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土坝加固中劈裂式灌浆法应用
 
来源:土木工程网 日期:[2017-12-5]
    对建筑物地基进行灌浆是十分必要的。因为地基在建造过程中或者在使用过程中很容易因自身技术、材料以及外部压力导致内部出现空隙和裂缝,这破坏了建筑的整体性和坚固性。尤其是对于土坝工程,要知道“千里之堤,溃于蚁穴”。一个很小的裂缝在经过水流长期的压迫,很容易以此为突破口形成更大的缺口,造成无法弥补的损失。灌浆技术就是针对这种情况而衍生的一种补救措施。它通过把液态的浆液灌入建筑物的裂缝中,恢复建筑物的抗渗性和整体性。按照灌浆机理可以分为两种灌浆手段:一是压人式灌浆,一是采用较高压力的裂隙的劈裂式灌浆。在土坝的灌浆技术中多使用劈裂式灌浆。

    1、土坝坝体灌浆

    劈裂灌浆在当前是通过大坝应力分布规律为依据,通过一定的注浆压力加工大坝沿轴方向劈裂,劈裂槽口灌注与同等级的水泥浆形成垂直防渗墙,同时,能够良好的堵塞墙壁中存在的裂缝和空洞现象。在目前土坝结构中,土坝坝体灌浆技术的应用对于提高抗渗性和完整性有着重要作用。在灌浆的时候,浆液的配合要能够满足坝体凹槽部分和空洞要求,同时这些空缺注浆要满足审美设计要求,在河槽段的灌浆中,一般都是沿着轴线单排布孑L,如果坝体普遍碾压质量不好时,在灌浆的时候孔位设置可以采用双排或者多排进行布局,并且能够适用于目前现阶段岸坡和弯曲段要求。

    2、土坝坝体劈裂式灌浆机理

    堤坝劈裂灌浆技术的出现是灌浆技术一个新的里程碑,它在总结了传统堤坝灌浆施工技术的基础上,总结规律,进行创新,形成了一种投资小、见效快、技术简单的灌浆技术。目前已被广泛的运用到了水利工程项目当中。以下,我们根据泥浆劈裂的应力分析,阐述浆、坝互压的机理。

    2.1坝体的可灌性及泥浆劈裂的应力分析

    在对坝体进行灌浆时,会产生一定的灌浆压力,这种压力的大小受坝体裂缝方向的长短和宽窄的影响。那么粘土泥浆能否为坝体进行劈裂式灌浆技术呢?经过多次的实验,我们可以发现,土坝内部的沙石层中具有或大或小的空隙,当空隙过大时,粘性泥浆不仅仅是以劈裂的形式出现,还有可能逐渐渗透进坝体内部;而当空隙偏小时,粘性泥浆只以劈裂的形式出现。所以说,只有当空隙的大小偏小的时候,粘性泥浆才可以用劈裂式技术进行灌浆。其可灌性的程度因灌浆压力的大小以及心墙粘土的变形大小而变化。因此,只要沿着坝体的应力规律进行灌浆,就可以达到加固坝体的目的。

    2.2浆、坝互压的作用机理

    事实证明,灌浆压力越大,坝体材质之间的密度于小,坝体也就越整体和坚固。因为在外部压力大的情况下,会不断对坝体进行挤压,迫使那些松软的地方在一定范围内不断的被压实,这就属于泥浆对坝体的作用原理,那么坝体又是怎么但作用于泥浆的呢?泥浆在停灌一段时间后,会随着时间的推进慢慢凝固,强大的灌浆压力也由此消失。这时原本被紧紧压实的坝体会随着压力的消失而慢慢变得放松,向原本松软的状态推进,所以回弹压缩泥浆,当然了这个回弹过程并不像灌浆那般剧烈。很多施工人员都会选择反复实施这一步骤,多次运用浆、坝互压的作用机理来稳定坝体的内部应力情况,实现加固坝体的目的。

    2.3泥浆的排水固结

    上面我们曾说过,灌浆停止后,孔口的灌浆压力逐渐消失,当压力彻底没有时,泥浆中的孑L隙仅承受着泥浆柱的压力。泥浆进行析水的过程就是为了减少泥浆柱的压力,从而减Axle隙的压力。当析水完成后,泥浆慢慢排水由液态向固态转变。坝体的压力大小是自上而下逐渐增强的过程,所以,固结泥浆的根部所承受的压力最大,顶部最小,因此,固结的垂直先后顺序就是自上而下。因为泥浆的排水过程是按照由外向里的顺序进行的,所以泥浆最先水平方向固结的就是泥浆外部,然后再慢慢向中心凝结。这样的固结顺序可以增强坝体的防渗性和稳固性。

    2.4泥浆对坝体的相互填充作用

    由于劈裂式灌浆是通过浆液作为主要的能量载体,因此在施工填充的过程中存在着很大的作用和效果。泥浆充填坝体内部被劈开的灌浆通道,以及与通道相连的各种原有裂缝、洞穴等,充填作用与劈裂灌浆作用是同时进行的!随灌,随劈,随充填,达到缝开,浆到,料满。随着复灌次数的增加,泥浆多次充填挤压,使原坝体得到挤压、密实,与浆体帷幕一起形成较高的防渗能力,因而达到充填坝体隐患和构造防渗帷幕的目的。

    2.5湿陷作用

    湿陷作用是因为坝体的质量或者土壤的性质发生了改变而产生的。是一种良性的作用,对坝体整体的稳定性有着提升作用。顾名思义,湿陷作用是因为多余的水分进入坝体而造成的,水分又是随着泥浆灌溉而进入坝体,影响了坝体的性质,减少了弱应力区范围。这种作用只会在灌浆过程中产生,灌浆越多越,灌浆压力越大,湿陷作用越明显;相反,随着灌浆的停止,湿陷作用越小。

    3、工程实例分析

    某水库属小型水库,为黏土心墙土坝,最大坝高18.7m,总库容256万立方米,库容192万立方米。水库大坝竣工于20世纪70年代,当时主要依靠群众施工筑坝,土坝碾压质量较差,坝体内有土块架空,且经过多年的水压作用,坝体部分已出现险情,渗漏水现象严重,对坝体进行加固处理刻不容缓。灌浆设计是在坝体轴线布l排孔,分两次序施灌,孔距为6m,根据坝体隐患和表现病态,定河槽段孔深最大为20m,河槽段浆体厚度为20em,岸坡段以孔口压力控制,浆液先稀后稠,比重每立方米12.4—13.4kN。灌浆孔口压力,以始灌的启开峰值为根据,要求在时间允许的情况下,尽量增加复灌次数,才能保障工程质量。

    4、结论

    随着建筑行业的飞速发展,各种新技术运用到施工程序当中,劈裂式灌浆技术就是一种加固土坝的良性技术。其表现出来的优点应经被更多的人所接受和采用。目前,劈裂式灌浆技术还只是应用在一些中小型的土坝工程当中。在具体的操作中还存在着很多缺陷。但不可否认的是,劈裂式灌浆技术必然成为对土坝进行加固的主要手段。这项技术还有很大的发展空间。
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