论文发表:化学灌浆技术在城市排水工程中的应用__墨水学术,论文发

所属栏目：化学论文范文发布时间：2011-02-25浏览量:194

副标题#e#摘要：排水工程中常见的质量问题是冒水、流沙等，其直接危害工程的有序进行跟施工质量。针对其施工问题，本工程利用化学灌浆法止水堵漏，保证了施工质量，并按预定工期完工。
　　关键词：化学灌浆；处理措施；止水堵漏；排水工程
　　排水工程中渗漏水是目前排水工程中常见的危害之一，其中截污工程中的顶管过程又是发生冒水、流砂的高发部位之一。而工程上运用化学灌浆进行止水防水的施工技术已日渐成熟，并在预防和治理施工裂缝的渗漏问题取得不错的成效。本文针对某城市中的排污截流工程的施工技术，谈谈化学灌浆技术在城市排水工程中的应用情况，可供从事排水工程以及其他相类似的止水堵漏工程的同行们技术参考。
　　化学灌浆技术是利用液压、气压或电化学原理，通过注浆管把浆液均匀地注入地层中，浆液以填充、渗透和挤密等方式赶走土颗粒间或填满排水工程中的裂隙空间。经人工控制一定时间后，浆液将原来松散的土粒或裂隙胶结成一个整体，形成一个结构新、强度大、防水性能高和化学稳定性良好的“结石体”。灌浆理论主要有渗透灌浆、劈裂灌浆、压密灌浆及电化学灌浆等四大类[1]。
　　1常用化学灌浆材料的性质特点
　　1.1水泥水玻璃浆材
　　水泥——水玻璃浆材是一种具有较好力学性能，价格便宜的灌浆材料，其固结强度为0.5~15MPa，固结率为98%~100%，凝胶时间为30~120s。同时浆液充填率高，湿条件耐久性好。因此具有很好地适应性，尤其适用于突发性漏水、泥、砂的整治。其浆液特点如下：浆液凝胶时间可准确地控制在几秒至几十分钟范围内；结石体抗压强度可达10~20MPa，结石率为100%；结石体渗透系数为10~8cm/s；适宜于0.2mm以上裂隙和1mm以上粒径的砂层使用；材料来源丰富，价格便宜。
　　1.2中化—656（内烯酸盐类）浆材
　　这种浆材具有浆液起始粘度低，可灌性能好，固化时间在两秒至十几分钟，甚至数小时等特点。其主要力学性能为：固结体抗渗性k<10~8cm/s，抗挤出强度35kg/cm；固砂体抗压强度3~8kg/cm，浆液起始粘度η（25℃）1.2~1.6cp。因此其广泛用于各种混凝土的渗漏水、油的堵截。
　　1.3改性环氧树脂浆材
　　该材料应用广泛，价格便宜，强度枯度、固化时间均可调节，材料力学性能良好。表现为：抗压强度为700~1200kg/cm2，抗张强度为70~300kg/cm2，抗弯强度300~850kg/cm2,劈裂粘结强度干缝19~31kg/cm2、有水缝13~19kg/cm2，浆材起始粘度η（25℃）6~150cp。因此该材料也是工程补强和补漏的常用材料[2]。
　　2截污工程的基本情况及灌浆材料选择
　　该截污工程位于某市郊区外的河流中，其主要作用是防止污水渗出流入下游污染江河环境和地下水质。该工程所处地段的主要岩土是黑云母花岗岩和细粒白岗质肉红色花岗岩。基岩以上为第四系坡—冲积松散覆盖层，厚10.6~16.4m；其中草炭层1.0~2.7m，碎石角砾土层厚6.9~14m。渗透系数K=1.4×10-3cm/s。其中强风化带厚2~3m，K=8×10-4cm/s；弱风化带厚2~14m，K=2×10-4~4.6×10-6cm/s；微风化带厚1.5~6m，K=4.6×10-6~2.3×10-7cm/s；新鲜花岗岩K<2.3×10-7cm/s。节理裂隙以压扭性为主，基本上有三组裂隙，一组平行于坝轴线，一组垂直于坝轴线，均为陡倾角裂隙，另一组为水平裂隙。
　　本截污工程中化学灌浆的主要目的是止水堵漏以利开挖及顶管，经综合比较选用水玻璃水泥浆进行灌浆，可保证灌浆过程浆液的凝结时间可准确地控制在几秒钟到几十秒钟内，凝固后的结合率高，可达98~100%，结石的抗压强度也比较高。
　　采用的化学灌浆是水泥水玻璃浆材，灌浆材料要求是水玻璃浓度采用35，水玻璃与水泥浆体积比是0.5:1，水灰比为0.75:10。
　　3截污坝体的灌浆设计
　　设计要求将坝基弱风化带以上部分全部挖除，在弱风化花岗岩上浇筑C15钢筋混凝土盖板，盖板宽5m，厚0.8m。为#p#副标题#e#防止灌浆时抬动，盖板上应设有两排锚杆，锚杆采用直径28mm螺纹钢，锚杆孔排距均为3.0m，深4m。
　　平行于坝轴线两边排进行水泥灌浆，排距2.3m，孔距3.0m，孔深4~6m。钻孔孔径60mm,采用金刚石钻头钻进。钻孔与化学灌孔错位布置，分两序进行灌浆施工，水泥灌浆采用525号普通硅酸盐水泥。其目的是为了封堵浅层岩石节理裂隙及孔隙，使岩石和盖板结合紧密，为化学灌浆创造条件。
　　两排化学灌浆孔距边排水泥灌浆孔0.5m，排距1.3m，孔距1.5m，按等边三角形布置，分三序进行施工。孔深9~19m，钻孔孔径60mm，采用金刚石钻头钻进。化学灌浆是用以对坝基底部进行全面封堵，使灌浆后基岩达到要求的防渗标准[3]。
　　4灌浆施工与质量保证
　　4.1灌浆前的现场试验
　　在进行灌浆施工前，选择有代表性的6号和7号两块盖板下的岩石进行灌浆试验。6号盖板下岩石节理裂隙发育，但破碎不严重，代表基岩的平均情况；7号盖板下岩石破碎，表层呈强风化，代表较差的岩石。试验段设有抬动监测装置。通过试验对设计提出的灌浆参数进行验证。经灌浆试验表明，在设计灌浆压力下未引起混凝土盖板上抬（在最大灌浆压力下，盖板上抬0.02mm）。灌浆后坝基达到了设计要求的防渗标准，6号盖板下基岩K=3.3×10-7cm/s，7号盖板下基岩K=6.7×10-7cm/s，表明设计灌浆参数基本合理，达到防渗止水指标，可全面开展灌浆施工。
　　4.2主要灌浆设备及灌浆工艺
　　（1）钻孔灌浆设备及机具。钻孔直径为60mm，采用SGZ-Ⅰ型与SGZ-Ⅱ型工程地质钻机，金刚石钻头钻进；200/40型泥浆泵灌注水泥浆；2JZ160/100型与2JD1600/32型防腐计量泵进行化学灌浆，化学灌浆浆液集中制备输浆。钻灌设备共12台。
　　（2）孔灌浆及加压分序
　　①水泥灌浆分两序进行，在同块盖板上灌浆孔数不超过3孔，孔距≥6.0m；化学灌浆分3序进行，在同块盖板上灌浆孔数不超过4孔，间距≥4.5m。在施工中同块盖板灌浆孔数均没超过2孔。
　　②先钻灌下游排，后钻灌上游排。
　　③灌浆采用自上而下分段加压分段灌浆的方法。对于固结灌浆原设计起始压力为0.25MPa，施工时采用了0.30MPa，对于水玻璃灌浆终点压力原设计为1.8MPa，施工时改为1.5MPa。
　　（3）其它钻灌工序工艺
　　①钻孔钻完清孔、冲洗，灌前压力试验，钻孔回填等工序施工方法均按《罐规》执行；②灌浆压力、进浆量、灌浆结束标准等灌浆参数，在施工中对特殊地段，可以灌浆至基岩达到防渗标准为原则，根据地质情况，参照现场和检查资料，进行临时调整。
　　4.3灌浆质量检查及成果分析
　　在灌浆结束后，按固结灌浆孔数5%，帷幕灌浆孔数的10%布置检查孔（施工时对20块板，布设了34个帷幕检查孔），每孔分3段作压水试验。结果表明基岩透水率≤0.05Lu，渗透系数达到≤10-7cm/s的要求。
　　4.4灌浆过程注意事项
　　灌浆时采用套管护壁法进行施工边钻孔边打入护壁套管，直至扫到预定的灌浆深度。钻孔全部完毕后，用清水冲洗套管内的泥浆及杂物，冲洗干净后再插入水泥浆管水玻璃灌浆管。一切工作准备完毕后，进行试灌，确定最佳的浆液比例及容重等。成功后正式灌浆，边灌浆边拔套管，由下至上进行灌浆直至孔顶。由于工作井四周都冒水，因而灌浆次序先灌边排，后灌中排，先单孔，后双孔。灌浆三天后，应抽干水才能开挖顶管。
　　5结束语
　　通过本次工程的成功进行，证明利用化学灌浆技术在止水防渗漏工程中的应用大有空间，而水泥水玻璃材料作为化学灌浆，其具有无毒、价廉、防渗漏性能好的优点。化学灌浆技术的工艺特点是不污染环境，无垃圾，施工过程噪音小，机械设施简单化，进退场容易。对于河流中冒水量大，流砂严重的工程，利用水泥水玻璃浆进行化学灌浆，可取到相当好的止水截流的目的。
　　参考文献
　　[1]麦荣强.化学灌浆在岩溶地区软土及土洞地#p#副标题#e#基处理中的应用[J].探矿工程，2009，（05）：69-71.
　　[2]李建平.化学灌浆法在建筑施工中的应用[J].淮南积业技术学院学报，2007，7（02）：78-79.
　　[3]张利国，高红，王秀峰等.截污坝工程防渗基础灌浆设计[J].黑龙江水专学报，2000，27（03）：63-65.