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水利工程论文-劈裂式灌浆在土坝加固的应用.doc

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水利工程论文-劈裂式灌浆在土坝加固的应用.doc

水利工程论文劈裂式灌浆在土坝加固的应用摘要分析劈裂式灌浆的运作机理,例举在土坝坝体除险加固中的应用,达到预期效果。关键词土坝坝施工坝加固裂缝灌浆灌浆工艺灌浆效果1土坝坝体灌浆所谓灌浆,就是由灌浆机产生一定的压力,把配合好的浆液灌进土层或建筑物中的空隙、裂隙及孔穴,以达到防止渗水和固结作用。土坝坝体灌浆依其理论依据的不同可分为充填式灌浆和劈裂式灌浆。充填式灌浆是利用浆液自重将浆液注入坝体隐患处,以堵塞洞穴和裂隙。劈裂式灌浆是运用坝体坝应力分布规律,用一定的灌浆压力,将坝体沿坝轴线方向劈裂,同时灌注合适的泥浆,形成铅直连续的防渗泥墙,堵塞漏洞、裂缝或切断软弱层,以提高坝体的防渗能力,同时通过浆、坝互压和湿陷,使坝体内部应力重新分布,提高坝体变形稳定性。2土坝坝体劈裂式灌浆机理2.1坝体的可灌性及泥浆劈裂的应力分析实验证明,在灌浆压力作用下的粘土泥浆,在具有大孔隙的卵石和粗砂层中,当灌浆压力超过一定值时,以渗透和劈裂两种形式出现,对具有小孔隙的细砂、粘土,只能以劈裂的形式存在。因此,土坝心墙粘性土是可灌的,其可灌性决定于压力泥浆对它的劈裂程度和心墙粘土被压缩变形的大小。灌浆压力对坝体劈开的方向、长短和宽度,决定于原坝体的应力分布和大小。在灌浆压力作用下,坝体总是沿其最小主应力作用面劈开,即沿坝体纵向劈裂。因此,按照坝体的一般应力分布规律,通过合理的灌浆工艺,就可以实现对坝体有计划的劈裂,以达到消除隐患且稳定坝体的目的。2.2浆、坝互压的作用机理土坝坝体劈裂式灌浆的任务之一,就是在允许的范围内尽量增大灌浆压力,使原来较为疏松的土体在某个范围之内得到一定程度的压实停灌以后,由于孔口压力的取消和泥浆的浓缩固结,泥浆压力逐渐减小,坝体则回弹压缩泥浆。实际操作中,通过多次复灌可充分发挥浆、坝互压作用,对提高坝体的密实度并保证灌浆质量是有效的。此外,通过灌浆压力和土的湿化变形,使坝体内部的应力再分配,由应力的不均衡趋向均衡,从而使坝体达到变形稳定的目的。2.3泥浆的排水固结当停止灌浆之后,孔口压力在浆缝中下降到零时,泥浆中孔隙压力等于泥浆柱压力。当泥浆的析水完成后,浆体的孔隙压力将逐渐小于泥柱压力,此时,浆体由析水浓缩阶段进入排水固结阶段。因下部泥浆受的压力较大、渗径短,泥浆的固结硬化顺序是自上而下的,这有利于尽早发挥浆体的截渗作用。由于泥浆水份排向坝体内而固结,在浆体的水平截面上其固结顺序是自外向内的,即靠近坝体的浆体部分先固结,然后向里固结,浆体的中心部分最后固结。这对于尽早发挥浆体的阻水作用,提高浆体的防渗能力是有益的。3工程实例分析3.1泮坑水库土坝劈裂灌浆泮坑水库属小一型水库,坝型为均质土坝,最大坝高31.5m,坝长144m,坝顶高程374.2m,兴利库容446.4万m3,集雨面积4.35km2。该水库运行10多年来,坝外右岸高程305.0m出现两处漏水,坝外坡反滤棱体高程303.0m至高程307.0m湿坡极为严重,大部表现牛皮胀,局部呈沼泽状。灌浆设计是在坝体轴线布1排孔,分两次序施灌,一序孔距为6m,最终孔距3m。根据坝体隐患和表现病态,定河槽段孔深最大为20m,即达到坝体高程304.0m,岸坡段打至冲击不进为止。河槽段浆体厚度为20cm,岸坡段以孔口压力控制。浆液先稀后稠,比重12.4kN/m3~13.4kN/m3。灌浆孔口压力,以始灌的启开峰值为根据。要求在时间允许的情况下,尽量增加复灌次数。施灌一序孔打22孔,进尺346.2m、注干土量159072kg,最大注入浆量发生于桩号0054和0100两处坝段。在一序施灌中均采用复灌、输灌,复灌次数掌握在2次~4次间。在河槽段浆体,相邻各孔均出现串通,浆体主脉基本沿轴线连续形成。二序打21孔,进尺334.6m、注入干土量7363kg。二序孔施灌与一序孔相隔1个月左右。此次灌浆河槽段浆脉厚度理论计算可达到27cm,两岸坡段接触不良的沉降量达6cm~9cm。这说明灌浆效果较好。3.2岭埔水库土坝劈裂灌浆岭埔水库位于仙都溪上游的支流,属小一型水库,为粘土心墙土坝,最大坝高54.2m,坝顶高程333.64m,总库容387万m3,兴利库容282.4万m3,集雨面积17.5km2。水库大坝竣工于1982年2月,由于大坝在施工时填土质量差,坝后有渗漏现象。灌浆设计是在坝轴线处布置1排灌浆孔,孔距6.0m,孔数23孔在坝轴线上游侧1.0m布置另1排孔,孔数23孔。总进尺1200m,河槽段分两序进行施灌。灌浆孔口压力现场测定,以始灌的启开峰值为根据。施灌总灌入干土量457t,理论计算含15.5kN/m3容重浆体约500多m3,河槽段平均浆体厚度18.9cm,岸坡段9cm。通过灌浆,于坝轴线形成连续的浆脉,河槽段浆体厚度达18.9cm,对坝体的防渗性能起到较好的作用。通过多次复灌,充分发挥浆、坝互压作用,提高坝身土体的密实性。4结论劈裂式灌浆技术在土坝坝体除险加固中具有投资小、见效快、设备和技术简单、操作方便等优点,已经被广泛的运用。但在具体操作中应注意施工工艺,保证灌浆的质量,才能达到预期的效果。

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