處豎向錯位1cm，施工縫錯位，止水失效。（5）在第11段墻體迎水面有3條裂縫。其中第1條裂縫寬度從頂部到底部分別為3mm、2.5mm、2mm、1.5mm、1mm；第2條裂縫（與第1條裂縫間距3m）寬度從頂部到底部分別為1mm、0.4mm；第3條裂縫（與第2條裂縫間距2m）寬度從頂部到底部分別為1mm、0.5mm、0.5mm，鋼筋銹蝕率約5%。在背水面混凝土有脫落，鋼筋銹蝕，銹蝕率15%，還有一條小裂縫。（6）在第12段墻體迎水面中間有豎向鋼筋裸露，裸露鋼筋銹蝕率8%。在本段末尾處因拆除右側閘門槽結構導致防洪墻內側斷裂。為了保證結構安全，需要采用防滲灌漿技術對水利水電工程進行加固處理。

2.防滲灌漿的主要功能

（1）充填作用：注入的漿液在凝結后可以將原有的空隙進行填充，可以有效的防止水滲透到建筑結構的內部，從而提高該建筑的密實性。（2）壓密作用：在漿液被注入到地層的過程中，會對地層產生一定的擠壓力，從而使漿液能更加貼合到地層內側，使地層的密實性和力學性能滿足設計要求。（3）粘合作用：有些漿液具備一定的膠凝性，可以將巖塊粘合到裂縫中，提高地層的承載能力。（4）固化作用：一些漿液在注入到裂縫中以后會與地層中的一些物質發生化學反應，使漿液變得更加堅固。

3.防滲灌漿技術在水利工程中的應用

3.1灌漿的工序

在本次灌漿試驗的地點是在某電站上水庫地層上進行，在進行試驗前，先對地層的結構、巖石狀況進行一定的了解。然后選取分段灌漿的施工方法進行施工，在施工的過程中要將孔口進行封閉，然后再采取從上到下的工序進行注漿施工，這樣施工方法的優點在于能節省工序和工時，降低了施工難度；每一段灌漿施工完成后，不需要等到凝固就可以進行下一段的施工了，大大縮短了施工時間；此外，在上層區域可以重復灌注，能有效提高灌漿的施工質量。在石灰巖溶區域施工的過程中，選用孔口封閉法灌漿的方法，不僅可以使灌漿壓力增大，還可以提高溶洞內填充物的密實度，使溶洞的防滲性增強。在建打孔施工的過程中要先對下游進行打孔施工，然后再對上游進行打孔施工，灌漿時也要按照打孔的順序進行注漿施工。

3.2孔口管施工的具體要求

在鉆孔鉆至入地層巖石2~2.5m時就可以進行灌漿施工了，在進行灌漿施工前，首先要向鉆孔內插入一根φ89mm鋼管，該鋼管要露出孔口約10cm的高度，然后進行固定。然后就可以向孔內注入0.5：1配比的水泥漿，等到鋼管內冒出水泥漿后方可停止注漿施工，等到水泥漿凝結以后，才能進行第二段鉆孔和灌漿施工。等到所以鉆孔注漿施工完成，且水泥漿凝結后，才能對孔口進行封閉工作，要同時對所有孔口進行封閉，因為孔口的封閉灌漿施工是整個灌漿施工中最重要的一個工序，對孔口灌漿時要求的壓力較大，所以要將孔口管固定在巖層上，在孔口管埋入到巖層2m以上的位置時，要將灌漿壓力提高到5MPa以上。

3.3洗孔及裂隙沖洗施工的內容

在對灌漿孔進行注漿施工前，首先要對鉆孔進行沖洗工作，通常采取的沖洗方法是利用導管向鉆孔內注入大量清水，直至鉆孔內回流的水變清，才能結束洗孔施工。在對鉆孔進行清洗的同時也可以進行裂隙沖洗工作。在對裂縫沖洗的過程中，采用壓力水進行沖洗，與鉆孔清洗一樣，等到回水變清后才能停止沖洗施工。需注意，沖洗的壓力要控制在1MPa左右。

3.4壓水試驗的內容

在進行灌漿試驗前，要按照設計要求進行壓水試驗，壓水試驗采取壓力水進行，壓力的大小為灌漿壓力的80%，即≤1MPa。在得到一定的數據后，就可以按照設計預定的壓力值進行壓水試驗。需注意，壓水壓力的值最大需≤2MPa，并做好數據的記錄工作。在對物探孔進行壓水試驗時，選用單點法進行壓水。在得到單點法壓水試驗的數據后，要按照設計預定的壓力值進行壓水試驗，需注意，壓水壓力的值最大需≤2MPa，并做好數據的記錄工作。在對其它排孔進行灌漿試驗時，要按照設計好的最大灌漿壓力進行注漿施工。如果在鉆孔的過程中發現溶洞為空洞時，要立即停止鉆進工作，并將灌漿段長縮短為2.0m。在溶洞進行灌漿施工時，要根據深度的不同，從而改變漿液的稀濃程度。水泥漿的水與灰的比例分別按照5：1、3：1、2：1、1：1、0.8：1、0.5：1這6種不同的比例進行試驗，在開始注漿時按照5：1的水灰比進行，然后根據實際情況進行一定的調整。具體的調整原則為：當注入率為10~20L/min時，開始注漿的水灰比采用3：1的比例；當注入率20~30L/min時，開始注漿的水灰比采用2：1的比例；當注入率為30~40L/min時，開始注漿的水灰比采用1：1的比例；當注入率＞40L/min，開始注漿的水灰比采用0.8：1的比例；開始注漿的水灰比采用50L/min時，采用0.5：1的水灰比。如果在鉆孔的過程中發現較大型溶蝕空洞或需要注入量較大地層段時，水泥砂漿的比例分別為1：1：0.6、1：0.5：1兩種不同的比例進行試驗。在進灌漿試驗試驗的過程中，如果注入時的壓力值不變時，則不需要改變水灰比。當注入率＞30L/min時，要不斷地提升漿液的濃度。而灌漿壓力的大小則要根據注漿的實際情況進行適當的調整。

4.結束語

綜上所述，在水利水電工程加固處理中，防滲灌漿是一種常用的加固處理技術，具有防滲效果好、通用性強、投入資金少、施工干擾小等優點，文章結合實際案例，對防滲灌漿技術在水利水電工程施工中的應用進行了分析和探討，經過處理后防汛墻的防滲要求達到了規定要求，取得了良好的施工效果，值得類似工程借鑒和參考。

參考文獻：

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[3]薛千明.防滲灌漿在水利水電工程中的應用及招標承包方式分析[D].長春:吉林大學,2004.

作者:王力 喬小琴 沈捷 周國棟 單位:1.安徽省阜陽市茨淮新河茨河鋪樞紐管理所 2.河海大學設計研究院有限公司 3.江蘇啟東呂四秦潭呂四港開發區 4.中冶華天工程技術有限公司