土壩灌漿技術規範

2021-03-04 09:32:20 字數 4109 閱讀 2698

第三章灌漿設計

第二節劈裂式灌漿設計

第3.2.3條河槽段比較容易實現控制性劈裂灌漿,不論設計或施工都先從這段入手。

終孔距離與灌漿孔序有關,一般採用2~3序孔,北方地區的主壩採用兩序孔。單從1次能夠劈裂的長度看,可達幾十公尺,但灌漿工藝和質量不易控制,所以,第一序孔間距,不超過壩高的2/3(或鑽孔深度的2/3),比較低的壩(堤)或壩身上料粘性較大,間距要小。

本條規定的終孔距離是根據北方幾個省的經驗確定的如土壩土料或質量不同,適宜孔距最好通過試驗確定。 岸坡段應力比較複雜,灌漿時容易發生橫向裂縫和斜向裂縫,在這種情況下有三種布孔方式:一種是參照充填式灌漿梅花形布孔;一種是沿壩軸線布孔,孔距2~3m,使之在岸被段也能沿壩軸線劈裂,形成防滲泥牆;一種是以上兩種方式的結合。

第3.2.9條劈裂式灌漿和充填式灌漿對土料和漿液的物理力學性質要求不同,列出表3.2.9-l、表3.

2.9-2供比較和選用。表中資料是總結已灌土壩所用土料規定的。

從表3.2.9-1可看出,灌漿土料要有20%以上的粘粒含量和比較多的粉粒含量,各地經驗認為重粉質壤土和輕粉質壤土比較好,劈裂式灌漿主料比充填式灌漿土料稍粗一些,可以有一定含量的砂粒,砂粒粒徑應小於o.

5mm。

從表3.2.9-2可看出,劈裂灌漿的漿液粘度、穩定性、膠體率要求比充填式灌漿稍低,但是容重並不低。

第3.2.10條土壩灌漿所用漿液一般為土料,有特殊需要可摻外加材料。

摻水玻璃,初期能降低泥漿粘度增加流動性,如摻量過多,性質則相反。水玻璃中含陽離子,不同的土料吸附陽離子性質不同,所以合理摻量宜由試驗確定。

摻水泥,優點是能加速漿液凝固,防滲效果發揮較快,缺點是在漿體中形成骨架,不利於壩體回彈壓密,形成的漿脈密度小,性質比較脆,不能適應壩體變形,所以必需嚴格控制水泥摻量。

摻滅蟻藥物,過去多用滅蟻靈,近來發現此藥在濕土中易失效,已很少使用。五氯酚鈉滅蟻藥經江蘇省鎮江市使用,效果較好,其接量為每立方公尺漿液0.2kg,此藥是劇毒藥物,使用時應注意安全防護。

摻膨潤土,可使漿液中一部分自由水變成結合水,有較好的固化效能,能克服純粘土漿長期發軟的狀態,改善漿液初期的穩定性和後期泥牆的強度,但目前還缺少系統的試驗資料,使用時必須通過試驗。

第三節充填式灌漿設計

第 3. 3. 4條充填式灌漿壓力,根據各地經驗認為小於4.

9×104 pa(0.5kgf/cm2 )比較合適,但不能以這一壓力值作為劃分充填式灌漿和劈裂式灌漿的界限。實踐和理論都證明,灌漿壓力小於4.

9×104pa(0.5kgf/cm2)也可使土壩壩體劈裂。

第四章灌漿施工

第一節施工準備

第4. 1. 1條灌漿機械一般布置在壩頂,輸漿管約30m,可控制50m長壩段,當壩頂有交通要求時,可在壩坡築臨時平台或在壩軸線兩側布置。

土料可分段堆放,也可連續堆放,以不干擾灌漿工作並儘量減少運土距離為宜。

第4. 1. 4條灌漿土料試驗可參照《土工試驗規程》(1979規程);漿液試驗參閱《土壩壩體和堤防灌漿》(白永年等,水利電力出版社,1985)和《土壩壩體劈裂灌漿技術》(白永年等,水利電力出版社,1987)。

第二節造孔

第4.2.1條土壩灌漿一般要分序造孔,灌完第一序孔後視情況再造第

二、三序孔,有時兩序孔就足以形成連續的防滲泥牆,就不必再造第三序孔。

第4.2.2條用清水迴圈鑽進,鑽孔時易產生水力劈裂和大量水分進入壩體,影響灌漿質量,但是用於法鑽孔有時造孔效率較低,所以鑽機造孔時允許倒入少許水和泥漿,錘擊打管機造孔宜用乾法。

第四節灌漿

第4. 4. 1條河槽段的壩體內部應力分布比較簡單,容易沿壩軸線劈裂,而岸坡段或土壩的彎曲段,壩體內部應力比較複雜,沿壩軸線定向劈裂不易控制,所以應先灌河槽段後灌岸波段。

充填式灌漿一般先灌上游1排孔,堵塞上游漏水通道或其它隱患,然後再灌下游各排序孔。

第4.4.2條劈裂式灌漿一般採用孔底注漿全孔灌注的方法,即注漿管下到孔底以上o.5~1.om處,不設阻漿塞灌漿,經過幾次灌注基本不吃漿或孔口壓力達到或接近設計灌漿壓力時,應立即停灌,提公升注漿管3~4m,繼續灌到設計要求。

如此反覆灌注,直至該孔灌漿達到設計要求為止。充填式灌漿,下套管由下而上分段灌漿,目的是填充壩體中已有的裂縫、洞穴等隱患,不致產生新的劈裂。

第4.4.3條劈裂灌漿先用稀漿,目的在於比較容易實現劈裂。如所用漿料為重粉質壤上,稀漿容重一般為1.3~1.

4t/m3,如用粘粒含量較多的粘土,一般為1.2~1.3t/m3。

當壩體一旦被壁裂後(灌漿壓力突然下降),即應改為符合設計要求的稠漿。

第4.4.4條灌漿採用分序和「少灌多復」(一次灌漿量要少,重複灌漿次數要多),目的在於加速漿液在壩體中的析水固結,提高泥牆的質量,控制孔隙水壓力在允許範圍內,保證壩體安全。但是分序也不要太多,一般10~20m高的土壩,以兩序灌漿為宜。

第4.4.5條根據山東省多年灌漿經驗,對於北方地區以壤上材料建造的中小型水庫土壩,每孔灌漿次數宜控制在5~1o次。對南方地區,粘粒含量較多的土壩,可作參考。

第4.4.6條壩體劈裂方向是由鑽孔灌漿時產生的附加應力和鑽孔附近的小主應力分布狀態決定的。土壩河槽段主要利用小主應力分布規律,實現定向劈裂。土壩岸波段及彎曲段應力比較複雜,一般方法很難定向劈裂。

但是利用鑽孔灌漿時產生的附加應力與壩體應力合成,形成有利於定向劈裂的應力場,也可以沿壩軸線劈裂。根據山東省的經驗,具體作法是加密孔距,減少灌漿壓力和1次灌漿量,不再分序,間距2~3m左右,1次灌漿量小於5m3,實行輪灌。或者相鄰兩孔或幾孔同時灌注,這樣就能使沿鑽孔布置方向定向劈裂。

一旦壩體下部形成定向劈裂,上部也就容易定向。

第五節灌漿綜合控制

第4.5.2條兩次灌漿間隔時間不少於5天,是根據各省多年灌漿經驗總結出來的。從提高泥漿固結速度和泥牆密度,間隔時間長些好,但施工安排有困難,影響灌漿進度。在我國南方壩體土料粘粒含量較多且含水量較大時,間隔時間應長一些。

壩體乾燥,間隔時間可以縮短。具體間隔時間的規定應從壩體土料、含水量、隱患大小和漿液固結速度、壩體孔隙水壓力消散快慢等情況綜合分析確定。

第4.5.3條根據國內資料,一些土壩在灌漿中都提出過灌漿上限壓力,例如:山東省黃前水庫土壩2.45×105 pa(2.

5kgf/cm2 );臥虎山水庫全壩2.94×10(3.okgf/cm2 );安徽省花涼亭水庫土壩9.

8×104 pa(1.okgf/cm2)以及浙江省金蘭水庫土壩49×1o4 pa(0.5kgf/cm2 )等。

附錄三指出土壩壩體劈裂式灌漿最大允許灌漿壓力計算方法。第乙個公式是從圓孔啟裂壓力公式推導出來的,其中a值是等於或小於3.o的係數,根據山東省的試驗可取2.

2~2.5,當鑽孔被劈裂後,係數小於此值時裂縫仍擴充套件,所以,用圓孔啟裂壓力作為劈裂壓力,即灌漿最大允許壓力,有一定理論根據,在應用時,需要知道壩體應力數值,要進行壩體應力計算。第二個公式是根據灌漿壓力克服土柱重和抗拉強度之和的理論推導出來的,公式簡單明瞭,應用方便,但計算壓力數值可能偏大,在應用時,可取等於或稍小的計算數值,作為最大允許灌漿壓力。

在灌漿過程中,有時壓力表讀數很大以至超過了允許壓力,這可能是管路堵塞和其它故障所致,並不反映真實的灌漿壓力,應及時排除故障,使壓力得到準確反映。

第4.5.4條為保證壩坡穩定和灌漿質量,應對壩肩水平位移加以限制。本條規定水平位移控制在3cm以內是根據山東省黃前水庫、西阜水庫的試驗提出的,其他類似的主壩灌漿可以參考。水平位移量過大,停灌後壩體不易回彈,可能留下殘餘變形,影響灌漿質量。

第4.5.5條充填式灌漿採用「少灌多復」,劈裂式灌漿採用「內壁外不劈」的原則,都是為了避免壩頂過早出現裂縫,但是實際上灌漿時壩頂不出現裂縫是很難辦到的。根據山東省黃前水庫和西阜水庫土壩壩體劈裂灌漿原體觀測結果表明,劈裂灌漿壩頂裂縫只要控制在3cm以內,一般停灌後24/小時,壩體裂縫即能基本閉合。

第六節灌漿結束標準及封孔

第4.6.1條主壩壩體灌漿與地基灌漿的終灌標準不同。地基灌漿(靜壓灌漿)常採用在設計灌漿壓力下吸漿量小於o.2~o.

4l/min,並延續3omin作為終孔標準,但在土壩壩體灌漿中無法控制。

根據各地經驗,如連續3次不再吃漿時,可以認為已經灌飽、灌滿、灌實,即可終止灌漿。

第五章灌漿觀測第一節目的和要求

第5.1.5條相關的專案和標點,宜同時觀測,係指壓力與灌漿量,水平位移與裂縫、水平位移與豎向位移,浸潤線管與測壓管水位觀測等。

第六章灌漿質量檢查和驗收第一節質量檢查

第6. 1. 1條中間質量檢查即階段性的質量檢查。

灌漿工期1年以內的,可組織1次中間質量檢查;灌漿工期為兩年以內的,可組織兩次中間質量檢查;兩年以上的可按每隔半年組織1次中間質量檢查。

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