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浅谈浆砌石坝灌浆治漏加固技术

发布于:2015-06-29 08:44:29 来自:建筑结构/建筑加固 [复制转发]
论文关键词:浆砌石;灌浆;治漏加固

论文摘要:砌石坝工程在世界上历史悠久,是重要的坝型之一,数量较多,我国是世界上建造最多的国家,据统计坝高15m以上的达2000余座。这些工程在防洪、发电、灌溉、供水、旅游等方面发挥了巨大作用。但是由于设计、施工或老化、退化等原因,有些砌石坝出现坝基、坝体和接触带漏水,致使工程效益下降,危及工程安全。

1漏水原因

浆砌石坝蓄水后,坝下游面、坝后基础岩及坝头接合部位有湿润冒汗的地方称为渗水,这是一种较普遍的现象。若渗水发展成为管涌或股水成流则称为漏水,漏水较严重的坝一般都有较多的出逸点,且水量较大。漏水的主要原因有以下几点:坝体局部裂缝、断裂或坝面勾缝脱落引起漏水;坝体无防渗墙或施工质量差引起漏水;清基不彻底或坝体与坝基结合不好,造成接触带渗漏和坝头绕渗;坝址基岩破碎、裂隙发育或灰岩地层造成坝基漏水;由于坝体长期受冻融、冲蚀、溶蚀和潜蚀作用引起漏水。

2灌浆治漏加固技术

2.1方法简介

坝体、坝基帷幕灌浆;主要充填漏洞和?缝隙,防渗裁漏,通过灌浆加固,形成防渗体。此方法适用于浆砌石重力坝。

坝上游面固结灌浆;堵塞漏洞和缝隙,加固补强坝体和提高防渗性能,以进一步提高坝体的承载能力和完整性。

坝下游面追踪固结灌浆;在下游坝面有漏水或溶蚀物出逸的地方,造成水平孔或斜孔,埋注浆管进行灌浆,以堵塞漏水通道和坝体空洞、裂缝,加固坝体,增加坝面稳定性和抗冲刷能力。这种反向灌浆工艺,非常适合拱坝和支墩坝工程,对重力坝工程只有搞清扬压力并设排水孔也可采用。采用这种方法时最好是坝前无水。

坝面重新剔勾缝;剔缝后,用高标号水泥砂浆、干硬性预缩水泥砂浆或用防水材料配制高标号水泥砂浆勾缝,提高坝面防渗漏能力及坝体稳定性、整体性和抗冻融、抗风浪淘刷能力。此方法即“前堵、中截、后追踪”灌浆治漏加固法。

2.2灌浆前的勘探与试验为准确地确定各种灌浆参数,保证质量,首先要进行勘探和试验。

坝体和坝基勘探;目的是查清坝体和坝基的现状,为设计和施工提供依据。首先在典型漏水部位进行钻孔勘探,查明坝内部的石质、胶结材料密实程度,有无空洞及基岩结构情况等。

压力抬动试验;目的是查明坝基、坝体的承压情况,以确定灌浆压力。在不破坏原结构的条件下,有效地将浆液压入坝体内部、基岩裂缝、砂砾石层中,以保证淄浆效果。

压水试验;目的是为帷幕及固结灌浆设计提供准确的数据,并指导施工,保证效果。选择坝体或坝基典型部位,按照《水利水电工程钻孔压水试验规程》进行工作,试验压力采用设计灌浆压力,根据试验结果、单位吸水量(o))值的大小,确定浆液浓?度、吃浆量大小。(o)值越大,吃浆量就越大,浆液就要适当变浓。

灌浆试验;目的是解决帷幕灌浆和固结淄浆的影响半径、浆液浓度及其它参数等,为布孔和淄浆设计提供依据。

2.3设备及材料选择

造孔设备;①帷幕灌浆垂直造孔采用回转式液压钻机,如钻孔浅时,也可采用风钻造孔。②坝上下游固结灌浆(即前堵、后追踪灌浆)造水平孔或斜孔,使用风钻或采用7655型汽钻机造孔。

灌浆设备;有搅拌机、多缸活塞式灌浆机、承压输浆胶管、注浆管、胶塞、压力表、比重计等。

灌浆材料;主要是425普通硅酸盐水泥、砂子、粉煤灰、石英粉、水、外加剂等。

2.4布孔和造孔

帷幕灌浆布孔,在漏水坝段沿坝顶中心线,以孔距3m、孔径50mm或75mm为宜,或根据试验确定孔距。孔深钻至漏水部位以下1m-2m,如接触带或基岩漏水,钻孔可钻至不透水基岩以下lm-2m。造孔可一次性造孔,也可分序造孔,破碎地带上下分段造孔、分段海浆,同时在浆体凝固5-7天后,再继续向下钻孔,以防止卡钻、埋钻事故发生。坝体与基岩接触部位和坝基灌浆,也可采取在上游坝脚打斜孔或垂直孔灌浆堵漏,但造孔前应先清基,在坝脚浇筑0.3m-0.5m厚混凝土,待凝固后再打孔。垂直或倾角小于5。的帷幕灌浆孔,其孔向的偏差值不得大于规定值。

坝上游固结灌浆布孔;在漏水部位呈“梅花”型,钻孔间距和排距lm-3m为宜,根据漏水情况确定,钻孔位置选在砌石“了”缝中;在裂缝部位,可沿裂缝每lm布设一孔。孔径为42mm,孔深0.7m-1.5m,根据坝体实际情况确定。坝下游面追踪固结淄浆布孔;在裂缝部位沿缝隙每1m布一孔;在其它渗水部位,按照“梅花”型布孔,排距和孔距2m-3m为宜,布孔位置在?“T”缝中,也可适当加密布孔。孔深和孔径同坝上游面。

2.5施工要求

先放空水库或将库水位降至灌浆部位以下,再灌浆施工,并做好灌浆各项记录。

洗孔;灌浆前应对孔壁、孔底及裂缝进行冲洗,采用风水联合冲洗方法,水压力不大于本段灌浆压力的75%,时间以孔深浅确定,直到回清水为止。

维幕灌浆;a.采用孔内循环法,自上而下或自下而上分段灌浆,最后全孔灌注。分段灌浆时,要在遭浆段以上Oo5m处加胶塞封堵。通过论证,也可采用小口径钻孔孔口封闭灌浆法;b.坝体内灌浆长度,一船5nt左右较好,孔深不超过8m时,可全孔一次性灌注;c.灌浆压力按设计控制,但要低于抬动试验极限压力,一般控制在0.2MPa-0.4MPa。

坝面固结和追踪灌浆;a.在孔内预埋注浆管,孔口管周围用干硬性水泥砂浆填堵,采用内径20mm钢管,长50cm,插入孔内40cm,外露5Cm“10Cm,管头要加工丝扣,以便与输浆管连接;b.采取一组四孔并联灌浆法,也可单孔或两孔一起灌注。对坝后漏水处重点孔位要采取单孔重点灌浆。灌浆压力按设计控制,一般采用0.2MPa-0.25MPa。

浆液的浓度;灌浆时应遵循由稀到浓的原则,根据压水试验逐级改浓。坝体当注入浆量大于30L/min时,可越级变浓。当某一级浆液灌注400L以上,而灌浆压力和吸浆量均无明显改变时,可改浓一级浆液灌注。浆液水灰比一般采用重量比8:1、5:1、3:1、2:1、1.5:1、1:1、0,8:1、0.6:1、0.5:1九个级别。根据设计,必要时还可掺和粉煤灰、砂于、石英粉、铝粉等。在灌浆过程中,浆液要每隔一小时测定一次比重。

灌浆时要分2-3序灌注,同时一定要进行复灌。在设计压力下,当吸浆量不大于O.4L/mio时,再续灌30分钟即可结束。

灌浆孔封孔;帷幕灌浆时,竖孔封孔采.用机械导管法,用1:2水泥砂浆从孔底向上逐渐提升封填密实;坝面固结灌浆水平孔封孔,采用低水灰比1:2水泥砂浆人工填堵捣实。封填材料最好用膨胀水泥砂浆。

特殊灌浆孔处理:灌浆过程中,发现冒浆时,可采用表面封堵、加浓浆液、降压等方法处理;坝体灌浆串浆时,一是串浆孔正在钻进时,应立即停钻;二是相邻孔串浆量大时,可两孔同时并灌,三是在串浆孔上部用胶塞封堵;灌浆过程应连续进行,因故中断超过30分钟,应及时冲洗钻孔或扫孔后复灌;在涌水段灌浆时,当涌水压力超过O.2MPa时。应首先测定涌水压力及涌水量,再采用:自上而下用稠浆灌浆法;对坝基可适当加压;海浆结束有屏浆措施,且时间不少于1小时;必要时加速凝剂;采用机械封孔。坝体吸浆量较大难于结束时,加大浆液浓度,可采取限流、间歇灌浆、浆液中加速凝剂。灌浆过程中,若有回浆变浓,则应改稀浆后灌注。若回浆仍变浓,则结束灌浆。

加强灌浆观测;在灌浆期间,应随时观测坝体位移、变形情况,发现问题立即停灌或降低压力,采取补救措施。

2.6质量检测

质量检测主要以灌浆前后压水试验资料、灌浆资料、灌浆前后钻孔取岩芯资料、孔内摄影及蓄水考验等资料,进行比较综合评定,或者在灌浆前后用振动测试分析仪检测坝体质量。

采取检测孔检测坝体灌浆质量的原则;检测孔的数量,一般为孔总数的5%-10%;检测孔位置,选在灌浆中心线或下游20cm以内和坝体漏水严重或吃浆量大的部位;检测孔压水试验压力值为设计正常高水头的1.5倍;检测后,按封孔要求进行封孔。

灌浆质量评定按合格和优良两级;各单元工程主要检测项目全合格,其他检查项目有70%及其以上达到标准要求的定为合格。各单元工程中主要检测项目全部合格,其他检查项目有90%及以上达到标准要求的定为优良。
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摘要:混凝土结构加固方法与技术:混凝土结构的加固分为直接加固与间接加固两类,设计时可根据实际条件和使用要求选择适宜的方法和配套的技术 关键词:加固事故处理直接加固的一般方法有:1、加大截面加固法该法施工工艺简单、适应性强,并具有成熟的设计和施工经验;适用于梁、板、柱、墙和一般构造物的混凝土的加固;但现场施工的湿作业时间长,对生产和生活有一定的影响,且加固后的建筑物净空有一定的减小。2、置换混凝土加固法该法的优点与加大截面法相近,且加固后不影响建筑物的净空,但同样存在施工的湿作业时间长的缺点;适用于受压区混凝土强度偏低或有严重缺陷的梁、柱等混凝土承重构件的加固。3、有粘结外包型钢加固法该法也称湿式外包钢加固法,受力可靠、施工简便、现场工作量较小,但用钢量较大,且不宜在无防护的情况下用于600C以上高温场所;适用于使用上不允许显著增大原构件截面尺寸,但又要求大幅度提高其承载能力的混凝土结构加固。4、粘贴钢板加固法该法施工快速、现场无湿作业或仅有抹灰等少量湿作业,对生产和生活影响小,且加固后对原结构外观和原有净空无显著影响,但加固效果在很大程度上取决于胶粘工艺与操作水平;适用于承受静力作用且处于正常湿度环境中的受弯或受拉构件的加固。5、粘贴纤维增强塑料加固法除具有粘贴钢板相似的优点外,还具有耐腐浊、耐潮湿、几乎不增加结构自重、耐用、维护费用较低等优点,但需要专门的防火处理,适用于各种受力性质的混凝土结构构件和一般构筑物。6、绕丝法该法的优缺点与加大截面法相近;适用于混凝土结构构件斜截面承载力不足的加固,或需对受压构件施加横向约束力的场合。7、锚栓锚固法该法适用于混凝土强度等级为C20~C60的混凝土承重结构的改造、加固;不适用于已严重风化的上述结构及轻质结构。间接加固的一般方法有:1、预应力加固法该法能降低被加固构件的应力水平,不仅使加固效果好,而且还能较大幅度地提高结构整体承载力,但加固后对原结构外观有一定影响;适用于大跨度或重型结构的加固以及处于高应力、高应变状态下的混凝土构件的加固,但在无防护的情况下,不能用于温度在600C以上环境中,也不宜用于混凝土收缩徐变大的结构。2、增加支承加固法该法简单可靠,但易损害建筑物的原貌和使用功能,并可能减小使用空间;适用于具体条件许可的混凝土结构加固。与混凝土结构加固改造配套使用的技术一般有:1、托换技术系托梁(或桁架,以下同)拆柱(或墙,以下同)、托梁接柱和托梁换柱等技术的概称;属于一种综合性技术,由相关结构加固、上部结构顶升与复位以及废弃构件拆除等技术组成;适用于已有建筑物的加固改造;与传统做法相比,具有施工时间短、费用低、对生活和生产影响小等优点,但对技术要求较高,需由熟练工人来完成,才能确保安全。2、植筋技术系一项对混凝土结构较简捷、有效的连接与锚固技术;可植入普通钢筋,也可植入螺栓式锚筋;已广泛应用于已有建筑物的加固改造工程,如:施工中漏埋钢筋或钢筋偏离设计位置的补救,构件加大截面加固的补筋,上部结构扩跨、顶升对梁、柱的接长,房屋加层接柱和高层建筑增设剪力墙的植筋等。3、裂缝修补技术根据混凝土裂缝的起因、性状和大小,采用不同封护方法进行修补,使结构因开裂而降低的使用功能和耐久性得以恢复的一种专门技术;适用于已有建筑物中各类裂缝的处理,但对受力性裂缝,除修补外,尚应采用相应的加固措施。4、碳化混凝土修复技术(还不成熟)系指通过恢复混凝土的碱性(钝化作用)或增加其阻抗而使碳化造成的钢筋腐蚀得到遏制的技术。5、混凝土表面处理技术系指采用化学方法、机械方法、喷砂方法、真空吸尘方法、射水方法等清理混凝土表面污痕、油迹、残渣以及其它附着物的专门技术。6、混凝土表层密封技术系指采用柔性密封剂充填、聚合物灌浆、涂膜等方法对混凝土进行防水、防潮和防裂处理的技术。7、其它技术如结构、构件移位技术、调整结构自振频率技术等。砌体结构加固方法:砌体结构的加固分为直接加固与间接加固两类,设计时,可根据实际条件和使用要求选择适宜的方法。适用于砌体结构的直接加固方法一般为:1、钢筋混凝土外加层加固法该法属于复合截面加固法的一种。其优点是施工工艺简单、适应性强,砌体加固后承载力有较大提高,并具有成熟的设计和施工经验;适用于柱、带壁墙的加固;其缺点是现场施工的湿作业时间长,对生产和生活有一定的影响,且加固后的建筑物净空有一定的减小。2、钢筋水泥砂浆外加层加固法该法属于复合截面加固法的一种。其优点与钢筋混凝土外加层加固法相近,但提高承载力不如前者;适用于砌体墙的加固,有时也用于钢筋混凝土外加层加固带壁柱墙时两侧穿墙箍筋的封闭。3、增设扶壁柱加固法该法属于加大截面加固法的一种。其优点亦与钢筋混凝土外加层加固法相近,但承载力提高有限,且较难满足抗震要求,一般仅在非地震区应用。适用于砌体结构的间接加固方法一般为:1、无粘结外包型钢加固法该法属于传统加固方法,其优点是施工简便、现场工作量和湿作业少,受力较为可靠;适用于不允许增大原构件截面尺寸,却又要求大幅度提高截面承载力的砌体柱的加固;其缺点为加固费用较高,并需采用类似钢结构的防护措施。2、预应力撑杆加固法该法能较大幅度地提高砌体柱的承载能力,且加固效果可靠;适用于加固处理高应力、高应变状态的砌体结构的加固;其缺点是不能用于温度在600C以上的环境中。砌体结构构造性加固与修补1、增设圈梁加固当圈梁设置不符合现行设计规范要求,或纵横墙交接处咬搓有明显缺陷,或房屋的整体性较差时,应增设圈梁进行加固2、增设梁垫加固当大梁下砖砌体被局部压碎或大梁下墙体出现局部竖直裂缝时,应增设梁垫进行加固。3、砌体局部拆砌当房屋局部破裂但在查清其破裂原因后尚未影响承重及安全时,可将破裂墙体局部拆除,并按提高砂浆强度一级用整砖填砌。4、砌体裂缝修补在进行裂缝修补前,应根据砌体构件的受力状态和裂缝的特征等因素,确定造成砌体裂缝的原因,以便有针对性地进行裂缝修补或采用相应的加固措施。钢结构加固方法:钢结构加固的主要方法有:减轻荷载、改变结构计算图形、加大原结构构件截面和连接强度、阻止裂纹扩展等。当有成熟经验时,亦可采用其它加固方法。1、改变结构计算图形改变结构计算图形的加固方法是指采用改变荷载分布状况、传力途径、节点性质和边界条件,增设附加杆件和支撑、施加预应力、考虑空间协同工作等措施对结构进行加固的方法;改变结构计算图形的一般加固方法:(1)对结构可采用下列增加结构或构件的刚度的方法进行加固:A、增加支撑形成空间结构并按空间结构验算;B、加设支撑增加结构刚度,或者调整结构的自振频率等以提高结构承载力和改善结构动力特性;C、增设支撑或辅助杆件使结构的长细比减少以提高其稳定性;D、在排架结构中重点加强某一列柱的刚度,使之承受大部分水平力,以减轻其它柱列负荷;E、在塔架等结构中设置拉杆或适度张紧的拉索以加强结构的刚度。(2)对受弯杆件可采用下列改变其截面内力的方法进行加固:A、改变荷载的分布,例如将一个集中荷载转化为多个集中荷载;B、改变端部支承情况,例如变铰接为刚结;C、增加中间支座或将简支结构端部连接成为连续结构;D、调整连续结构的支座位置;E、将结构变为撑杆式结构;F、施加预应力。(3)对桁架可采取下列改变其杆件内力的方法进行加固:A、增设撑杆变桁架为撑杆式结构;B、加设预应力拉杆。2、加大构件截面的加固采用加大截面加固钢构件时,所选截面形式应有利于加固技术要求并考虑已有缺陷和损伤的状况。3、连接的加固与加固件的连接钢结构连接方法,即焊缝、铆钉、普通螺栓和高强度螺栓连接方法的选择,应根据结构需要加固的原因、目的、受力状况、构造及施工条件,并考虑结构原有的连接方法确定。钢结构加固一般宜采用焊缝连接、摩擦型高强度螺栓连接,有依据时亦可采用焊缝和摩擦型高强度螺栓的混合连接。当采用焊缝连接时,应采用经评定认可的焊接工艺及连接材料。4、裂纹的修复与加固结构因荷载反复作用及材料选择、构造、制造、施工安装不当等产生具有扩展性或脆断倾向性裂纹损伤时,应设法修复。在修复前,必须分析产生裂纹的原因及其影响的严重性,有针对性地采取改善结构实际工作或进行加固的措施,对不宜采用修复加固的构件,应予拆除更换。

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