(一)灌浆孔的布置
在均质土坝或心墙中发生漏水,通常由两种原因所造成:一是坝的碾压质量差,没有达到要求的密实度标准;二是坝的沉陷量过大(亦与碾压质量差有关),导致在坝高突变处(如两坝肩处)出现贯穿性横向裂缝。
对只存在沿横向(顺河流方向)裂缝漏水的情况,只需针对裂缝作局部布孔灌浆。若两种情况都存在,应先行针对裂缝的局部灌浆,后行全线的劈裂灌浆。
针对裂缝的局部灌浆,应在可能有裂缝的范围内,均匀布置类似固结灌浆那样的灌浆孔群。
全钱的劈裂灌浆,一般只用1排孔。一般在坝轴线上游1~2m处平行坝轴线布置。以往多采用孔距5~10m,最密为3~4m。各地的实际经验表明,单孔的劈裂长度少则十数米,多则数十米。为求得“泥墙”厚度均一、搭接良好起见,孔距不宜太大,但也不宜太小。
孔深应穿过整个渗漏层,与不漏水层相衔接,孔向应尽量垂直,以便于各孔造成的劈缝能彼此贯通起来。
(二)灌浆孔的钻设
在土坝中造孔比较容易,用一般的轻型钻机或其它代用设备都可。如在河南、山东等省民间常用的“锥探”,用来在土坝中干法造孔十分轻便、快捷。大多都是采用带活锥头的φ42mm或φ50mm钻杆或再大一些的无缝钢管,直接垂击到孔底,然后逐步上拔灌浆,将锥头留在孔底。也有采用回转钻机用湿法钻进造孔的,钻至预定深度后再下入套管,在套管底部作好止浆(用缠麻或橡皮),然后逐段上拔灌浆。采用湿法造孔时,要尽量少用清水,以防造成“湿陷”、“缩孔”和使固结时间延长等。
(三)灌浆用土料和浆液稠度
土坝劈裂灌浆,大多用能在当地找到的具有一定粘性的轻粘土或壤土,很少掺用水泥。土的粘粒含量过高不仅造浆困难,而且析水时间长,“结石”密度低,防渗性能反而不好。据以往的经验,粘粒(粒径小于0.005mm的微粒)含量占25%~35%为宜,中、细砂含量可为10%~20%,其余应为粉土。土的液限(We)为30%左右,塑限(Wp)为20%左右。
采用上述土料不需要特别处理,投入搅拌机内与水经充分搅拌即可制成能用的灌注泥浆。
灌注的泥浆,应是先稀后稠。以稀浆进行劈裂,打开通道;以稠浆正式灌注,形成“泥墙”。浆液稠度用比重进行控制,稀浆多为1.2或1.3,然后经过1.35、1.40、1.45到1.50结束。上述泥浆的马什漏斗粘度大约为30~60s。经析水固结后“泥墙”体的渗透系数K值约为10-7~10-8cm/s。
(四)灌注方法
土坝劈裂灌浆也要按逐步加密的原则划分次序进行。不宜在小范围内集中力量搞快速施工。(www.xing528.com)
每个灌浆深孔都应自下而上的分段灌浆。先将置入的孔管提离孔底2~3m作第一段灌浆,等经过多次复灌完毕后再上提2~4m作第二段灌浆,如此直到全孔灌完。
浆液自管底压出,促使劈裂从最低处开始,而后向高处延伸,争取造成“内劈外不劈”,提高灌浆效果。应力求避免将劈缝延伸到坝顶,产生冒浆。为此目的,应限制注浆率不能太快,每次的注浆量不能太多,从而限制住每次的劈缝不能延伸得太远,开裂得太宽。所需要的“泥墙”厚度要在多次重复灌浆中逐步达到,而不能一气呵成。在一个孔段中灌够限定的浆量时,本次灌浆即可停止,必要时再等下次重复灌浆。
规定每次限定的灌入浆量,可根据该孔的施工次序所已达到的孔距、孔深和期望得到的劈缝宽度进行计算,即
式中 Q——每次限定的灌入浆量,m3;
α——孔距系数,可取0.5~0.6;
β——孔序系数,分三序施工时Ⅰ序孔取0.5,Ⅱ序孔取0.3,Ⅲ序孔取0.2;分二序施工时Ⅰ序取0.65,Ⅱ序取0.35;
L——与相邻孔的孔距,m;
h——灌段中点的埋藏深度,m;
δ——本次期望得到的平均劈缝宽度,m,一般不宜大于0.05m。
下次复灌要在5d以后进行,使上次灌浆引入的多余水分和劈拉应力得以消失。复灌的次数依据需要的“泥墙”厚度确实。在生花庵坝的劈裂灌浆中“泥墙”厚度一般为0.3m,最大达0.7m。每次复灌,要将孔管内的浆液清除。
根据以往的经验,使用相当于灌段以上土柱的重量甚至更小的压力即可造成劈裂。高30m以下的坝大都采用0.05~0.5MPa。如果已达此压力尚不见有劈裂迹象(压力突降或注浆率猛增),可视为该处属密实,无需进行劈裂灌浆,不可施加太大压力。
当由于控制不妥,坝顶出现裂缝和从裂缝冒浆时,应立即停止本次灌浆,等应力和水分消散后再恢复灌浆。在正确控制下,如再次出现坝顶裂缝和冒浆,该孔的灌浆即可结束。
为获得更好的灌浆效果,引起坝体一定程度的变形是不可避免的,但不可过大,过大就会伤害坝的整体结构,带来害处。我国湖南省某坝在劈裂灌浆后发现,垂直变形(隆起)最大达43cm,一般为2~3cm;水平位移最大达4cm,一般为1.5~2.5cm。事后未见有不良后果,为防止发生破坏性的位移,在灌浆过程中要作好监测工作。
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