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【摘 要】 水利工程建筑同一般的建筑物最大的差别在于其抗震性能的稳定,以及基础位置的防渗性能上,特别是防渗工作最重视的渗透情况是水利工程建筑中最大的隐患,如果出现问题,必将对经济造成巨大的损失,同时还会对项目的整体安全性能产生影响,加强对防渗施工技术的研究和控制具有十分重要的意义。本文根据笔者水利施工经验,对水利堤防防渗施工技术进行了探讨。
【关键词】 防渗;施工;技术;水利
根据国内外水利工程建筑资料的总结和分析,归纳出两个容易引发水利工程安全事故的原因:第一,水利工程建筑物本身或建筑所处位置的地基建筑强度不够,不符合前期施工标准。第二,在建筑技术方面的问题导致了地基部分防渗措施建筑不到位,从而使整体的防渗性能发生下降。在一项水利工程项目施工时,技术的错误就是最大的错误,通常决定了水利工程的整体防渗性能,并且容易造成安全隐患,引发安全事故。因此,在水利工程的实际阶段就应该制定一份合理、科学的防渗施工技术方案。
一、水利堤坝险情分析
堤坝中最常见的险情有三类,具体如下:第一,堤身险情,是由于在建筑堤坝的施工过程中,使用的物质方面的材料均匀性较低、需要填筑的密实程度不符合标准。最能够体现的是堤坝出现散浸、发生脱坡以及出现漏洞等现象。第二,堤身、地基相互连接的地方存在险情,堤坝在进行施工前的准备工作中,没有依照规定将堤基进行有效的清理,堤坝同堤基之间的联合处较为混乱。因此,隐患威胁较大。第三,堤基险情,堤基本身的透水性能较强大,这都归结于沙层、沙壤土层。在堤坝的整个施工过程中,面临不同类型的地层,也随之产生不同程度的困难。譬如,当面临砾石的含量较多、颗粒的直径较大地层时,采用开槽法借助冲击钻进行处理,而这种方式最容易提升工程的造价成本。堤坝在施工中体现出的不同的特征作为选择处理措施时考虑的因素,面对较为复杂的地层时应用反滤的保护措施,采用盖重排水减压的形式对地层进行有效治理。
二、堤防防渗施工技术
2.1灌浆技术
灌浆技术是通过压力的作用使凝固的浆液进入岩土缝隙以及建筑物的裂痕,物理性特征随之改变并得到相应地提高,防渗作用得以增强。并且,压力越大,浆液的进入量和分布程度就会增加,所以这种方式被视为渗透性灌浆,其应用范围比较广泛,例如泥浆,水泥、水玻璃合成液,粘土制液,砂石浆液,水玻璃原液等多种材质。其中黏土浆液融合了水泥以及黏土两类材料,其理化性质在杂糅地过程中得到提高,其各自的弱点得到克服,从而形成了功能强大的灌浆液。与纯粹的水泥浆相比而言,水泥黏土浆更具特点:花费少,流动性强,防渗作用明显,凝固效果好。
就当前来看,堤坝的灌浆技术大都利用水泥黏土浆液来完成。通过以下例子对其进行详细说明,比如堤坝的水泥黏土修筑防渗主体工程属于整个工程的主要分支。该堤段堤防渗水现象时有发生,并没有得到很好的处理,整个堤防高度在7m左右,背河处的高度控制在9m左右。上世纪八十年代初时,沁河的部分监测站流量达到了4000多m3/s,径流量较大,且在洪讯时节,堤坝湿度较大,更加使得渗水现象难以处理。通过实地研究发现,该堤段的旧门口门宽度在200m左右。并且通过总结得到如下结论:处理该堤段的最佳手段是利用水泥黏土浆液防渗技术来解决。在设计时墙体深度在25—26m为宜,厚度不要超过半m,主体用材可以选择50号水泥土,渗透参数在7至10cm每秒为宜。施工的整个过程中要打涉及打孔设施,这就需要由八台潜水钻组合的大型设备。经相关监测过程检测后发现效果不错。在一定的具体实验后,得到相关数据,墙的主体耐压力度均超过5MPa,以及平均数据位接近六兆帕,并且地下水高度得到下降,从而使得堤防渗水问题得以控制。
2.2高压喷射技术
高压喷射技术是在工程设备打孔以及合理布局的基础上,对泥浆进行高压作用,同时在喷杆两侧配置相应功能的喷嘴,对周围喷洒固态浆液,例如水泥粘土浆液等,并不断旋转该设备,升高其位置。之所以能够发挥防渗的功能,是因为喷射出的浆液能够作用于区域内的土壤,使其原有特性改变,同时结合固态浆液,在液体完全固化后便形成凝固保护层。
通过对喷射方式的探索发现,主要有以下几类:旋转喷射桩,其作用是稳定地基,增强其抗圧性,使地基在负载上部建筑的基础上不会发生严重的形变。定喷方式与摆喷有着明显的不同,定喷的固结体一般为壁状,而摆喷通过其自身作用能够使得固结体呈现扇形。定喷以及摆喷对防止地基渗漏起到巨大作用,从而提高地基的防渗作用以及增固边坡的稳定性。高压喷射的方式比较多,但是浆液的主体一般都是水泥,并且融合各类的添加剂后,使其功能更加明显,例如凝固速度提高、耐腐蚀、抗严寒。高喷段地质的层次比较多,涉及广泛,并且其地质特征较繁琐,以及具体堤段的土层厚度也迥异,使得堤坝特征千差万别。
通过以下试验为例进行探究,使用600型钻地机进行试验:首先利用600型钻孔机穿壁,如果在过程中遇到硬度大的材质例如砂石等,可以改为金刚石钻头进行施工,垂直度最好调整为千分之五左右。其次利用下三重管进行施工,注意事项为及时改变喷射角度,其次要为高压喷射的灌浆环节做好铺垫工作。在高喷灌浆的过程中要调控施工的参数,如果喷嘴的受损程度严重,压力减弱,一旦水压表数据低于目的数,需要将原有的喷嘴换掉。针对喷射而言,要求比较严格,对于孔口都需要仔细检验,确保其顺利工作,避免使工程效果受到影响。插管环节需要在喷射的同时进行插管,水的压力要求在一个单位兆帕之内。如果水压大,孔壁容易遭到损坏。如果浆液不能有效折回,则需要对浆液及时处理。通过对地层特性的具体分析来适当提升速度,从实际操作出发,基岩厚度在8cm每分最佳,砾石层选择在6cm每分。调节浆液权重满足布置要求,然后去掉套管,最后进行回灌。等喷射过程完成后,水泥浆凝固缩小,并且孔隙开始下降。在孔口喷射完成后还要采取静压灌浆这一环节,一直到漿面停止下降。根据不同地层的具体特性,科学调节高压喷射相关数据,从而确保工程的效果,使墙体分布均匀,质量优良。 2.3排水固结技术
黏土地基是通过对地表的负载,将积水逐渐释放出来排出,使得孔隙比例缩小,地基产生形变。与此同时,超静水压慢慢减弱,土地应力提高,土质强度稳步增加。融合排水系统以及压力释放系统形成排水固结技术。在排水体系中安置纵向径流设施并且通过天然层的特性提高通水作用。
排水固结技术可以对黏土地基的下沉现象起到作用,并且可以增加其稳定性。例如实施标准堤防时,通过对地质情况的勘察,可以将土壤层次的类别按照空间高低分为以下几种:最外层是细砂层,厚度一般在4.5m左右,一般偏差不超过0.2m,它是由流水冲刷而形成的,且颗粒大小比较均匀,体系不紧凑,细砂是其主体成分;其下一层为淤泥与粉砂融合层,厚度在3.5到4.6m之间,且淤泥以及细砂布局没有规律性因而无法进行系统分析,且土质分布不匀称,层次构成特征不显著;再下一层是淤泥粉质黏土以及细砂的融合层,具有4.3到5.3m的厚度,土质特性一般比较优良;第四层比较单一,为淤泥黏土层,厚度通常在3.8到6.3m之间,淤泥粉质黏土所占的比例较大,土质布局也不匀称;再往下一层为单一的粉质黏土,厚4.7至8.2m左右,并且含有细砂等成分,贝类碎片在其中也可以见到;最后一层的主体是淤泥粉性粘土,一般厚度超过1.7m,土质质量一般比较差。施工时使用网基复合土作防渗材料,并详细测量施工区域,得到具体数据,利用砂石将冲沟、深坑填平,且网基土工布的宽度在10m左右为宜,将横截面的抛石长度作为其长度,通过双排缝合的方式将每块网基复合土布连结起来连接,宽度在40cm左右为宜,其次铺设网基土工布,最好将其布置在低潮位,并通过在四周和网基土工布的内侧放置适宜的砂石来确定位置。
三、结语
通过一系列的分析,发现新型防渗手段大量涌现,并且其特点是结构更突出、效果显著以及经济实用度高。所以结合高效技术、多种手段可以使得在未来的水利行业中,该种措施有着更加明朗的潜力空间。由于水利建筑地形地貌因素,用材不拘一格,形式较多,这就使其在防渗功能上展现不同的性质,故而综合把握各种因素,制定恰当的防渗加固计划,并在一系列的實验帮助下得到相关的施工数据信息,使得堤防防渗技术日臻成熟。
参考文献:
[1]董哲仁.堤防除险加固实用技术[M].北京:中国水利水电出版社,1998.
[2]叶泽.钱塘江标准海塘西江塘段高压喷射防渗墙施工技术[J].浙江水利科技,2002(4):78-79.
[3]刘佳云.水利工程建设施工技术的探讨[J].中国新技术新产品,2010,(4).
【关键词】 防渗;施工;技术;水利
根据国内外水利工程建筑资料的总结和分析,归纳出两个容易引发水利工程安全事故的原因:第一,水利工程建筑物本身或建筑所处位置的地基建筑强度不够,不符合前期施工标准。第二,在建筑技术方面的问题导致了地基部分防渗措施建筑不到位,从而使整体的防渗性能发生下降。在一项水利工程项目施工时,技术的错误就是最大的错误,通常决定了水利工程的整体防渗性能,并且容易造成安全隐患,引发安全事故。因此,在水利工程的实际阶段就应该制定一份合理、科学的防渗施工技术方案。
一、水利堤坝险情分析
堤坝中最常见的险情有三类,具体如下:第一,堤身险情,是由于在建筑堤坝的施工过程中,使用的物质方面的材料均匀性较低、需要填筑的密实程度不符合标准。最能够体现的是堤坝出现散浸、发生脱坡以及出现漏洞等现象。第二,堤身、地基相互连接的地方存在险情,堤坝在进行施工前的准备工作中,没有依照规定将堤基进行有效的清理,堤坝同堤基之间的联合处较为混乱。因此,隐患威胁较大。第三,堤基险情,堤基本身的透水性能较强大,这都归结于沙层、沙壤土层。在堤坝的整个施工过程中,面临不同类型的地层,也随之产生不同程度的困难。譬如,当面临砾石的含量较多、颗粒的直径较大地层时,采用开槽法借助冲击钻进行处理,而这种方式最容易提升工程的造价成本。堤坝在施工中体现出的不同的特征作为选择处理措施时考虑的因素,面对较为复杂的地层时应用反滤的保护措施,采用盖重排水减压的形式对地层进行有效治理。
二、堤防防渗施工技术
2.1灌浆技术
灌浆技术是通过压力的作用使凝固的浆液进入岩土缝隙以及建筑物的裂痕,物理性特征随之改变并得到相应地提高,防渗作用得以增强。并且,压力越大,浆液的进入量和分布程度就会增加,所以这种方式被视为渗透性灌浆,其应用范围比较广泛,例如泥浆,水泥、水玻璃合成液,粘土制液,砂石浆液,水玻璃原液等多种材质。其中黏土浆液融合了水泥以及黏土两类材料,其理化性质在杂糅地过程中得到提高,其各自的弱点得到克服,从而形成了功能强大的灌浆液。与纯粹的水泥浆相比而言,水泥黏土浆更具特点:花费少,流动性强,防渗作用明显,凝固效果好。
就当前来看,堤坝的灌浆技术大都利用水泥黏土浆液来完成。通过以下例子对其进行详细说明,比如堤坝的水泥黏土修筑防渗主体工程属于整个工程的主要分支。该堤段堤防渗水现象时有发生,并没有得到很好的处理,整个堤防高度在7m左右,背河处的高度控制在9m左右。上世纪八十年代初时,沁河的部分监测站流量达到了4000多m3/s,径流量较大,且在洪讯时节,堤坝湿度较大,更加使得渗水现象难以处理。通过实地研究发现,该堤段的旧门口门宽度在200m左右。并且通过总结得到如下结论:处理该堤段的最佳手段是利用水泥黏土浆液防渗技术来解决。在设计时墙体深度在25—26m为宜,厚度不要超过半m,主体用材可以选择50号水泥土,渗透参数在7至10cm每秒为宜。施工的整个过程中要打涉及打孔设施,这就需要由八台潜水钻组合的大型设备。经相关监测过程检测后发现效果不错。在一定的具体实验后,得到相关数据,墙的主体耐压力度均超过5MPa,以及平均数据位接近六兆帕,并且地下水高度得到下降,从而使得堤防渗水问题得以控制。
2.2高压喷射技术
高压喷射技术是在工程设备打孔以及合理布局的基础上,对泥浆进行高压作用,同时在喷杆两侧配置相应功能的喷嘴,对周围喷洒固态浆液,例如水泥粘土浆液等,并不断旋转该设备,升高其位置。之所以能够发挥防渗的功能,是因为喷射出的浆液能够作用于区域内的土壤,使其原有特性改变,同时结合固态浆液,在液体完全固化后便形成凝固保护层。
通过对喷射方式的探索发现,主要有以下几类:旋转喷射桩,其作用是稳定地基,增强其抗圧性,使地基在负载上部建筑的基础上不会发生严重的形变。定喷方式与摆喷有着明显的不同,定喷的固结体一般为壁状,而摆喷通过其自身作用能够使得固结体呈现扇形。定喷以及摆喷对防止地基渗漏起到巨大作用,从而提高地基的防渗作用以及增固边坡的稳定性。高压喷射的方式比较多,但是浆液的主体一般都是水泥,并且融合各类的添加剂后,使其功能更加明显,例如凝固速度提高、耐腐蚀、抗严寒。高喷段地质的层次比较多,涉及广泛,并且其地质特征较繁琐,以及具体堤段的土层厚度也迥异,使得堤坝特征千差万别。
通过以下试验为例进行探究,使用600型钻地机进行试验:首先利用600型钻孔机穿壁,如果在过程中遇到硬度大的材质例如砂石等,可以改为金刚石钻头进行施工,垂直度最好调整为千分之五左右。其次利用下三重管进行施工,注意事项为及时改变喷射角度,其次要为高压喷射的灌浆环节做好铺垫工作。在高喷灌浆的过程中要调控施工的参数,如果喷嘴的受损程度严重,压力减弱,一旦水压表数据低于目的数,需要将原有的喷嘴换掉。针对喷射而言,要求比较严格,对于孔口都需要仔细检验,确保其顺利工作,避免使工程效果受到影响。插管环节需要在喷射的同时进行插管,水的压力要求在一个单位兆帕之内。如果水压大,孔壁容易遭到损坏。如果浆液不能有效折回,则需要对浆液及时处理。通过对地层特性的具体分析来适当提升速度,从实际操作出发,基岩厚度在8cm每分最佳,砾石层选择在6cm每分。调节浆液权重满足布置要求,然后去掉套管,最后进行回灌。等喷射过程完成后,水泥浆凝固缩小,并且孔隙开始下降。在孔口喷射完成后还要采取静压灌浆这一环节,一直到漿面停止下降。根据不同地层的具体特性,科学调节高压喷射相关数据,从而确保工程的效果,使墙体分布均匀,质量优良。 2.3排水固结技术
黏土地基是通过对地表的负载,将积水逐渐释放出来排出,使得孔隙比例缩小,地基产生形变。与此同时,超静水压慢慢减弱,土地应力提高,土质强度稳步增加。融合排水系统以及压力释放系统形成排水固结技术。在排水体系中安置纵向径流设施并且通过天然层的特性提高通水作用。
排水固结技术可以对黏土地基的下沉现象起到作用,并且可以增加其稳定性。例如实施标准堤防时,通过对地质情况的勘察,可以将土壤层次的类别按照空间高低分为以下几种:最外层是细砂层,厚度一般在4.5m左右,一般偏差不超过0.2m,它是由流水冲刷而形成的,且颗粒大小比较均匀,体系不紧凑,细砂是其主体成分;其下一层为淤泥与粉砂融合层,厚度在3.5到4.6m之间,且淤泥以及细砂布局没有规律性因而无法进行系统分析,且土质分布不匀称,层次构成特征不显著;再下一层是淤泥粉质黏土以及细砂的融合层,具有4.3到5.3m的厚度,土质特性一般比较优良;第四层比较单一,为淤泥黏土层,厚度通常在3.8到6.3m之间,淤泥粉质黏土所占的比例较大,土质布局也不匀称;再往下一层为单一的粉质黏土,厚4.7至8.2m左右,并且含有细砂等成分,贝类碎片在其中也可以见到;最后一层的主体是淤泥粉性粘土,一般厚度超过1.7m,土质质量一般比较差。施工时使用网基复合土作防渗材料,并详细测量施工区域,得到具体数据,利用砂石将冲沟、深坑填平,且网基土工布的宽度在10m左右为宜,将横截面的抛石长度作为其长度,通过双排缝合的方式将每块网基复合土布连结起来连接,宽度在40cm左右为宜,其次铺设网基土工布,最好将其布置在低潮位,并通过在四周和网基土工布的内侧放置适宜的砂石来确定位置。
三、结语
通过一系列的分析,发现新型防渗手段大量涌现,并且其特点是结构更突出、效果显著以及经济实用度高。所以结合高效技术、多种手段可以使得在未来的水利行业中,该种措施有着更加明朗的潜力空间。由于水利建筑地形地貌因素,用材不拘一格,形式较多,这就使其在防渗功能上展现不同的性质,故而综合把握各种因素,制定恰当的防渗加固计划,并在一系列的實验帮助下得到相关的施工数据信息,使得堤防防渗技术日臻成熟。
参考文献:
[1]董哲仁.堤防除险加固实用技术[M].北京:中国水利水电出版社,1998.
[2]叶泽.钱塘江标准海塘西江塘段高压喷射防渗墙施工技术[J].浙江水利科技,2002(4):78-79.
[3]刘佳云.水利工程建设施工技术的探讨[J].中国新技术新产品,2010,(4).