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1 防渗灌浆技术
灌浆技术是通过高压喷射灌浆技术是借助高速射流(水、浆液或空气)直接冲击、切割、破坏、剥蚀原地基材料,受到破坏、扰动后的土石料与同时灌注的水泥浆液发生充分的掺搅混合、充填挤压、移动包裹至凝结硬化,从而构成坚固的凝结体,成为结构较密实、强度较高、有足够防渗性能的构筑物,以满足工程需要的一种技术措施。帷幕灌浆技术是在水利工程中重要的技术措施,帷幕灌浆主要是对水库坝基进行加固处理,对于减小大坝渗漏至关重要。
2 高压喷射灌浆技术在水库除险加固工程中的应用
2.1高压喷射灌浆特点
在传统的化学注浆法中进行改进,结合物理原理,演变成为高压喷射灌浆法。这种技术的施工过程首先要对灌浆地面进行打孔,将连接喷射头的输送管插入孔内,对灌输装置内施加20M帕以上的压力,触动开关,喷射出来的材料与破坏土质混合,形成新的加固材料,凝固在表层,达到除险加固目的。这种技术使用的原料浆液价格底料方便采取,喷射点集中,土质不易流失,使用设备简单便捷,不需要大型运输工具,运用物理方法进行材料送达,对周围生态环境不会产生影响。灌输孔尺寸结合实际情况拟定,不受限制,不会出现爆破大面积塌方的现象。
2.2 调制高压喷射灌浆浆液
浆液调配的主要材料是水泥,结合不同水库的实际险情情况,添加适量的外加剂。浆液中不能存在大颗粒物质,水与粘土的比例要经过科学计算。在混凝土浆液中添加减水剂或者促进凝固材料时,要先了解好其酸碱度和化学性质,避免出现与水库修筑材料发生腐蚀反应,形象结构稳定性。
2.3 高压喷射灌浆技术要求
运用高压喷射技术进行加固只需要在损坏的结构上钻取一个30mm至50mm的孔,这一过程看似简单实际操作时要格外小心,前期需要做好精准的测量划线,对作业时间严格控制,避免出现灌孔过深或者纵线倾斜的现象。有些区域需要连续加固,对孔的分布要科学合理。确保高压设备连接牢固再进行操作,按照施工顺序执行。新形成的加固层位置与喷射时喷头移动范围有关,要求技术人员有土木工程建筑的相关知识,了解设备性能,应对突况及时做出变动。实施多个运输管共同工作时,要选取合适的角度,对灌孔依次进行标记,避免出现重复操作的情况,确保加固工作高效稳定进展。
2.4 高压喷射灌浆施工质量控制
水坝加固除险工作完成后,需要对施工质量安全进行检验,混凝土浆液材质在注入后需要一段养生时间,通过这一时间磨具的封存,加固层可更稳固,水泥材料变的更坚固,所以安全监测工作不能在灌浆完成后即刻开展,要在达到规定时间后拆除塑料隔离层再进行,对施工进行全面检查。包括灌孔的分布位置,质检人员要有自己的科学标准,以此为依据展开工作。灌浆加固点多时,要进行抽样检查,随机选取总数量百分之七的孔进行测量,记录下孔的直径、纵向是否垂直,注入口呈不规则圆形或者处理粗糙均属于不合格现象。灌浆是否达标主要检测其凝固后结构的密实程度,将一定比例的混凝土材料延灌孔注入,额定时间内其流量如果超过比较量,则需要二次维护,灌浆施工不合格。完成工作任务后要对灌孔进行密封,检测工作随着工程开展阶段进行,确保各流程符合标准再进行收尾。
3 帷幕灌浆技术在水库除险加固工程中的应用
帷幕灌浆技术是将浆液直接注入在水库斜坡出现裂缝的建筑材料中,形成连续的保护结构,在使用中水就不会透过裂缝渗漏。帷幕顶部直接与坝体相连接,直至不接触水面的岩石层,形成一个保护系统,减小基层渗透水对坝边坡产生的压力。
(1)钻孔间距。帷幕灌浆在钻孔时应按照设计规定,逐渐减小孔间距离,沿着破损表面横坐标逐步加密,距离控制在1.8m至2.2m之间。如果是双排或者多排孔在测量分布中,多数先对最下层进行施工,再钻取上层灌孔,完成后进行测量,选取中间位置实施多孔的安放。
(2)帷幕灌浆材料。选取材料时要参照国家出台的标准,使用符合强度要求的浆料。设计人员要结合实际情况对灌注材料进行调配,适当的使用化工原料,但不能对水体产生污染。先将搅拌好的材料取少量灌入实验孔中,确保安全符合要求再开展施工。
(3)施工工艺流程。进行帷幕灌浆要先设计孔位、钻孔,对有害裂缝进行清理,将施工部位与水隔离,前期准备工作完成后再进行材料的制作,这一过程要经历较长时间,正式实施灌注时要再次检查裂缝处是否洁净,不能留有垃圾。灌浆结束后要经历一段养护时间,再进行验收,确保其牢固程度符合标准后将灌孔密封,通常采用机械设备进行后期工作,条件不允许的现场也可人力进行代替,但要保证牢固性和平准度,不能出现缝隙。整个过程需要工程技术人员现场指导,按顺序进行。
3.1 冲洗压力
一般而言,冲洗水压是灌浆压力的80%,在压力值大于1MPa的时候,选用1MPa;冲洗风压是灌浆压力的50%,在压力值大于0.5MPa的时候,选用0.5MPa。
3.2 裂缝冲洗
冲洗的时候,当清水流出10分钟后予以停止,并且总时间不得少于30分钟。对于返水达不到澄清标准的孔段,需要继续冲洗,保证孔内残留杂物厚度不可大于20cm。在邻近孔有灌浆操作或者灌浆结束不超过20小时的孔,不可以展开裂缝冲洗操作。
3.3 制浆方式
根据有关设计规范标准,必须对帷幕灌浆制浆材料予以称重,保证其称量误差不得大于5%。在制浆的时候,需要对掺加剂、投料等进行严格控制。在制浆的时候,一定要确保搅拌均匀,并且测定浆液密度与粘滞度等参数,同时做好记录。在拌制细水泥浆液的时候,需要加入一些减水剂,并且借助高速搅拌机进行均匀搅拌,其转速不得低于1200r/min,时间需要通过试验予以确定。在使用浆液之前,需要进行筛选,一般为80μm方孔,其筛余量不得超过5%,水灰比为0.5:1,输送流速在1.4-2.0m/s之间,输浆压力在0.2-1.0MPa之间。确保浆液温度在5-40℃,低于或者超出标准的浆液视为废浆。
3.4 帷幕灌浆施工质量检查
在检查帷幕灌浆施工质量的时候,主要在灌浆结束14天后展开,其检查孔数为总孔数的10%。在检查灌浆质量的时候,一定要严格按照监理工程师要求,将检查孔设置在帷幕中心线上;对岩石破碎、大孔隙注入量、断层等复杂位置进行检查,等等。在进行压水试验的时候,可以在灌浆结束后根据监理工程师的指示,确定检查时间,并且按照其规定流程予以严格检查。承包施工单位需要在灌浆结束后,根据监理工程师的研究,整理有关资料,并且提交给监理工程师,为质量检查工程提供便利条件。
4 水库除险加固中灌浆技术的应注意的事项
冒浆是指在灌浆过程中浆液在坝坡、地面或库区底部流出或喷出采取在冒浆点加覆盖、降低灌浆压力、间断灌浆等措施。串孔是指在某一孔口正常灌浆时,浆液从相临孔口返出,说明钻孔在地下有通道相通及时填堵被串孔,待灌浆孔高喷灌浆结束后,立即进行被串孔的扫孔,进行高喷灌浆或继续钻进,凡经特殊处理的渗漏段,侍孔口返浆后均将喷射管下至原不返浆的最下位置,再进行正常喷射(复灌),确保防渗墙墙体质量。
本文作者:张弘南工作单位:北京铁建工程监理有限公司
影响铁路路基的因素
铁路路基工程在建设过程中非常容易受到各种因素的影响,给工程的进展造成很大的麻烦,那么铁路路基工程都会受到那些因素的影响呢,以下进行具体的介绍:(一)水分因素的影响在铁路路基工程建设中经常会受到水分因素的影响,例如在地质岩性比较明显的地段,由于土壤本身排水能力比较好,这时一旦出现大面积降水,则对铁路路基的排水影响是非常小的。但是如果铁路的周边土壤的地质条件岩性较弱,土壤过于松软,湿润性较强,则会直接影响到铁路路基的稳定性和安全性,对路基的沉降起到决定性的作用,对于水分较多土壤松软的地质,一旦发生强降雨,则十分容易将铁路路基两侧的土质冲刷掉,引发路基下沉,或者使路基的承受能力和牢固度受到较为明显的下降。(二)土壤性质因素的影响铁路建筑工程具有覆盖面积广泛,规模较为庞大,路线长等特点,所以在铺设铁轨过程中,会遇到各种各样的土壤地质类型,这些土壤地质类型情况各异,是造成铁路路基沉降的主要原因。例如,在黄土高原地区,因为黄土的湿润性比较好,且较为松软,所以很容易引发铁路路基的塌陷。(三)边坡因素的影响对铁路周边边坡的毁坏,直接影响到铁路路基的安全性,使路基的稳固程度难以受到应有的保证。影响边坡的原因很多,主要归结为两个方面,分别为降雨和风蚀等等。在铁路路基建设中,工程人员一定要设计出较为科学的边坡结构,做好边坡的维护保养工作,确保铁路路基不受损坏,同时还能够起到美化环境的作用。(四)路基工程的质量因素影响路基工程建设施工质量因素属于人为因素,施工质量好坏能够反映出路基的实际情况。因此在路基施工过程中,要做好路基材料的选取,填筑的厚度以及受压能力等等,最大程度的确保铁路运转的安全性。
铁路路基加固技术的探讨
在铁路工程建筑过程中,为了确保铁路路基的稳定性和安全性,必须对铁路路基进行必要的加固和防护措施。以下就目前几种常见的铁路路基加固措施展开讨论,具体如下:(一)加固的方式铁路路基在建设中加固的方式主要有两个方面,一方面为路基预加宽,另一方面为路基预加高。路基加宽的方式一般是从铁路下部开始,即和地面接触的部位。铁路下部路基的加宽过程,一般要求一次完成,并且按照层次分割明确。路基的预加高方式,一般是根据铁路边坡的稳定程度,由低处向高处,逐渐成收缩形状,在预加高的过程中,要求路基之间要搭接牢固,同时对铁路的界限要严格注意。(二)排水系统在铁路路基加固的措施中,排水系统是非常重要的一部分,路基工程必须要保证铁路四周排水系统的通畅。在路基加固中,应先建好延长涵洞,同时将沉降缝留出。(三)粘土固化浆液注浆加固技术粘土固化浆液注浆加固技术是目前铁路路基加固工程中使用较为常见的一种新技术,这种技术可以发挥其强大的防渗堵漏的特点,为土质松软的地区,进行铁路路基改良和加固。粘土固化浆液具有较强的吸水性和抗流变能力,它能够在地下水流动较快的情况下完成注浆过程。根据实验表明,粘土固化技术具有较强的抗震性能,很好的保证了铁路路基的稳定性和抗干扰能力。此外粘土固化浆液主要由十分细致的粘土颗粒组合而成,因此具有较好的渗透性,能够称帝深入到铁路路基的岩层中去,起到良好的加固作用。
1玉铁铁路工程简介与路基注浆加固技术施工要求
1.1玉铁铁路简介玉铁铁路工程北起黎湛铁路玉林站,终到铁山港,整体历程约为132km。由2009年12月28日施工,共通过21座隧道。其中,A路段主要经过风化岩层等复杂地貌,具有施工难度大、技术水平要求高等特点。
1.2路机注浆加固技术施工要求1)设计加固深度与范围。A路段加固范围主要为风化岩层区域,孔间距为1.5m,孔深分为2m、4m两种形式。采用先外后内的注浆顺序,形成“帷幕”;行“隔行跳打”施工工艺,先排为主、后排补注,避免出现冒浆、跑浆等现象[1]。2)施工设备。简单统计在A路段施工中的施工设备情况见表1。
2钻孔与注浆
2.1主要注浆材料主要采用P.042.5袋装水泥,根据相关标准进行水泥采购、入场与储存管理,保证水泥质量满足A路段施工建设的实际要求。水泥浆水灰比为1∶0.9。
2.2施工工艺A路段路基注浆加固工艺具体流程见图1。图1A路段路基注浆加固工艺流程
2.3主要施工工序在A路段施工过程中,其施工方法主要有以下几点。1)准备注浆、钻机设备。根据测量点位,当钻机准备就绪后,将钻机平稳安放,将水平钻头水平角度调整为垂直(参照钻机水平角度);注意注浆机、制浆机及其配套设施安置,固定注浆管线,通常情况下,注浆管线的长度应为(40±10)m,长度过长容易增加压力损失。现场准备拌合设备与材料,如粉煤灰、水玻璃等。2)钻孔施工方法。采用200型盘式钻孔机旋转钻进,使用50mm钻头,并依靠48普管护壁。整个钻孔过程严格采用干钻法,切忌在钻孔过程中加水[2]。3)浆液配置。按照上文分析合理配比水浆泥。根据制浆机容量取水;根据水灰比例选取相应重量的水泥,开启制浆机后边搅拌边添加水泥。通常情况下,搅拌时间可控制在(5±2)min(浆液无大范围沉淀即可),搅拌结束后将水泥浆置入储浆桶。水泥浆置入储浆桶后要不断进行人工搅拌,避免浆液沉淀。在A路段施工中,主要水泥浆配置原料为水、P.042.5水泥。先加水,后添加水泥与外加剂,拌合(15±5)min。水泥浆流过过滤筛后应过滤2~3边,再存入浆液池。4)注入压力。注浆压力与土质强度、重度有关,而这部分数值难以确定,因此在A路段施工中根据传统施工经验,将注浆压力控制为0.4MPa。5)终孔标准。采用压力-流量双控的方法控制注浆量,当注浆压力达到设计注浆压力并稳定时基本原则(稳定时间为4min)。注浆压力大于2倍设计压力并无法注浆可终孔。个别注浆孔注浆量偏大应停止注浆,分析注浆量偏大的原因后继续注浆。6)注浆结束封孔。注浆结束后,应立即拔出套管并用水泥将浆孔封堵。清洗制浆机、注浆泵后,移至下一处并施工。7)注浆效果检查。①注浆结束后,与物探结果资料进行对比,结合浆孔缝合效果,判断注浆效果。②注浆前后,对比钻孔注水实验单位吸水量,正常条件下,注浆后单位吸水量应略小于注浆前(约为5%),且未发现漏水现象。③钻孔效果检查,采取抽样检测方法,选取4%的注浆孔,根据芯浆情况判断注浆效果[3]。
3施工注意事项与常见问题处理
3.1施工注意事项在A路段施工时,为提高施工质量,主要进行以下几方面控制:①施工之前正确判断管沟具置。②在高压线下施工过程中,钻探机根据具体施工条件进行相应改装,并重视保护高压线路。③注浆孔应采取跳孔施钻的方式,切忌出现钻完全部注浆孔在注浆的情况,避免孔位串浆。注浆流程应按照“自路基坡脚向线路中心”的顺序,先两侧注浆再中间注浆,保证注浆质量。④注浆钻孔的孔位移动距离为0.5±0.1m,大于这个范围时必须进行处理。⑤注浆过程中,要重视地面观测记录;记录钻孔与注浆流程。⑥注浆过程应加强技术指导和基础数据统计工作,为日后进行数据分析提供具有参考价值的资料。⑦注浆过程中应加强环境保护,及时处理浆液废弃物。例如,在整理好场坪后,应在注浆场坪四周修建排水设施,保证污水能及时。⑧注浆结束后及时采用水泥砂浆、C15混凝土将注浆孔封填,并饱满至孔口[4]。
3.2路基注浆加固技术常见问题处理1)在A路段施工中,主要出现以下几点问题:①在注浆孔定位中,钻机受施工场地的影响,回转半径变小,定位速度减慢;同时钻塔较大,增加钻孔难度,经常出现钻孔偏离的现象。面对这一问题时,在钻孔过程中要尽量靠近最初的设计位置,对一些容易出现偏差的地形可进行简单加工后在进行处理。②由于A路段钻孔地层杂质较多,若钻孔振动较大可引发塌孔等现象,因此在施工过程中借助PVC管护孔,可有效避免塌孔等现象。③在注入浆液时,容易出现搅拌浆液不均匀与储浆桶内浆液沉淀现象,因此必须要紧抓搅拌环节,避免沉淀现象发生。④在注浆孔裂缝处理中,要不断观察裂缝变化问题,及时调整注浆压力值,必要时可停止注浆。2)要特别注意是注浆流程的连续性,若受外力因素而中断可采取一下措施进行处理:①应尽快恢复注浆,若注浆间隔时间过长应冲洗钻孔再进行注浆(若无法冲洗,应清理钻孔后再注浆)。②恢复注浆时,应继续使用同级水泥浆(注浆率与中断前相近即可),使用中断前同级水泥浆灌注最佳,注浆率与中断前相比减少较少则应使用加浓浆液灌注。③注浆后,若注浆率低于中断前且在短时间内停止吸浆,必须立即采取补救措施。例如,可增加相邻孔注浆压力或适当增加注浆孔数量。
3.3施工质量控制与检验方法1)分期、分批供应符合设计要求的水泥与外加剂等材料,在每次原材料供给之前应及时检查验收,并做好管理、发放工作。水泥与中砂等施工材料必须接受检验,试验师检验合格后,方可用于施工。2)注浆后,对比钻孔注水实验单位吸水量,正常条件下,注浆后单位吸水量应略小于注浆前(约为5%),且无法发现漏水现象,若发现漏水情况,应立即进行处理。
4结语
建筑物由于功能转变,例如扩建、承载力加大等。或出现了质量问题,例如缺乏钢筋、灾后修理、混凝土强度较弱等,都需要有效加固,采取有力的措施确保建筑的安全使用,从而可以看出结构加固的技术使用范围广并要求高。因此,我们在建设过程中采取有效的加固及时对建筑结构实行加固,从而保证建筑满足使用需求和安全规定。
二、几种常见的混凝土加固技术
建筑工程加固的主要要求在于经过运用加固技术对房屋进行修补、增强承受力、提高使用作用、满足使用要求,所以,采取混凝土加固方案要围绕提高建筑质量为根本任务。选择不一样的加固方案就会有相应的施工方式和质量评定标准相对应。
混凝土加固技术主要分为直接加固和间接加固两大类,施工时主要按照实际的建筑条件和使用工恩呢该选择合理的方案及加固技术。
(一)直接加固技术
1、加大截面加固法
加大截面加固法也叫做外包混凝土加固方法,这主要是运用相同的材料(混凝土和一般的钢筋)对原来的建筑结构实行加固补强,经过加大混凝土和钢筋截面扥面积和一螳构造方法,将加固部分与原构件紧密的结合,共同发挥作用,从而增强截面承受能力和强度。加大截面的技术要点在于设计构造时必须切实处理好新加部分与原来部门的整体连接、共同承受等问题。该技术要求简单、适用性强,可普遍运用在柱头、墙面、屋架等房屋混凝土结构的加固。然而,改技术需要工程量大,修护实践长,在一定程度上影响了生产和生活,另外结构的截面加大后也会影响了建筑的美观和房屋整洁。
2、置换混凝土加固法
置换混凝土加固法是将以前结构承受力低、韧度小的材料换成承受能力强、韧度高的材料。该技术主要运用在建筑承受能力要求高的部分的混凝土强度度或有严重的破损的部分加固。此技术简单方便,耗费时间短,所占空间少,完全影响建筑的使用,而且造价比较低,经济实惠。
3、外包钢加固法
外包钢加固技术是将型钢(主要为角钢、槽钢)或者是钢板包于构件的四角或两角进行加固,运用此技术加固混凝土建筑构件时,必须使用环氧树脂胶粘剂进行灌注,将型钢和新加入的构架结合在一起,从而确保型钢和原构件共同产生强大的承受力。该加固技术属于比较先进的技术,承受能力强、加固效果好、所占空间少、施工简单、耗费时间少、工程量少、安全隐患低。
(二)间接加固法
1、预应力加固法
运用异型材料(高强钢筋或型钢),增加预应力来迫使新材料与原材料紧密结合,产生共同的承受力,从而达到对混凝土的加固。该技术拥有能够承受加固构建截面超重的能力、降低原构建裂缝宽度和绕度等特点。运用于要求增加构建承受力、刚度和抗裂度以及加固后占用空间小的混凝土受弯构件或变压构件,然而,这种技术不能运用于温度高于60℃环境下的混凝土,也不能使用与混凝土收缩变化大的结构。
2、增加构件法
在原来的结构的构件和构件中间重新增加一个构件,从而降低原来构件的负荷量,从而实现加固的作用。这一技术主要运用在单层工业厂房或者新增加构件后不会引起房屋质量的多层建筑的楼面梁、柱的加固,必须注意不能破坏原来的构造,保证建设安全。
3、增设支点加固法
1.1水利工程堤防发生渗透等险情的类型
水利工程堤坝出现险情包括滑坡、渗漏、裂开等类型,由于渗透引起的破坏主要体现在渗透引发的大面积的渗漏、管涌、部分泥土被冲走、严重冲刷、接触流土等。堤防渗透出现的险情主要有三种情况:第一,由于堤坝本身在施工过程中,混凝土等填充物密实度不够、不结实、不均匀;第二,由于堤坝在水利工程施工过程中没有很好地清理坝基,坝基和大坝相接处的砂石或者一些混合物质非常杂乱;第三,坝基出现险情,这主要是坝基本身的结构造成的,有些堤坝的土质里面有大量透水性很强的砂层和砂壤土层,这是造成堤坝险情的最重要的原因。
1.2对水利工程施工过程中防渗施工方案的选取
第一,要对堤坝的坝身进行防止渗漏处理,通过设置防渗墙、钻孔灌浆、扩大裂缝灌浆等方式,建立防渗体。在一定条件下还要进行加厚帮堤,对坝身的填充材料进行重新填充构筑等。第二,设立堤坝截渗墙,主要通过使用薄墙以及低廉的材料,从而使工程造价显著降低。当前经常使用开槽的方法、挤压法、深沉法建造墙体都能达到一定的标准,这里面使用深沉法打造墙体,是有较低的造价,在墙里的深度不大于20厘米,效果最好。如果使用高喷的方法打造墙体,成本造价相对较高,但是有些地方由于受到施工场地的限制,尤其在一些不宽敞的地方,而且施工场地有很多障碍物时,使用此方法效果最好。第三,一些地层中砂砾含量大、砾石块径也很大的情况下,使用冲击钻并结合开槽的其他形式进行,这样也会使成本有很大提高。
2堤坝工程防渗加固技术
2.1堤坝防渗处理
我国对防渗的原则和措施经常使用防渗墙和灌浆的方法对渗漏进行处理,有时使用减低浸润线的方法或者使用加大重量和采用防滑桩等方法,进一步提高堤坝抗滑动的能力,加大抗滑动的安全系数。当然,进行堤坝滑坡的处理方法非常复杂,要认真观察和分析产生滑坡的原因,并采取相应的办法对症下药地解决问题。如加大坝体的稳定性和牢固性,采用复合土工膜或者土工膜进行防渗漏处理,在施工材料中加进去加筋材料,进一步提高混凝土的稳定性。通常采用的方法是上游一般用帷幕灌、铺设防渗墙堵住、拦截等方法,下游经常使用疏导、减压、排出的办法,建造减压井、修建排水沟等进行坝体压力减小,从而起到防渗的处理方法。
2.2堤坝灌浆防渗的方法
2.2.1劈裂式帷幕灌浆法。
为了对堤坝坝身进行稳定加固,可以使用劈裂式帷幕灌浆的方法,使堤坝渗漏清除。具体做法是:依照堤坝的直和弯曲情况,使用轻捷简便的钻机进行钻孔,钻孔时可使用直线或梅花形状,沿着堤坝的某一中心线,由坝堤的顶部到堤坝外侧1.5米的位置实施钻孔,各空中间的距离大约3米,钻孔的深度要根据坝身的具体情况而定,可以把坝身钻透后再进行填土或者钻入1~2米较为合适。进行帷幕灌浆时,要从下到上,少灌多次进行,水泥浆液要由稀薄到黏稠,逐渐进行,并且逐渐加大压力,灵活应对。
2.2.2低压速凝式灌浆法。
在一些高危水位的抗洪抢险中,尤其是由于堵塞而发生管涌,可以使用低压速凝式灌浆法。依据堤坝管涌出现的位置以及堤坝是否是黏土层还是砂砾层的具体情况,可采用相应型号的钻机进行钻孔,并向孔内放入浸水后容易发生膨胀的大米、豆子之类的东西,从而增大产生管涌的阻力,使出现管涌时的速度变慢,不至于水泥浆液随着水流流出。再用不大于50kPa的压力慢慢对着钻孔注入混有速凝剂和水玻璃的水泥浆液,以使水泥加快凝固,尽快阻塞管涌。
2.2.3高压填充式灌浆法。
这种方法只是用在堤坝坝基的基础灌浆,也可用于因为蚂蚁巢穴溶洞的灌入。在进行基础灌浆时,可以使用50米工程钻机从坝堤顶部需要灌注的位置进行钻孔,各钻孔之间的距离可以在1~2米,钻孔的深度可以通过基础坝基然后进入砂石层大约2米的位置最好。然后用128.60~167.50kPa进行高压灌浆,套管一定要保持干燥,并要放置到填土层,基础部分的砂砾层要用水泥浆灌注,再逐渐向土层提高,再用黄泥浆把钻孔封住。这种高压填充式的灌浆方法,对治理由于坝基不牢固引发管涌,对蚁穴、溶洞的灌浆都起到很大的作用。
2.2.4建造防渗体。
对于使用水泥浆液砌石的重力坝,在堤坝的上游表面进行加固灌浆,从而使渗漏涵洞或缝隙进行填堵,使堤坝坝体得到更好的加固,也使防渗能力得到进一步加强,保证堤坝坝体的完整性和防渗能力增强。在坝体下游表面进行加固灌浆,尤其是堤坝的坝体表面出现漏水或者有混浊物流出,以至于出现水平小孔或者倾斜孔,可以使用埋设水泥浆管进行灌浆,使坝体的涵洞和裂缝产生堵塞,从而影响坝体的稳定性和抗冲刷能力。这种施工工艺对拱坝及支墩坝体工程非常适合,使用这种方法时要求坝体前面没有水,要重新在坝体表面剔除缝隙,再用高标号的水泥浆液或者防水材料和高标号的水泥砂浆配制的浆液进行嵌缝,从而提高坝体的稳定性和牢固性。
2.3混凝土防渗墙技术
2.3.1高压喷射防渗墙。
通过高压喷射对坝基的覆盖层进行冲击,然后把水泥浆液充分灌注到坝基的下面的土层里面,使其与土层颗粒充分融合,从而构筑成防渗墙。
2.3.2自凝灰浆防渗墙。
使用膨润土、水泥、缓凝剂等制造成自凝灰浆,在凝固的时候可以当作凝固时凿孔壁的水泥泥浆,在完成后自然凝固,从而起到防止渗漏,强化孔壁的作用。这项技术在国外得到广泛应用,在我国只是刚刚开始运作。
2.3.3垂直铺塑。
通过使用链斗式的挖槽机,把挖出的槽渣通过链斗运出,这样槽孔的连续性就形成了,再用水泥浆液加固槽孔壁,待水泥槽成型后再在上面把防渗薄膜铺设上,然后再进行黏土回填。槽的深度不能超过15厘米,宽度大约在15~30厘米之间。这种方法对沙化土层较为适宜,施工效率也很高。
3结语
陈运河
徐闻县水利水电勘测设计室 广东 徐闻524100
摘要;文章结合了本县风山水库的现状,针对实际存在的除险问题进行了分析,提出了有效的除险加固对策,希望能给同行带来一定的参考价值。
关键词:病险水库 水库现状除险加固技术分析
0 引言
由于水库多年的运用,使部分水库陆续出现了堤顶高程不足、堤坡冲蚀严重、堤身裂缝以及穿堤建筑物结构强度不够等问题,给水库运行埋下了安全隐患。为进一步完善城乡防洪体系,增强水资源调蓄能力,需对各类水库进行了全面普查和安全鉴定,对带病运行水库,亟需实施除险加固。
1风山水库简介
风山水库位于徐闻县锦和镇境内,坐落迈草溪上游,集雨面积26平方公里,总库容264.2万立方米,正常库容183万立方米,死水位68米,死库容17.65万立方米,该工程于1970年开始兴建,1976年建成投入运行,土坝为粘性土均质坝,原设计坝顶高程为77.26米,坝顶长415米,坝顶宽3.5米,迎水坡比为1:2.5,背水坡比1:2.0。
风山水库主要由土坝,输水涵,非常临时溢洪道等组成,土渠自流式溢洪道位于主坝东北部尾端,底宽20米,堰顶高程75.2米,最大泄流量53.56M3/S,原输水涵管为钢筋混凝土圆涵,涵管内径0.8米,进口高程为68米,最大泄流量2.0M3/S,闸门型式为转动门盖,采用手动卷扬机启闭,
风山水库枢纽布置如图1所示。
风山水库枢纽布置图
2 风山水库的病险情况
根据广东省水利水电科学研究院进行风山水库大坝安全鉴定,鉴定结论为:
(1)安全复核计算表明正常蓄水位稳定渗流期主坝下游坡、校核洪水位骤降至溢洪道堰顶高程不稳定期渗流期副坝上游坡的抗滑稳定最小安全系数不能满足规范要求。
(2)主坝后坝坡在左坝头与山体结合处68m高程附近有散渗现象,坝体填土较疏松,密实度较差,大坝表层约5m范围、右坝头填土和坝基透水性较强;水库原土坝是在期间开始兴建的,工程质量较差,水库多年运行表明,当水库水位达到正常水位74.20米时,原河床段20-60米的范围内有较大面积的渗水。这主要是由于当时施工质量差,坝基清基不好,及土坝填土压密不实。
(3)溢洪道为土渠式临时溢洪道,且尾水渠还未开通,而且过水能力不够,而且带来的水土流失现象严重,放水涵启闭过于原始,涵身情况不明,涵进口及启闭设备已报废。
3风山水库的加固对策
3.1 大坝加固
1、坝顶高程复核
本水库土坝工程等级为4级,坝顶高程的确定,根据《碾压式土石坝设计规范SL274-2001》第5.3.1、5.3.3条规定,坝顶在静水位以上的超高按下式确定:
坝顶超高(y)=最大风壅水面高度(e)+最大波浪在坝坡上的爬高(R)+安全超高(A);
安全超高:正常运用工况(P=2%)取0.50m,非常运用工况(P=0.2%)取0.30m;
风山水库土坝均质土坝,现状主坝迎水坡为干砌石护坡加固后均为混凝土块护坡。
2、大坝加固方案优选
(1)坝体防渗处理
由地质勘察报告我们可以看出风山水库的坝体、坝基渗水都比较大,本次加固设计,拟在坝体加高培厚前,对其进行灌浆处理,对于坝基渗水我们采用帷幕灌;对于坝体渗水,我们采用进行劈裂充填灌浆。
考虑到资金筹措困难,本次灌浆设计主要是针对坝体、坝基渗水较为严重的部位,即输水涵两侧至主河床段,灌浆从桩号0+450起至0+550共100米范围内,在坝轴线下游1m处布置第一排坝基帷幕灌浆孔,孔距 2.5m,同时在坝体顶沿坝轴线布置两排坝体劈裂灌浆孔,排距1.5m,第一排在坝轴线下游1.0m,第二排位于坝轴线上游0.5m处,孔距5m。
(2)坝高
原设计土坝坝顶高程为77.26米,现场实测结果表明现坝顶高程位于76.945―77.84米之间,坝顶高度参差不平;原设计坝顶宽3.5米,实际坝顶宽度为2.38―4.02米,宽度大小不等。而本次水库除险加固按照粤府[1997]86号文的要求,由此计算出坝顶高程为80.00米,现坝高无法满足新的设计标准的要求。所以,该水库土坝必须加固培厚。
(3)坝坡
水库加固后,大坝坡度上游坡约为1:2.5,下游约为1:2.5。坝坡稳定计算表明,上下游边坡均满足设计要求,为了节约工程投资,本次加固设计拟维持原上游设计边坡1:2.5不变,仅原浆砌石护坡上现浇12厘米的C15砼覆盖。坝体加高部分上游护坡按原1:2.5的边坡延长至坝顶,现浇12厘米厚C15砼。下游护坡在土坝培厚至原坡比1:2.5后铺草皮防护。因土坝最大高度达17.77米,所以拟在原河床段坝体经常渗水的部位设置反滤体,反滤体顶高程为65.235米,反滤体顶宽1米,两边以1:1.5的坡度往下延伸。在下游坝坡人蓄经常上坝的坝段,设置步级供人蓄行走。
(4)坝身排水
本次加固设计拟在二级平台及坝脚均设置排水沟,同时下游坝坡每隔200米设置一道纵向排水沟,以把平台排水沟的水流引向坝脚排出,以免下游边坡及二级平台被水流冲刷。同时在河床渗水较多的坝段坝脚设置反滤体排水。
3.2溢洪道重建
(1)溢洪道现状
现溢洪道为开敞自流式土渠,堰顶高程74.20米,原设计底宽20米,边坡系数为1,比降1/120,现土渠溢洪道的最大泄洪流量为80.85m3/s,而按照粤府[1997]86号文的要求,该水库本次采用50年一遇洪水设计,500年一遇洪水校核,由此而计算出50年及500年一遇的最大来水流量分别为Qmax=163.83m3/s、245.25m3/s。由此可以看出现土渠溢洪道的泄洪流量无法满足新标准的要求。本次水库加固须新建溢洪道。
(2)溢洪道的进口断面及结构型式
溢洪道的进水口为喇叭形进水口,两岸边墙的高度随着土坝的边坡坡比逐渐减低,两岸的挡墙均为重力式混凝土挡土墙,因水库洪水期泄流量较大,最大可达213.1 m3/s,大于10 m3/s,溢洪道堰底及豆粕不宜采用浆砌石或干砌石衬砌,所以设计溢洪道堰底及陡坡段底板均采用混凝土底板。
3.3 输水涵加固
(1)输水涵现状及加固设计方案
现输水涵位于土坝桩号0+503米处,涵底高程为68.00米,涵管内径为0.8米,长47米,设计正常放水量1m3/s,满足灌溉要求。其内径也符合有关标准的规定,运行经验表明涵管的结构,强度满足要求,对于涵管轴线两侧的渗水现象我们拟对其进行灌浆处理。由于该水库土坝坝体加高培厚,固须接长原涵管,接长涵管长16米,管内径0.8米,管壁厚0.22米。原进水口采用转动门盖控制,现该设备已严重老化,无法进行启闭,转动门盖也已破损,涵管漏水严重,水库已无法正常蓄水。本次加固设计拟拆除原转动门盖,在涵管进水口新建放水塔。
3.4接长输水涵管结构设计
(1)水力计算
输水涵水力计算采用XL-1程序计算,其计算结果为:斜坡长度6米,消力池长度3.0米。本次设计取斜坡长度6米,消力池长度4米设计。
3.5输水涵涵身结构计算
(1)基本资料
接长涵管为钢筋混凝土结构圆管,管内径r0=0.4m,涵管厚h=0.22 m,外半径r1=0.62 m,管平均半径r2=0.51 m,混凝土座垫(2a=135º)管中心处,接长管处内水水头H1=5.42m,外水水头H1=2.51m,管顶填土高度H=5.4 m,回填土为粘土,饱和容重γt=1.72t/m3,管上水平土压力系数取η=tg2(45°-22.4°/2)=0.448,制管材料采用Ⅱ级钢筋(Rg=2400kg/cm2),C25混凝土(Rw=180kg/cm2)建筑物等级Ⅳ级,安全系数k=1.35。
(2)内力计算
3.6.自动监测系统设计
水库自动监测系统亦称“超短波自动化综合参数监控系统”,其主要内容包括:①水库水位、水库集雨区雨量遥测及洪水预报系统,并包括大坝测压管水位及渗漏堰槽的监测;②大坝位移、沉降自动观测系统;③县区三防办中心站、水库管理处及水文处的分中心,二级计算机组网无线数据通讯系统。
4水库除险加固后基本情况
(1)水库库容
正常水位74.20米,正常库容183万立米;设计洪水位76.40米,相应库容为311万立方米;校核洪水位为77.03米,相应库容为373万立米;死水位68.00米,死库容17.65万立方米。
(2)挡水建筑物
加固后土坝为均质土坝,土坝全长732米,坝顶高程80.00米,最大坝高17.77米,坝顶宽4.5米;二级平台高程72.00米,二级平台宽5米。上游坝坡坡度1:2.5,采用C15砼护坡覆盖原浆砌石护坡,砼护坡厚度12厘米;下游坝坡坡度1:2.5,采用草皮护坡;在原河床段坝体比较高的部位,设置反滤体。反滤体顶部高程为65.235米,其平台宽1米。
(3)泄水建筑物
新建溢洪道采用宽顶堰型式,堰顶高程74.20米,溢洪道宽30米,斜坡长16米,消力池长12米,海漫长26米。溢洪道从正常水位74.20米开始自由溢流,最大排洪流量为213.1 m3/s。
(4)输水建筑物
水库加固后,由于土坝加固培厚,所以须接长涵管长16米,管内径0.8米,管壁厚0.22米。原涵管进口转动门盖已无法使用,须拆除重建,本次输水涵加固拟拆除原转动门盖,设置放水塔控制放水流量。放水塔高度为80-67.4=12.60米,其中工作室高度为3.5米,塔身为C20钢筋混凝土圆结构,塔内设置闸门,塔上安装启闭机,进水塔基本数据为:进水高程为68.00m, 塔工作台高程为80m,启闭机房顶高程为83.5m。
5 小结
【关键词】房屋建筑建筑施工加固技术技术分析
中图分类号:TU74 文献标识码:A 文章编号:
一.引言。
常用的加固技术主要有加大截面的加固技术,柱外包(粘)型钢加固技术,外粘碳纤维布加固技术,植筋加固技术,托换加固技术,无损开孔成洞加固技术,基础加固技术等,粘贴钢板加固法,是指用胶黏剂将钢板粘贴在构件外部的一种加固方法。这种方法在建筑领域及其桥梁等工程项目中的加固、补强、修复中应用较为广泛。如何加固受损建筑?多位业内人士表示,不同性质的建筑采用的加固修复技术不同。相比于传统加固修复技术,新的加固技术逐步得到应用,碳纤维技术引领建筑物结构补强加固趋势。此外,加固是提高现有房屋抗震能力的最有效途径。
二.我国工程建设面临的现状和存在的问题。
当前国内发展生产,提高生产力的重心,已从新建工业企业转移到对已有企业的技术改造,以取得更大的投资效益,按一些资料统计,改建比新建可节约投资约40%,缩短工期约50%,收回投资的速度比新建厂房快3倍至4倍,同样,对民用建筑进行改造的要求,在我国也日益迫切。随着我国城市人口的不断增长,尽管兴建了大量的住宅和相应的配套措施,但无房、缺房和租户仍达20%以上。而且随着城市房价的上涨,越来越多的人买不起新房。为缓解这一矛盾,抓好旧房的改造,向现有房屋要面积,可有效降低工程造价,显然是一条重要出路。我国城市现有的房屋中,有20%―30%具备改造的条件。旧房改造不仅可节省投资,同时,可不再征用土地,对缓解日趋紧张的城市用地矛盾,也有重要的现实意义。
三.常用的加固技术主要分类。
1.外粘碳纤维布加固技术。
外站碳纤维布加固技术的主要原理是通过配套粘结材料将碳纤维片材粘贴与构件表面,使碳纤维片材承受拉力,并与混凝土变形来协调,共同受力,因为纤维布具有强度高、重量轻、耐腐蚀以及抗疲劳等优异的物理学性能,以及良好的粘合性和广泛的适用性,用碳纤维布取代钢板加固混凝土结构是近几年来国际上兴起的一门新技术。主要的适用于建筑梁、板、柱、墙等的加固以及对一些其他土木工程的加固补强。主要的施工工艺为表面处理涂刷底胶修补找平胶料配制粘贴碳纤维表面防护检验。
2.加大截面加固技术。
增大截面加固技术,也称为外包混凝土加固技术,它是增大构件的截面和配筋,用以提高构件的强度、刚度、稳定性和抗裂性,也可用来修补裂缝等,这种加固技术适用范围较广,可加固板、梁、柱、基础和屋架等。根据构件的受力特点和加固目的的要求、构件几何尺寸、施工方便等可设计为单侧、双侧或三侧的加固,四侧包套的加固。
根据不同的加固目的和要求,此技术又可分为加大断面为主的加固,和加配筋为主的加固,或者两者兼备的加固。加大截面为主的加固,为了保证补加混凝土正常工作,亦需适当配置构造钢筋。加配筋为主的加固,为了保证配筋的正常工作,需按钢筋的间距和保护层等构造要求适当增大截面尺寸。加固中应将钢筋加以焊接,作好新旧混凝土的结合。 增大截面加固技术缺点是现场湿作业工作量大,养护期较长,对生产和生活有一定的影响,此技术增大截面尺寸,有时影响房屋的外观和净空。
3.植筋加固技术。
"植筋"技术又称钢筋生根技术,在原有混凝土结构上钻孔,注结构胶,把新的钢筋旋转插入孔洞中。此技术广泛用于设计变更,增加梁、柱、悬挑梁、板等加固和变更工程。 主要的性能和特点为植筋加固技术具有较高的承载力,对固定的基材不产生膨胀力,较适宜边距以及边距小的部位,再加上植筋加固技术施工简便、耗时较短。
4.无损开孔成洞加固技术。
无损开孔成洞技术主要是针对在钢筋混凝土结构上开洞时为了避免锤击等在施工时的具有破坏性的施工方法造成结构损伤而提出的,同时对洞口周边的加固方法,此技术已经在高层建筑楼板、剪力墙、核心筒上面开始了大量的应用。
5.微细、深层裂缝灌浆加固技术。
微细裂缝灌浆加固技术在施工过程中对结构中出现裂缝大于0.05mm的裂缝,可以进行灌浆密实,然而灌浆后的混凝土结构完全可以恢复其整体性,当其再次受到破坏时,新产生的裂缝将不在原裂缝的断面上。
而对于深层裂缝灌浆加固技术而言,它可以对其产生的深层裂缝进行灌浆补强处理与渗透水止漏,从而恢复其结构的整体性,而对于灌浆之后混凝土的密实度以及强度都满足施工要求。
6.托换加固技术。
结构托换技术是指对原有影响建筑使用功能的承重结构采用改变受力体系的方法进行的功能改造,目的是获得更大的理想使用空间。结构托换采用的方法一般为型钢托换、钢筋混凝土托换、桁架托换等。 地基基础托换技术是指因城市修建的地铁或地下隧道不可避免地从楼房底下穿过,为了避免拆除重建必须对地面上的楼房进行桩基托换。该技术主要是对地下隧道穿过需切断的楼房桩基,先在其承台附近采用梁式转换层将此部份桩基承受的上部荷载传递到隧道外侧的新建桩基础上,由托换梁—新加桩组成的托换结构体系代替。同时为了确保被托换楼房在断桩和隧道通过后不产生开裂、倾斜等破坏,采取了托换梁预应力张拉、千斤顶预顶、桩底注浆等技术,桩基托换可应用微型嵌岩钢管灌注桩、砼界面连接技术等多项专利技术。
三.对现有房屋建筑加固必须要满足的要求。
加固的方法必须要进行综合评定分析之后再来确定,分别采用房屋的整体加固或者分段进行构件的加固,加强房屋建筑的整体性、改善构件的受力程度,提高房屋建筑的综合能力。新增的构件和原有的构件之间应该具有可靠的连接性。在对房屋建筑进行加固时,如果加固所用的材料和原有的建筑材料是相同的,那么加固所用的材料强度不得低于原结构材料的实际强度。新增的加固墙必须要具有可靠的基础。对可能导致倾斜、开裂或者局部倒塌的现象,应该要预先采取相应的安全措施。并对加固技术进行筛选寻求最佳加固技术,最大限度的延长其房屋建筑使用价值。
四.结束语
随着社会的不断发展与进步,国内外对房屋建筑加固的不断研究和讨论,使房屋建筑的施工方法和施工原理不断的在改进和完善,在具体施工中,加固的方法较多,但在具体的加固施工过程中,必须要考虑建筑物本身的性能和其本身的强度结构,在加固工程施工中要进行综合的评定和筛选,对房屋建筑加固的方法、方案进行比较、优化,寻求最佳方案,更大限度的延长房屋建筑的使用寿命,进而发挥出房屋建筑的使用价值,从而促进社会经济发展,改善人民生活。
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