浅析固结灌浆在病险水闸加固维修中的应用.doc

1、浅析固结灌浆在病险水闸加固维修中的应用摘要：我国水闸大部分建于 20 世纪 6070 年代，限于当时经济、技术条件，建设标准不高，且运行多年，缺乏维修养护经费，老化失修严重，大多存在闸基或两岸渗流稳定不满足要求、局部脱空等安全隐患，本文结合实际工程阐述固结灌浆技术在此类工程中的应用。 关键词：固结灌浆；病险水闸；加固维修 Abstract: Our country the most built in twentieth Century 60 70 age, limited to the economic, technical conditions at that time, the const

2、ruction standards are not high, and the operation for many years, the lack of funding for repair and maintenance, aging disrepair, most of the sluice foundation seepage stability or both sides does not meet the requirements, local void safety, combining with the application of consolidation grouting

3、 technology in such to illustrate the practical engineering project. Keywords: consolidation grouting；sick-dangerous sluice ；reinforcement repair 中图分类号：TV66 文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012） 一、工程概况 安陵枢纽节制闸于 1972 年 10 月开工兴建，1973 年 7 月完成主体工程，同年 10 月投入运用，该闸为开敞式钢筋混凝土结构，闸底板高程11.6 m。工程自 1973 年建成，经历 30 多年运用，虽然

4、1995 年进行了除险加固，但节制闸抗渗、局部脱空问题并未得到彻底解决。2003 年由河北省水利厅对该闸进行了安全鉴定，结论为：安陵枢纽节制闸闸室和岸坡渗径长度均不满足渗透稳定要求，岸坡局部发现脱空现象，存在严重工程隐患，要尽快开展前期工作并进行除险加固。 闸址地质条件：闸底板坐落在粉砂层，闸底板以上右岸护坡为粉砂和砂壤土隔断层，左岸为粉砂层；闸底板以下至 7.3m 高程为粉砂和细砂，7.36.0m 高程为粉质砂壤土。 为使闸室达到渗透稳定要求，在闸室下方形成防渗墙和恢复岸坡与地基的连续性，根据安陵闸的基本情况，河北省水利水电第二勘测设计研究院提出了对该闸闸室段采取灌浆加固处理方案。这主要是基

5、于粉砂和粉质砂壤土可灌性好，杂填土之上原有 150cm 厚的钢筋混凝土为良好的灌浆盖板。灌浆后其力学强度、抗变形能力和均一性会有所提高，整体结构得到加强；粉砂和砂壤土通过钻孔灌入浓浆后，使土体压密和置换。 二、灌浆加固机理 灌浆就是要让水泥或其他浆液在周围土体中通过渗透、充填、压密扩展形成浆脉。由于地层中土体的不均匀性，通过钻孔向土层中加压灌入一定水灰比的浆液，一方面灌浆孔向外扩张形成圆柱状浆体，钻孔周围土体被挤压充填，紧靠浆体的土体遭受破坏和剪切，形成塑性变形区，离浆体较远的土体则发生弹性变形，钻孔周围土体的整个密度得到提高。另一方面随着灌浆的进行，土体裂缝的发展和浆液的渗透，浆液在地层中形

6、成方向各异、厚薄不一的片状、条状、团块状浆体，纵模交错的浆脉随着其凝结硬化，造成结石体与土体之间紧密而粗糙的接触，沿灌浆管形成不规则的、直径粗细相间的桩柱体。在几个桩柱体中心距离小于其直径的情况下，这几个桩柱体相互共同作用形成一道防渗墙，起到防渗透、增加渗径长度和提高承载力的作用。而在局部脱空部位，在一定压力的作用下，浆液均匀注入板底空隙、板下基层中，以充填、渗透、挤密等方式，赶走板底、基层裂隙中的积水、空气后占据其位置，经人工控制一段时间后，浆液将原来的松散颗粒或裂隙胶结为整体，形成一个良好的“结石体” 。改善了板底原有受力状态，恢复板体与地基的连续性，达到加固基础，治理病害的目的。 三、工

7、程灌浆设计 对节制闸底板和护坡基础进行基础固结灌浆，垂直闸室中心线的方向设三排灌浆孔，每排间隔 6 米，灌浆工作开始前进行灌浆试验，确定最佳浆液配比、灌浆压力及停灌标准。灌浆施工技术要求为： 1、钻孔：采用风钻钻孔，钻孔直径为 42mm，孔深为穿透钢筋混凝土结构后入土 3.5m； 2、灌浆材料：灌注纯水泥浆，水泥强度等级为 32.5 级（普通硅酸盐水泥） ，浆液水灰比可为 1:10.5:1,水泥浆内加入减水剂、膨胀剂，以改善浆液的施工性能，减水剂和膨胀剂的掺用方法参照商品说明进行试验确定。 3、灌浆顺序和灌浆压力：奇数排为序，偶数排为序，施工时先完成序再进行第序施工，灌浆压力为 0.10.15

8、Mpa, ,序孔的灌浆压力可为序孔的 1.52 倍,由稀至浓灌注。 4、灌浆结束条件: 在设计压力下，当注入率不大于 1L/min 后，继续灌注 30min 即可结束。 5、封孔:清除灌浆孔内积水和污物，向孔内投入用水泥砂浆（掺入减水剂、膨胀剂）搓制的泥球，并用木棍分层捣实，直至孔口。 6、孔口处理:封孔后，待浆液析水凝固，孔口还会留下少许空余段，需要使用干硬性水泥砂浆填满压实抹平。 封孔用水泥与灌浆水泥相同。 四、工程施工 施工控制标准是获得最佳灌浆效果的保证。为此在施工之前必须通过灌浆实验来确定最佳浆液配比、灌浆压力及停灌标准等。 1、灌浆实验 本次灌浆分两个灌浆段，即第一灌浆段为奇数排序

9、；第二灌浆段为偶数排序。通过对相似条件下基础进行灌浆实验，确定相关数据如下： 、浆材采用两种配方的纯水泥浆，加入减水剂、膨胀剂，在第一灌浆段水灰比为 0.5：10.75：1，在第二灌浆段为 0.5：11：1。 、根据灌浆实验，浆液扩散半径 r 值为 1.5 米，确定每排内孔距为 2.5 米。 、灌浆压力在第一、第二灌浆段灌浆时分别为01MPa0.12MPa、0.1MPa015MPa，在灌浆过程中根据具体情况再作适当的调整。 、灌浆结束标准为在规定的灌浆压力下，孔段吸浆量小于1Lmin，延续 30 分钟即可结束灌浆。 2、灌浆施工 根据灌浆实验确定的标准进行施工，施工过程中要注意以下两点： 、发

10、现浆液冒出地表即冒浆，采取如下控制性措施：降低灌浆压力，同时提高浆液浓度，必要时掺砂或水玻璃；限量灌浆，控制单位吸浆量不超过 30Lmin40Lmin 或更小一些；采用间歇灌浆的方法，即发现冒浆后就停灌，待 15min 左右再灌。 、在灌浆过程中，当浆液从附近其他钻孔流出即串浆，采取如下方法处理：加大第次序孔间的孔距；在施工组织安排上，适当延长相邻两个次序孔施工时间的间隔，使前一次序孔浆液基本凝固或具有一定强度后，再开始后一次序钻孔，相邻同一次序孔不要在同一高程钻孔中灌浆；串浆孔若为待灌孔，采取同时并联灌浆的方法处理，如串浆孔正在钻孔，则停钻封闭孔口，待灌浆完后再恢复钻孔。 五、效果 固结完成

11、后，通过测压管水位观测及锤击法检测，安陵枢纽节制闸闸室和岸坡渗径长度已满足渗透稳定要求，岸坡局部脱空现象消失，达到设计要求。从上述效果检验分析可见，灌浆施工范围内的土层空隙得到有效充填，粉砂和砂壤土质受到充填、挤密和置换，得到有效充填和压密，由松砂变为密砂。土体经灌浆后，不同程度地得到加固，抗渗性能明显提高，板体与地基恢复连续性，达到了增加渗径、填充脱空的目的。 六、结束语 固结灌浆具有经济合理、工期短、施工难度低、环保等优点，在病险水闸除险加固中起到理想效果，在北江大堤、锦屏二级水电站首部拦河闸和杏花河上的五座中型水闸上应用效果同样非常理想。在施工中应该注意，第一，灌浆参数的选择是一个复杂的问题，只有通过现场试验才能切实地确定；第二，固结灌浆不适合渗径长度相差太多的水闸加固，它的抗渗性能不是特别明显。 参考文献 1 梁惕观灌浆法在加固处理软路基中的应用，西部探矿工程，2002 年 第 2 期. 2 石红 武巧维灌浆加固法在既有建筑物软土地基施工中的应用浅析.中小企业管理与科技(上旬刊) 2010 年 06 期. 3 张豪 朱建华浅谈基础灌浆施工技术在水利工程中的应用. 黑龙江科技信息， 2012 年 09 期.