时间:2023-03-07 15:04:57
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1.1混凝土灌浆
水利电力工程中,混凝土的体积往往较大,因此在施工中难免会出现裂缝,此时就需要进行灌浆技术对其进行修复,嵌缝技术就是一种常见的技术形式,其可以对混凝土裂缝进行修复。沿着裂缝开槽,在槽内嵌入塑性材料或者刚性防水材料等,达到封闭裂缝的效果。常用的塑性材料包括聚氯乙烯胶、塑性油膏等等,刚性的封闭材料则包括聚合水泥砂浆等。混凝土裂缝的灌浆技术则常用环氧灌浆技术,就是将环氧树脂灌浆材料进行灌注,环氧注浆的材料往往选择邻苯二甲酸二丁酯、乙二胺等等。
1.2孔口封闭灌浆技术
该技术是一种自上而下的灌浆技术,也可称之为循环灌浆技术。孔口封闭灌浆技术适应最大压力>3MP的帷幕灌浆工程项目,小于其参考值的帷幕工程则需要选择性应用。利用孔口封闭灌浆技术应注意一下几个要点,如钻孔的直径控制,应<60mm;孔口管道必须进行牢固的嵌入,买入到岩层的深度按照灌浆的压力所定,最大的灌浆压力则控制在5MPa以内,最大压力时嵌入岩层的深度应>2m;灌浆应选择循环式施工,自上而下的灌注,分阶段进行;孔口管道分为多个灌浆段,应尽量选择较短的分段发方式,压力增加应尽量快速,段长和相应的灌浆压力应进行事前试验;灌浆过程中应经常性的活动灌浆管,回浆管应保证15L/min的回流量,防止灌浆管道出现凝结。
1.3大吸浆灌浆技术
应用中主要是控制灌浆的压力和流量,通常利用低压或者自流的方式对裂缝进行灌浆,泥浆流动性降低后在逐步升高压力,以此增加灌浆量。同时限制灌浆的流量,采用低流量配合压力,减少灌浆在裂缝中的流动速度,使得泥浆沉淀,灌注量降低后再增加压力,提高灌浆量,直至完成灌浆。
2水利电力工程大坝施工中灌浆技术的应用
水利电力工程对质量要求较高,在水利电力工程的大坝工程中有多种灌浆技术被应用,但是应根据实际的情况选择不同的技术措施,不同的灌浆技术也有着不同的作用效果。具体情况如下:
2.1吸浆量较大的灌注措施
在水利电力施工中,大坝的施工需要灌浆作业在很短的时间内完成施工,但是因为地质和限制的因素,使得泥浆不能很快的凝结,此时泥浆冲基础底部渗出,导致灌浆效果不佳。此时应进行低压灌浆观察泥浆的流动情况,选择逐步增加的方式进行灌浆。也可选择方法限制吸浆的情况,加速泥浆的流动情况。然后提高泥浆的黏度从而控制流动性,降低泥浆流速而保证凝结。进行灌浆的过程中应考虑对泥浆的组份进行调整,同调节灰水比和外加剂填入的方式来控制泥浆的凝固速度,人为控制泥浆流动性。在水利电力大坝工程的施工中,也可采用灌注间歇砂浆和砂浆的方式来提高灌浆的施工质量,灌浆过程中,灌浆间隔控制在2~6h,最后泥浆凝固后达到一定的强度后,扫孔和复灌等。
2.2漏水通道灌浆
水利电力大坝工程因为受到地质环境的影响,往往存在不可控的问题,施工过程中环境复杂且地质改变的情况时有发生,在施工中容易出现漏水的情况,影响灌浆的质量。针对这个问题应采用一些外部干扰的措施,如爆理,利用爆破方式破坏漏水结构,再在漏水的位置采用灌浆的方式进行控制。但是这样的处措施往往不能达到工程质量要求。增加了工程成本以及难度。所以在实际的工程中可以采用以下措施进行控制,利用模袋灌浆,一般选择尼龙和聚丙烯为材料的袋子,进行堵漏并灌浆;利用填充级别的配料,在漏水的地方进行处理,利用大粒径的砂石进行灌浆;利用双浆灌浆技术,将水泥浆和速凝剂分别从两个管道进行灌注,使其进入到混合器,混合后再进入灌注的区域,这样可以增加防渗漏的效果,对漏水点进行控制。
2.3接缝灌浆技术
水利电力大坝的工程中,坝体填筑的工作是一项重要的施工项目,在施工中其将直接影响到整体质量。坝体建设中首先应合理的规划工作量,选择工艺和施工方案使之适应项目需求。对坝体施工的工作量进行分配与组织。灌浆施工也应按照坝体施工的需求进行选择与实施。根据坝体情况准备建筑材料和场地等,根据作业时间来控制材料质量,避免土料热量的流失等,提高施工的效率和质量。在水利水电坝体施工中灌浆技术主要是针对接缝处理,是一种主要的技术措施。通常选择盒式灌浆、骑缝灌浆、重复灌浆等。在施工中3种灌注方式可以进行重复使用,根据不同的灌浆特征以及工程情况配合使用。盒式灌浆因为灌浆的质量较高,回浆管的管路不易阻塞等优势,在坝体接缝灌浆选择中被普遍认可。但是系统消耗的管材相对多,其成本使其受到限制。重复式灌浆系统布置方式主要因为不堵塞管道而能进行重复施工。骑缝灌浆管理系统因为其扩散模式的灌浆形式较为流畅,并且压力分布平均,管路不易阻塞。水利电力大坝的接缝施工通常压力在0.2MPa左右,在坝体灌浆前应进行分析与计算,保证灌浆的顺利开展,必须保接缝灌浆的开张度与泥浆粒径的比例,理想的开度为1~3mm,在灌浆中应控制开度的扩张。
3结语
灌浆技术对公路的加固力量起着不可或缺的作用,这其中的技术原理更是需要从业人员必须掌握的。我们生活的地球的大地上,大地里面有一层叫做地下层,而这一部分的土质相对而言比较不够集中,这时我们就需要运用到钻孔这门技术把浆液加固在土质当中,而且必须要浆孔外张开,相似圆柱集合的形状,并挤压周围的土使之充填到钻孔里,另外,要将紧靠浆体的土体破坏和剪切掉,使之形成塑性变形区,而距离浆体较远的土体区域则发生了弹性变形,能够提高钻孔周围土体的密度。在进行灌浆的过程中,土体裂缝会随之发展而扩大,浆液因此能够慢慢渗透到地下层,桩柱体和压密的地基同形成了复合地基,一起作用来控制沉降,提高公路的承载力。
2灌浆施工
2.1按照技术人员设计的图纸进行实施
而其中的CAD图纸要经过监理人员的审查,监理人员审查通过才可以进行实施,所以,技术人员的对技术的掌握以及对图纸设计的合理性就显得尤为重要,按照技术人员已经通过审核的图纸进行定孔放样,之后可以开始利用钻机来实施成孔钻进,同样要经过合格的检验才可以能开始灌注浆液的步骤。
2.2强度控制和施工控制
现行规范中并未对道路注浆做明确规定,若是签合同时,只要在合同条款内规定对方必须遵循《公路桥涵施工技术规范》,并且要求注浆后道路弯沉值符合设计要求就行了,关于注浆材料流动度的要求是在《规范》的附录,灌浆后,应在7d龄期后,再次测量主点弯沉值和副点弯沉值。当主点或差异弯沉值均低于设计要求值时,可认为灌浆效果已经达到,灌浆完成后,杂填土的承载力标准值必须达到130kPa;淤泥或淤质土的承载力标准值保持在80kPa—100kPa;粉细砂的承载力标准值要大于110kPa;复合地基承载力标准值不能小于130kPa。
2.3灌浆孔的设计和布孔
布孔的形式主要有骑缝和斜孔两种,操作时应根据实际情况和需要加以选择,甚至在必要时可两者兼用。如果表面缝的缝隙不深,一般不提倡打孔,而是在缝面或漏水集中的地方采用粘贴灌浆嘴的方法,或者也可采用骑缝钻孔;如果表面缝的缝隙较深,并且裂缝的走向非常不规则,以做到全部“骑缝”,这时可以采用斜孔加以辅助;骑缝灌浆的方法一般用在深度比较大的裂缝中,沿着裂缝表面将混凝土凿成“V”形槽。在一般的情况下,打孔的实际方法应该可以根据施工条件的不同来决定。
2.4灌浆过程控制
灌浆的过程需要做到严密谨慎,做到丝毫未差才可以算是达到效果而且管理负责人员又进行系统的分工进行实施,各个技术岗位要明确时间和任务的工作量,尽量在成手人员下完成灌浆,新的员工要求老员工指导下完成灌浆,灌浆的流程也必须全面和具体,操作如下:对灌浆的检查务必全面有效,无论是丛技术还是速度方面,使机器能够正常有效的工作以便更好完成任务;在灌浆过程中,首先要进行灌浆方式的选择,根据裂缝的程度及情况进行选择。一般情况下,垂直灌浆方式应用在垂直的裂缝上,水平情况下则先采用由一个方向向另一个方向灌浆的方式。如果出现大范围的渗漏现象应该进行优先灌浆。
2.5灌浆结束的标准
如何确定灌浆是否达到饱和也是最后一步的实施,严格的把控标准是整个工程前提。在吸浆量和预先估计的浆液用量已经相差不多,并且吸浆量逐渐减小到0.01L/min,压力也比较稳定的情况下,再继续灌注3-5min就可以结束灌浆。
2.6灌浆质量的控制与检验
公路施工过程中最重要的部分无非是钻灌浆孔以及灌浆的部分,而无论是钻灌浆孔还是灌浆的部分,要求的质量检测员做到一丝不苟,有效地完成质量合格的检测,检查钻孔孔位的偏差度、孔径大小和灌段的长度也是必要的实施程序,材料的检验也要全部达标才方可使用,各个工程以及路段试行也都需要进行审批,在灌浆过程中应该考虑灌浆所受压力、灌浆孔体积大小、灌浆量进行掌握,并按照相应的比例进行调配。
3灌浆施工技术要点
3.1钻孔方式
钻孔工作的前提是将孔头与孔艳相对应吻合,用力钻入。如果是在杂填土中钻进,孔壁不稳时可以下入导管护壁;钻孔进行到一定深度后,到达淤泥或淤泥质土和粉、细砂时,可以下入导管护壁,再利用捞砂筒的取砂成孔方法钻到粘性土层。
3.2安放灌浆管
灌浆管实施安放的时候,一定要严密谨慎的进行,以确保灌浆能够正常的实施,孔口封堵灌浆管的长度一定要在合理范围之内,花管孔径要下封,这一点也是非常的重要,要达到15%的孔隙率;为了避免流砂涌进花管阻碍灌浆的正常进行,可以在花管外壁包扎一层软橡皮,促进灌浆顺利灌入。在成孔达到预定深度后,再把灌浆管下放到位,并在孔中水稳层的底部放入水泥袋,使得灌浆管被完整包裹并接触孔壁,最后分层投入粘土确保夯实到孔口。
3.3灌浆方法
地脚螺栓锚固工艺要求如下:清理空洞→清除孔内积水→调整及固定螺栓(清除螺栓表面油污及铁锈)→浇注(拌和高强无收缩灌浆料)→养护→安装设备。地脚螺栓成孔时,螺栓孔的水平偏差不得大于5mm,垂直度偏差不得大于5°。螺栓孔壁应粗糙,应将孔内清理干净,不得有浮灰、油污等杂物,灌浆前用水浸泡8~12h,清除孔内积水。当环境温度低于5℃时应采取措施预热,温度保持在10℃以上。将拌和好的自密实混凝土灌入螺栓孔内时,可根据需要调整螺栓位置。灌浆过程中严禁振捣,可适当插捣,灌浆结束后不得再次调整螺栓。
4结语
水利工程建设常常会遇到岩溶地段,这样的地段在处理上必须要格外注意,一旦处理不当,就会给工程的安全埋下隐患,除了灌浆处理技术,目前尚没有特别好的处理方法。在对岩溶地区进行基础施工时,要先对所在地段进行详细的勘察,根据施工情况、地质特点、岩溶深浅、分布情况等进行全方位的了解,然后制定相应的技术方案,对于岩溶地区的基础施工,一般分为有填充物和没有填充物。在进行基础处理时,一般采用不冲洗高压水泥灌浆,这种方式能大大提高基础的稳定性、抗渗性,也可以采用使水泥浆液以条带状向土体中穿插,凝结后,会形成网络包裹进而提高地基的稳固性能。高压喷浆技术主要是利用高压喷嘴,通过灌浆管不断钻进,把喷嘴送到指定位置,水泥喷浆强大的压力会把原有土层破坏,水泥浆液会和被破坏的土层泥土进行充分混合相融,凝固后形成一个结实的柱体结构,这样会使岩溶地区的基础变得稳定坚固。高压灌浆技术在处理岩溶地段的地基应用较为普遍,效果不错。
2浅层岩溶地区和深层岩溶地区的基础灌浆
对于浅层岩溶地段,因为岩溶埋藏的不是很深,可以利用机械先把填充物全部挖掘出来,然后再用水泥进行回填,完成灌浆,此种地段的灌浆基本都在露天完成,施工相对容易一些,工序也较简单。对于埋层较深的岩溶,在灌浆时,一般不适合用高压喷灌浆技术,因为水泥浆进入深层岩溶时,会对里面的填产物充生排斥,然后形成固化,对进一步灌浆造成阻碍,使得灌浆面不大,影响基础的稳定,多数采用钻孔注浆技术进行处理。
3大吸浆量情况的灌注在基础灌浆
作业时,常常会遇到大量吸浆的情况,使灌浆作用不能在预计施工作业时间内完成。通常的岩缝灌浆在1~3个小时内都会结束,对于水泥浆量的消耗也都正常。但遇到大吸浆情况,这样的地层结构会使浆量消耗很大,因为灌进地层的水泥浆会从别的地方涌出,使灌浆时间延长。遇到这种情况,一定要做好相应的处理,采用妥善的解决方案,首先要进行限流,控制注浆的速度,减少注浆量,使浆液的流动速度变慢然后慢慢凝结,但一直要保持灌浆结束的最终要求才能结束。再有就是采用降低压力或者是自流的方法进行施工处置,等到泥浆全部都凝结之后,可以采取多次灌浆的方法,在进行基础灌浆施工时,可以适当将灌浆压力降低,在灌浆凝固之后,没有别的原因可按设计压力进行灌浆。
4严重漏水的情况下灌浆施工
水利施工过程中选址十分关键,但因地形地貌的不同,一些工程所处位置不得不面对复杂的地基情况,由于各种原因,常常会遇到漏水的情况,这时施工条件变得困难,如不采取有效的方案,会出现跑浆现象,消耗大量的浆液,延长灌浆时间,使成本增加。这时可采取充填级配料处理方法和采用模袋灌浆的方法进行施工,两种方法都各有优点,可以根据具体的情况适当采用。模袋变形能力强,适应环境形状的变化,有效堵塞溶洞,另外也较耐磨,而且浆液定形凝固后强度增强。充填级配料的时候如果使用砾石的效果不好,也可利用粘稠度较高的水泥冲灌级配料,水泥冲灌级配料的材料和数量应该灵活掌握。
4.1充填级配料处理方法这种方法就是用粘稠状的水泥浆,直接灌入砂砾中,水泥浆与砂砾结合而形成坚固的凝结体,从而增强地基的抗渗性能及稳固性。在灌注时,要注意砾石的直径,一般都是呈逐渐变大的趋势。对于灌入量要进行细致、准确的判断,避免浪费填料,填料可以是水泥浆,也可以是水泥、粗砂、砾石等混合物,实践证明,混合物充填是相对自然的,灌后会产生反过滤层,把一些裂缝有效堵住,同时使水利工程的抗渗水性能得到提高。
4.2模袋灌浆处理方法在水利工程建设中,常常使用模袋灌浆,利用聚酯、尼龙等材质制成模袋,在袋中进行灌浆,这些特殊材质具有较高的耐磨性,可以根据需要设计成不同形状的模袋,在灌浆阶段应用,由于模袋具有一定的透性,浆中的水分能够渗出,但浆中的颗粒存在于浆中,所以袋中能保留颗粒。使水灰比得到降低,所以一方面能缩短水泥浆的凝固时间,另一方面,凝固后的强度也大大提升,提高灌浆的质量。
5结语
将灌浆施工技术应用到水利水电施工中,是因为大坝的建造并不仅像房屋建造那么简单,其受到地质构造影响的同时还受到了水文地质的影响。而且作为大坝地基的构造不可能完美无缺,通常这些地基都存在一定的缺陷,因此要通过人工处理才能将该地基建造为适合大坝施工的坚固地基,在对地基的处理过程中需要灌浆技术的应用。灌浆技术的应用可以大大提高地基的抗震性、抗渗性及稳定性,其主要应用就是通过将配比好的浆液注入裂缝之中,待浆液凝固硬化,就可以达到预期的效果。帷幕灌浆、接缝灌浆、高压喷射灌浆、固结灌浆等为灌浆的主要方法,通过这些方法可以达到水利坝体或其他防渗工程的有效加固、防渗、堵漏等。而在这些方法中最为普遍的是帷幕灌浆,帷幕灌浆最显著的特点是防渗,因此帷幕灌浆也是水利工程地基防渗的主要方法之一。以三峡大坝为例,通过帷幕灌浆技术,就可以保证其地基防渗透,帷幕灌浆可以在大坝的地基内部形成多个连续防渗透的幕墙,从而保证大坝地基不受水的侵蚀与渗透。
2大坝的主要灌浆技术
2.1钻孔施工技术
在大坝的灌浆施工过程中,要将泥浆灌入就必须有灌浆孔,因此对于灌浆孔的要求十分严苛。由于灌浆孔是灌浆施工的基础组成部分,各个灌浆孔的横截面大小应当保持一致,且要保证各个灌浆孔都是与水平面垂直的正直状态。
2.2裂缝施工灌浆技术
我国在水利水电施工过程中不断突破已有技术,学习西方先进技术,引进裂缝施工灌浆技术,并在近几年运用中结合自身的特点不断改进,因此该项技术不仅在大坝中得到大量应用,还在大梁的建设、工业厂房的建设、吊车的施工辅助等方面起到作用。
2.3无塞灌浆施工技术
无塞灌浆技术之所以能有效提高施工质量节省施工时间有两个原因:其一是该项技术能省略等待泥浆凝固的过程;其二是无塞灌浆技术可以防止灌浆过程中出现堵塞现象而引发的施工漏水,避免了施工过程中因为施工不当而造成返工浪费时间,无塞灌浆技术的应用可以提高施工效率,节省施工时间。
3大坝灌浆施工的质量管理措施
3.1内部质量管理
(1)完善内部监督体制。首先就应当对整个施工流程进行监督和控制,各项施工流程应当按照顺序进行,各部分要符合施工要求后才能开始施工,对于未达到施工标准的应当进行改制达到标准后再进行施工。其次就是设置监督责任制小组,各小组成员对整个施工环境及人员进行监督与考核,对施工规范程度依次考核。(2)质量的控制和管理。在进行内部质量管理时,除了要对内部质量监督外,还应对质量进行控制和管理,其有效性对工程的质量起着决定性的作用。
3.2外部质量管理
(1)外部监督体制。质量监督单位应加强其监督力度,除了不断完善监督设备外还应完善各监督人员的配备。质量监督单位应当对已有的监督设备定期检查,保证设备检测的准确性,另外对于已经报废或破损的设备应进行维修或者丢弃,购置新的精确性高的设备。(2)监测人员专业知识。质量监督部门的监测人员应当具备相应的专业知识,这样才能从多方位监测,因此质量监督部门应当对监测人员进行专业知识和技能的培训,提高工作人员的监督方法和管理理念,并对培训的结果定期考核。质量监测人员专业水平的提高,才能更好的对大坝灌浆施工质量进行监测。
3.3质量检查分析
经过了内部与外部共同质量管理后,大坝的工作人员应当对质量管理监测所得的数据进行采集和考查,对各项数据进行分析,得出的资料与图表要展开研究和总结,进一步完善和更正施工图纸。最后的质量检查分析步骤是必不可少的,在进行质量管理之后必然会有相应的数据产生,这些数据又为整个施工过程带来新的改变。
4结束语
(1)混凝土裂缝灌浆施工技术在水利水电工程基础建筑施工中的应用。混凝土裂缝灌浆施工技术是现代水利水电工程基础施工中最常用的技术之一,其原理是结合施工的实际需求,保证灌浆工程不仅能够有效的挡住泥土的压力,又能够有效的提高基础工程的防渗性能,更好的对水利水电工程的基础进行加固。该项基础灌浆技术最初应用在建筑物中,随着近几年的不断发展和完善,逐渐的在水利水电工程基础施工中得到广泛的应用,尤其是环氧灌浆施工技术在混凝土裂缝修复过程中的应用,具有良好的经济性。水利水电基础施工在采用混凝土裂缝灌浆施工技术时应该注意以下几个方面:其一,掌握混凝土裂缝灌浆的原理,采用混凝土裂缝灌浆施工技术时,主要是利用灌浆机械直接把水溶性的聚氨酯化学灌浆材料注入到混凝土裂缝中,该种浆液遇到裂缝中的水分之后能够迅速的分散、乳化、膨胀以及固结,以此起到补强、堵漏、防渗的效果;其二,选用合理的灌浆材料,采用该项灌浆施工技术时,应该采用合适的灌浆材料,例如采用具有水溶性的水泥、水玻璃、丙烯盐酸、丙烯酰胺、聚氨酯等;其三,根据裂缝的类型采用相应的灌浆处理技术,例如针对网状裂缝,应该开凿V型槽,然后选用环氧树脂水泥进行灌浆,保证其完全的嵌入到裂缝中,以此保证其和混凝土结构形成一个整体。
(2)无塞灌浆施工技术在水利水电工程基础建筑施工中的应用。无塞灌浆施工技术同样是水利水电工程基础建筑施工中最常见的技术之一,其原理是采用自上而下灌浆的方式,这样不仅能够进行循环的灌浆,而且不需要等待凝固就能够节能型下一道工序的施工,因此该项灌浆技术被广泛的应用在现代水利水电工程基础建筑施工中。水利水电工程基础建筑施工在采用无塞灌浆施工技术时应该注意以下几个方面:①钻孔施工,在进行钻孔施工的过程中,钻孔的长度应该控制在150cm-250cm之间,宽度应该控制在75mm左右,当钻孔施工结束之后,应该用水将孔内的残渣清除干净,当孔干燥之后进行灌浆施工;②浆液的制备,无塞灌浆施工技术采用的浆液通常是由水、粉煤灰、水泥以及外加剂等混合制成的,在进行浆液拌合施工的过程中,应该严格的控制浆液的含水量,通常状况下,浆液的含水量控制在30%左右,当浆液制成之后还应该进行养护,以此保证浆液的保水性、可泵性以及和易性;③选择注浆管,无塞灌浆施工采用的注浆管通常为无缝钢管或者钻杆,然后将内壁和注浆管之间的空隙当作回浆管,用于灌浆的循环;④灌浆施工,当准备好上述所有的工序之后进行灌装施工,将回浆管插入之后进行灌浆,然后通过回浆管进行循环灌浆;⑤提钻施工,灌浆施工采用分段施工的方式,当一段灌浆施工完成之后,应该提钻并更换钻具进行下一个灌浆段的灌浆施工,在该过程中不需要等待浆液的凝固,能够有效的缩短施工时间,同时还能够提高灌浆施工的质量,致使其被广泛的应用在水利水电工程基础建筑施工中。
(3)诱导灌浆施工技术在水利水电工程基础建筑施工中的应用。诱导灌浆施工技术同样是水利水电工程基础建筑施工最常采用的技术之一。诱导灌浆施工技术的原理表现为:在施工的过程中,根据水利水电工程基础建筑施工现场的具体状况以及相关的要求,创造条件设计不但能够挡住泥土侧压力,又能够起到防渗漏作用的灌浆帐幕工程,同时设计控制浆液流动的防护工程,这样既能够控制灌浆施工的质量,又能够有效的对水利水电基础工程进行加固,该项技术在水利水电工程基础建筑施工中得到非常广泛的应用,并且随着实践应用和发展,还开发了许多全新的诱导灌浆技术,例如电渗化学灌浆施工技术等。
二、水利水电工程基础建筑灌浆施工控制的有效措施
(1)工程费用控制措施。基础灌浆施工费用控制的最终目标是做到净效益最大化,尽可能的降低是灌浆施工和其他工序的费用,同时尽可能的降低负效益。因此,应该根据施工现场的具体状况以及自然规律,综合考虑施工控制工艺以及方法,对整个灌浆系统进行合理的设计,同时结合最优化原则,尽可能的减少负效益,寻找最理想的运用方法,有效的控制工程费用。
(2)环境效益控制措施。水利水电工程的环境效益控制措施应该重点考虑以下几种因素:控制生产和生活污染物、有害气体、施工飘尘、污染带等的排放,防止对地下水、环境等造成影响;控制施工机械、爆破、运输等机械的噪声,避免对周边居民造成影响;在施工的过程中应该尽可能少的破坏周边植被景观,同时还应该考虑水利水电工程建成后长期对邻近建筑以及人类健康造成的影响。
(3)质量控制措施。灌浆质量要素包括灌入能力、强度以及可塑性,质量控制目标应该根据水利水电工程的性质以及设计施工要求而定,控制措施主要表现为:首先,根据吸渗反应定理、劈裂判别定理、劈裂定向定理等制定相应的质量控制目标;其次,根据制定的质量控制目标选择合适的灌浆材料,然后预测与协调材料性质、地质条件以及施工技术三者的关系;再者,当灌浆施工结束之后的28天内,重视后期的养护工作,全面的重视施工过程的质量控制,认真的做好压水试验,试验结果表明施工质量合格之后才算过关。
三、结语
地基的建设对于一个建筑工程来说是非常关键的基础,其质量的好坏关乎着整体的建设。而在这个过程中,最常采用的就是基础灌浆技术。它在地基建设中有广泛的应用,给施工人员带来很大的便捷。但是在运用这项技术时,它要求的施工条件是非常严格的,场地要要保持防水、抗震,从而使得基础灌浆技术正常运行。本文主要对基础灌浆施工技术以及它在水利工程中如何应用进行探讨分析,促进这项技术不断地发展。
关键词:
基础灌浆施工技术;水利工程;应用
随着经济的高速发展,近年来,我国对水利工程的建设越来越重视,水利项目的发展也逐渐加快了脚步。但是由于技术和发展时间的限制,导致建筑方的施工难度不断增加。要想在国内找到符合水利项目的地基类型是十分困难的一件事,大多数地基都是为了建筑楼房所设计的,与水利项目的建设不能很好地融合。该项技术的出现正好很大地解决了地基不符的问题。可是前提条件是施工场地的防渗处理要做好,不然很可能降低产生的效果。
1灌浆施工技术的类型
(1)帷幕灌浆技术。所谓的帷幕灌浆技术主要是被运用在上游迎水面的大坝内部,能更好地降低内部的渗透率,使得地更加稳定和牢固。根据当地的地质条件来选择帷幕灌浆的深度,一般来说,帷幕灌浆都比固结灌浆的深度多很多,有些甚至达到百米以上。但是其缺点是操作难度比其它施工技术难。(2)固结灌浆技术。通常这种技术布置在岩石地质较好的地方,对大坝的基部进行全面的固结灌浆,使其保持稳定的状态。如果一些地区的土质不好,且坝体的高度过高,这无形之中增加了固结灌浆的难度大。一般灌浆孔的深度大约在5~8米之间,还有小部分的深度可能相对来说会更深一点,大概在15~40米左右,深浅不一的孔在各个层面上相互交错,营造出一种立体的效果。然后在此基础上,增加基岩的牢固性和抗压性。牢固性是固结灌浆技术最大的特点,它能够使得地基稳固持久。(3)接触灌浆技术。接触灌浆技术就是指用混凝土来联结坝基与两岸之间的缝隙,从而使得坝体更加稳定,能够经受得起大水的冲击。首先,用混凝土钻孔压浆,等到坝体与两岸之间的混凝土达到指定的温度时,再对其施行接触灌浆的步骤。这项技术利用了物理的性质来很好地实现稳固的目标。(4)坝基岩石灌浆技术。坝基岩石灌浆技术最重要的就是操作流程的先后顺序,严格遵守操作的步骤,否则容易导致产生的效果不如预期。第一步,按照科学比例,将胶凝性浆液与流动性浆液混合;第二步,利用灌浆设备将其打入岩层;第三步,待浆液硬化形成结石后,在表面涂上一层保护膜,加强基岩的防水性能。
2基础灌浆施工技术在岩溶地域的主要应用
许多岩溶地区的地质条件相差甚远,有些甚至达到截然不同的地步。这种情况使得水利工程在施工时需要克服很大的困难。传统的施工主要是以经验丰富的技术人员的判断为主,先是派技术人员对地形进行勘察,再根据实际情况作出水利工程的整体设计图。但是这种做法有一定的局限性存在。往往实践过程与理论还是有一些差距的,许多情况都难以预料。因此,在岩溶地区进行水利项目的建设时,要从多方位地考虑问题。一方面,要按照实际的地域条件来挑选最适合的基础施工技术。另一方面,考虑当地的岩层质量来预测灌浆的深度。通常来说,岩溶地区所采取的施工技术一般分为高压灌浆技术、高压旋喷灌浆技术以及基础灌浆技术。(1)对高压灌浆的研究。高压灌浆技术最大的特点就是能够使填充物变得更加牢固、不容易分散。岩溶地区地土质、天气条件本身就不是很好,利用这种技术可以很好地改善地质条件,使得水利工程的地基能够更加紧密、坚固。如果运用传统的施工技术,渗水的现象很容易出现,严重的话可能造成坝体倒塌的结果。但是现代的高压灌浆技术能够使土壤凝结成网状,与土壤很好地融合在一起,减少空隙的存在,从而降低渗流率。(2)对高压旋喷灌浆的研究。许多施工人员对高压旋喷灌浆技术可能不是很了解,它是比较新的一种施工技术。它的主要工作原理就是利用机械从地表向地下钻一个很深的洞,再将按比例调配好的水泥浆用带有喷嘴的钻机喷到底部,高速旋转的气流先破坏原有土层,再让松散的土层与高温的水泥浆进行混合搅匀,最终形成一个牢固的地基。(3)对基础灌浆的研究。基础灌浆技术对于普通的施工人员来说并不陌生,它在水利项目中有很广泛地应用。这项技术的操作步骤简单,并且产生的效果也相当不错。当水利项目在浅层岩溶地区施工时,先把原有的泥沙挖出,直至土层看起来相当严实,然后再将混凝土浆液注入其中,使其填充到地表,从而完成对水利项目地基的建造。这种方法不仅实际操作简单,而且施工成本相对较低,很适合在水利项目中应用。当项目建设在深层岩溶地区时,一般是将泥沙挖净,再利用两种填充物相互挤压,相互反应的化学性质来形成一个坚实的地基。
3应对吸浆量大的水利工程采取的灌注方法
(1)限流方法。在限制的时间内将规定的浆液灌入到岩缝就是限流措施的主要内容。正常情况下,灌浆的速度要达到10~17L/min,这个区间内的速度不会太快也不会太慢,有利于砂浆进行有层次的沉淀、凝结。限流的主要目的就是让砂浆能够有充分的时间与土壤进行凝结,从而达到牢固的效果。(2)降压处理法。降压处理法是指利用降低灌浆压力的方法来减少浆液的流动速率,只要让浆液保持自流的状态即可。降低压力能够让浆液有足够的时间来进行凝结的过程,但如果岩缝中的温度多低导致浆液不能顺利流入孔中,可以采取适当地加压,使其保持在一个稳定的状态。(3)多次灌浆法。多次灌浆法是所有方法中最没有技术含量同时也是最简单的一种施工方法。它主要就是对灌浆的时间进行严格的控制,每一次灌浆都要保持在一定的时间内,每次灌浆的间隔也要规定在同一个时间段,具体的间隔时间是根据实际情况来确定的,通常是小于等于8个小时。
4应对水利工程出现严重漏水情况采取的灌浆施工技术
(1)模袋灌浆法。这项技术主要的优势就是耐磨。其在水利防水工程施工中应用时,先是选用大小合适的模袋,再往里填充水泥砂浆,让模袋与模袋进行挤压,从而将砂浆中蕴含的大量水分去掉,最终模袋要保持其中只有水泥和土才是正确的。因为只有这样,才能降低袋中的含浆量,更快地使砂浆凝固。袋中的沙土由于模袋的阻挡也不易流失,可以对漏水的地方起到堵塞的作用,从而解决水利工程的漏水问题。(2)填充配料法。通常作为填充配料的材料有水泥、砂砾以及细碎的石子等等。它们的获取成本低,但同时又能起到有效的作用。填充配料法在各个施工工程里都是属于十分常见的方法。一般情况下,是将多种配料进行混合来进行填充。如果仅仅是用一种配料来填充的话,实际效果会与预期效果相差甚远。如:在大坝出现严重漏水时,采用填充配料措施,但是单单用砾石来阻挡,可能对于一时来说能起到作用,但是时间一长,随着水流通过的越多,砾石就会被冲刷得越厉害,致使产生的空隙也就越大,久而久之,大坝的漏水情况只会变本加厉。如果填充物是由水泥、沙子及砾石按比例相互组合,形成一层层的过滤层,不仅可以很好地治理漏水情况,而且对水质的处理也有一定的帮助。因此,在使用填充配料法的时候要对配料的组合进行合理的推敲,才能将其运用到实践中,并不是盲目地使用。
5结束语
综上所述,我国水利工程建设要想更好更快地发展,就要对基础灌浆施工技术进行合理地应用。所以,基础灌浆技术水平的高低对于水利工程来说有着直接的影响。为了使它能在水利工程中很好的应用,有关这方面的研究人员加强对技术的进一步开发,完善其不足之处,施工人员要对基础灌浆技术有深刻的了解,减少它的失误率。相信只要每一个工作人员对它重视起来,基础灌浆技术一定在不久的将来能得到很大的一个提升,从而间接推动水利工程建设的发展。
作者:董巍立 单位:河南省豫北水利勘测设计院
参考文献
[1]刘瑞荣.基础灌浆施工技术在水利工程中的应用[J].科技创新与应用,2013(28).
关键词:顶管施工泥浆
若使刃脚比它相应于管子外径应有的尺寸稍大一点,就有可能降低管外壁摩阻力。这样能使上层不直接压在管体上。只要土层足够坚硬,这种方法就会取到预期的效果。而如果向管子和土层之间形成的空隙内压人支承介质,这种方法的效力更可以大大提高,并能维持一定的时间,从而足以顶进一段相当长的管路,再则,支承介质在起支承作用的同时,也可以作为剂起到减少摩阻力的作用。
对支承一介质的要求
对支承一介质的要求,可以根据摩擦定律推算出来。
摩擦定律概要
除了不在这里讨论的滚动摩擦之外,可将摩擦区分为:
a)粘附摩擦(与静摩擦相同);
b)滑动摩擦。
在粘附摩擦和滑动摩擦的情况下都存在如下的关系:
T=N·μ
式中
N——法向力;
T——切向力;
μ——摩擦系数;
摩擦系数μ是一个材料常数,与滑动面和滑动物体的表面性质有关,而却不以接触面积F的大小为转移。
无量钢系数μ在粘附摩擦的情况下,一般大于滑动摩擦时的数值,因为在粘附摩擦的情况下,表面会由于经常存在的不平度而被“楔紧”。
滑动摩擦又可分为:
b1)干摩擦;
b2)液体摩擦。
在干摩擦时,滑动体和滑动面直接接触,在液体摩擦的情况下,滑动体和滑动面则被介质隔开
在滑动摩擦的情况下。滑动体和滑动面之间存在相对速度。
在干滑动摩擦的情况下,摩擦系数μ与相对速度υ无关。
在液体滑动摩擦的情况下,视在摩擦系数μ则相随滑动体和滑动面之间液体的流动阻力而变化。流动阻力则取决于液体的运动粘滞度和流动速度。根据流体动力学可知,流动阻力与流动速度的平方成正比。
在两个互相接触的物体之间,起作用的是一个比压:
P=N/F
在液体摩擦的情况下,作用在液体上的是一个流动压力:
p’=f(υ2)
若p=p’,物体和介质便处于平衡状态。这时运动的物体就“漂浮”在滑动面上。
如p>p’,介质便会从运动物体和滑动面之间的缝隙中逐渐被挤压出去,直到液体摩擦转变为干滑动摩擦为止。液体摩擦的前提在于,无论物体和滑动面都必须是不透水的。如果介质能够渗人物体或滑动面,而又不以同样的数量给予补充,那么液体摩擦就会变成干摩擦。
从摩擦定律得出的结论.
按照摩擦定律来考虑,对于顶管施工可以得出完全明确的结论如下:
a)为了保持较小的推顶力,干摩擦须以尽可能小的摩擦系数μ为前提。管子表面的光滑,能使摩擦系数降低。管子表面的机械加工和涂抹减摩剂,同样都能起到减小μ值的作用。
b)在干摩擦的情况下,管子表面在推顶过程中会被周围上层磨毛,因而使摩擦系数增大。所以在项管距离较大时,一般多采取液体摩擦的方式。
C)液体摩擦须以管子和土层之间存在介质为前提,也就是说,须将介质压人其间。
d)介质必须保持一定的厚度方能有效。
e)管子和土层间必须存在一定的空隙,也就是说,要留出一定的空隙,以便在压人介质后能够形成所需厚度的一个液体层。
f)管子和土层之间充满介质的空隙,在整个推顶过程中必须保持不变。要作到这一点,介质必须能够阻止土层落到管壁上,亦即介质必须承受着各种具体条件下起作用的上压力来托住土层。因此,在介质中必须经常保持相当于土应力的液压。这样,介质同时也起着支承介质的作用。交承压力的反作用力则由顶进管来承受。
g)为了形成管子和土层之间所需的空隙,刃脚直径的取值最好稍大于顶进管直径。
h)对粘性很小的土壤来说,推顶时在刃脚周围产生的松散地带便能形成管子和土层之间所需的空隙,因而不需要刃脚直径大于管径。
i)上层和管子之间既已形成空隙,就必须在土层落到管体一上以及土压力上升达到全值之前将支承-介质充入其中。事后再来克服土压力将土层从管壁上推开是不可能的。一旦周围土壤的某些颗粒接触管壁并被土层压附在管壁上,立即便会发生于摩擦,即使随后压人介质,情况仍然如此。
k)可以把顶进管看作是不透水的。管子接头在整个推顶过程中应保持密闭。
l)土层总是多少有些透水的。因此,支承一介质必须起到的另一作用,即在于封闭管子周围土层的空隙,以便在土层中造成一个不透水的环形地带,从而阻止支承-介质渗入土层。
m)为了能够封闭土层的空隙而又不致流失到土层中去,支承-介质必须具有足够高的运动粘滞度。
n)为了取得尽可能小的视在摩擦系数μ,又需要支承-介质的运动粘滞度较低一些。
o)支承-介质不得对顶进管材料(钢、钢筋混凝土、石棉水泥或塑料混凝土)和接头材料(钢和橡胶)造成侵蚀。
P)支承-介质不得污染地下水。
膨润土矿物悬浮液能够最充分地满足对支承-介质提出的一切要求。
作为支撑-介质的膨润土
1890年,美国的福特·本顿首先发现了膨润上。它的主要成分和对于它作为支承一介质的性能起着决定作用的,乃是其中叫作蒙脱土的一种粘土矿物,这种矿物以其位于法国南方的蒙脱英里翁矿床而得名。在德意志联邦共和国的巴伐利亚,则有着大约一千万年前作为风化产物形成的一些酸性火山质玻璃凝灰岩矿可供这方面的应用。
蒙脱土是一种层状结构的结晶氢化硅酸铝。硅酸盐多层体是一种三层结构,其中包括一层SiO4四面体、一层氢氧化铝八面体和一层SiO4四面体。蒙脱土晶体即由许多这样的硅酸盐叠层组成。蒙脱土晶体遇水膨胀,与此同时水分子便渗入各个叠层之间。于是两个蒙脱土叠层之间的距离就加大了一倍。晶体内部膨胀现象的原因,则在于叠层内部电荷分布的不均匀。
我们可以设想,在静止下来的膨润上悬浮液中,薄片状的蒙脱上微粒形成一种纸牌房子式的结构,其中这些微粒以它们的角隅和棱缘彼此接触或互相支撑。一旦静止状态被扰乱,例如由于搅拌、振动或泵送等等,于是大多数的“纸牌房子”坍塌下来,因而在静止状态下凝结起来的悬浮液就会变成溶胶。当这种溶胶再次静止下来,薄片状的蒙脱上微粒又会彼此搭在一起形成纸牌房子式的结构,于是溶胶重新凝固。悬浮液每当静止便结成凝胶,一旦运动起来又变成溶胶,这种从静止状态到运动状态以及从运动状态又回到静止状态的结构交替,可以永无止境地重复下去,这样的特性便叫作触变性。
作为顶管施工中的支撑-介质,膨润土的重要特点即在于它的膨胀性能。这一点须取决于薄片状蒙脱俄土微粒的大小和数量。
膨润土主要有两类,即钙膨润土和钠膨润土上。
它们的区别在于起决定作用的蒙脱土是钙蒙脱上还是钠蒙脱土。
在膨润土含量相同情况下,钠膨润土悬浮液中所含极薄的硅酸盐叠层片的数量,约为钙膨润上悬浮液中所含数量的15到20倍。由于这种极薄的硅酸盐叠层片的数量大得多,便有利于蒙脱土微粒形成纸牌房子式的结构,因而亦有利于提高悬浮液的膨胀性能,这样既可改善悬浮液在溶胶状态下的流动性,也能改善悬浮液在凝胶状态下的固结性。所以钠膨润土比钙膨润土更适用于顶管施工。
而巴伐利亚矿层却只含有膨胀性能较差的钙膨润土。
但钙蒙脱土有一个特性,亦即其中化合的钙离子可以用钠离子来置换。通过这样的离子交换,钙膨润土的性能会有很大的变化,从而被赋予钠膨润上的优良特性。
由于销膨润土和通过钠离子置换而活化的钙膨润土——也叫作活性膨润土——能够最大程度地满足顶管施工中提出的要求,因而下面的讨论便以这两种膨润土为基础。
化学分析表明,膨润土中大约有56%的二氧化硅和20%的氧化铝,二者共同构成了蒙脱土上晶体的基本物质。与此相对应,矿物组成中也有75%的蒙脱土。筛分析也很值得注意,根据筛分析,膨润土中粒径小于0.025毫米的占55%。
膨润土加水搅拌即成悬浮液,这里对水质的要求和拌制混凝土时一样。判断膨润土悬浮液是否适于用作支承一介质的标准在于它的物理特性。而对后者起决定作用的,主要是悬浮液中的膨润土含量。表2中按照每立方米制成悬浮液中含有30、40、60和80公斤膨润上的四种情况,分别列出了各种悬浮液的主要参数。
首先从容重的数据中可以看出,膨润土含量对容重的影响不大。在我们所考察的试样上,容重大致变化于1020到1050公斤/米3之间,因此只是稍高于纯水的容重。所以膨润土悬浮液也可以在水下顶管施工中用作支承介质,无需顾虑悬浮液因容重不同而流失,故而对膨润土悬浮液来说,容重并不是一个重要的判断标准。
反之,流变极限测量结果都表明,无论在运动状态或是静置状态下,悬浮液中的膨润土含量都对流变极限有很大的影响。正如事先的考虑所预见到的,流限在运动状态下达到了下限值。观察表2可以看出,膨润上含量从每立方米30公斤增加到60公斤时,亦即在膨润上含量增大一倍的情况下,运动流限从22.4克(力)/厘米2上升到204克(力)/厘米2,因此也就是提高到大约9倍,当膨润土含量从40公斤/米3增加到80公斤/米3时,同样也是在增大一倍的情况下,可以看到大致相同的比率。这时运动流限从44.6克(力)/厘米2上升到439克(力)/厘米2,亦即增大到10倍左右。
静置一分钟后的比率也类似于流动状态下的情况。在这种条件下,当膨润土含量从30公斤/米3增加到60公斤/米3时,流限从42.8克(力)/厘米2提高到320克(力)/厘米2,即增大到7.5倍。当膨润土含量从40公斤/米3增加到80公斤/米3时,流限则以100:696—1:7的比例提高。
最后,在静置24小时的情况下,当膨润上含量从30公斤/米3增加到60公斤/米3时,流限比率为198:1265一1:6,80公斤/米3含量的相应数值则限于现有的测量技术条件而无法测出。
因此得出的结论是,膨润土含量增加一倍,可使膨润上悬浮液的支承作用提高到7至10倍。但是这也意味着,若膨润土含量减少1/2,支承作用就可能降低到1/10。所以,确定悬浮液中的膨润上含量,便有着如此重大的意义。
得到的另一个结论是,在从运动状态过渡到静止状态时,流限的增大须取决于悬浮液中的膨润土含量。
在每立方米悬浮液中含30公斤膨润土的情况下。静置1分钟后的流限以42.8:22.4=1.9:1的比率增大。在膨润土含量为40公斤/米3的情况下,静置1分钟后的增大比率已达100:44.6=2.2:1。然而在膨润土含量为60公斤/米3情况下,这一比值却降低到320:204=1.6:1,以及在膨润土含量为80公斤/米3的情况下,比率仍为696:439=1.6:1。
静置24小时后的流限与运动状态下的比率,在悬浮液中的膨润上含量为30公斤/米3时是22.4:198=1:8.8,在40公斤/米3的情况下是44.6:584=1:13.3,在60公斤/米3的情况下是204:1265=1:6.2,而对于80公斤/米3的含量,则已无法取得测量值。
在将膨润上悬浮液用作支承-介质的情况下,静止状态的流限值与运动状态的流限同样具有重要意义:
静止状态下的流限值决定着悬浮液是否适于用作支承介质,运动状态下的流限值则决定着悬浮液是否适于用作介质。
当运动流限与静止流限之比为1:6到1:10(最大1:15)时。膨润上悬浮液便完全能满足这两个方面的要求。
流限值适用于膨胀过程业已最后完结的悬浮液。这种膨胀过程的性质,在于水已渗入了构成蒙脱土晶体的硅酸盐叠片的晶层中。致使层间距离增大起来。水对微小蒙脱土晶体的渗透过程以及水渗入更小得多的晶层之中都需要时间。这就是膨胀时间,搅拌越充分.膨胀时间就越短,否则在水和膨润土的混合料未获充分搅拌的情况下,膨胀时间就会延长许多倍。搅拌取得良好效果的前提,是要有足够长的搅拌时间,至少要有半个小时,有时甚至可能需要若干小时。另一个前提是要求膨润土不留余渣地充分溶解在水中,尽可能使每一个膨润土颗粒都被水包围着。最后,在搅拌时不要让空气进入水和膨润土的混合料中,因为空气会妨碍水渗入蒙脱土晶体。再则,膨胀时间也会受到混合料温度的影响。高温(夏季温度)可使膨胀时间缩短,低温(冬季温度)则使膨胀时间延长。当温度低于零度时,膨胀过程即告中止,但混合料并不会遭到破坏。解冻后膨胀过程又会重新继续下去,在这种情况下,须将冻结的时间计入膨胀时间之内。
在搅拌效果良好的情况下,搅拌过程结束后即已能够达到80%左右的最终流限,而在搅拌效果不良的情况下,这一比值则降低到大约35%。由此可见,在搅拌效果良好和高温条件下,经过5个小时的膨胀时间后即已达到最终流限。反之,在搅拌效果不良和低温条件下,则需要24小时方能达到最终流限。
对于膨胀过程是否已经结束,需要仔细地进行观察,因为膨胀不充分的悬浮液一方面起不到支承作用,另方面也会由于随后的膨胀而引起膨润土管路的堵塞,并且引起顶进管与周围土层之间表观摩擦系数的上升,从而可能导致提高顶进阻力。
对充分膨胀的膨润上悬浮液来说,流限在静止状态下可达到上限值。如悬浮液变为运动状态,例如由于摇动、振动或泵送等等,立刻又出现流限的下限值,这便是流动状态下的流限,或者也可以说是运动流限。一且再次静止下来,流限又会升高,经过一定时间之后再次达到其上限值。
悬浮液经每次静止之后都可以达到流限的上限值。然而在达到最终流限之前,如果悬浮液又变为运动状态,那么流限的升高过程便也可能中断。
蒙脱土微粒在纸牌房子式结构上的变化,用我们的肉眼是看不见的,但却可以通过流限的变化测量出来,因此一种悬浮液的触变性也是可以为我们的感官所觉察的,而这种触变性作为悬浮波物相任意多次的转变,我们可以将它表示为
凝胶溶胶
膨润土悬浮液在疏松土层中的应用
在无粘性的疏松土层中以及在粘性很小的土壤中,例如在砂砾土中,若不采取其它辅助措施,土层由于本身极不稳定,以致在刃脚推进之后立刻就会坍落在管壁上。所以对这类土壤来说,膨润土悬浮液的支承作用尤其具有重要意义。为了起到这种支承作用,先决条件是要尽可能准确地掌握膨润土悬浮液在砂砾上中的特性。膨润上悬浮液将渗入土层的孔隙内,充满孔隙,并继续在其中流动。流速取决于孔隙的横断面与悬浮液的流变特性,同时也取决于压浆压力。因此为了在同样的压浆压力下达到相同的渗入深度,在孔隙横断面很小的细粒土层中便需要低流限的悬浮液,面孔隙横断面较大的粒粒土层则需要高流限的悬浮液。在克服流动阻力的过程中,压浆压力随着渗人深度的增加而成比例地衰减,所以相应每一种压浆压力,都有一个完全确定的渗人深度。
为了便于了解渗入过程,可以把上层看作是一条条许多毛细管的总和。图7显示了一条圆形横断面的毛细管中的流动过程。
这样的一条毛细管必然会对其中穿流的流动介质、在这里即是对膨润上悬浮液产生一个阻力W。
W=τ·U·l=τ·2·r·π·l
为了克服这一阻力便需要一个压力:
P=p·F
=p·r2·π
只要P>W,毛细管中的介质便向前流动。一当流动阻力大到与作用于介质的压力P相等,即。
W=P
流动过程即停止。由此可知平衡条件为
τ·2·r·π·l=P·r2·π
或
(τ·2·l)/r=p
根据这一关系式可以算出流动长度,换言之亦即渗入深度
l=(r·p)/(2·τ)
由此可见,渗入深度与毛细管的直径和压浆压力成正比,与悬浮液的流限成反比。只要悬浮液在毛细管中流动,它便处于流动状态,因而对悬浮液起作用的便是运动流限。这时悬浮液便具有溶胶的稠度。
但一当悬浮液达到可能的渗入深度之后静止下来,只须经过一个很短的时间,它的流限便达到静止数值。于是悬浮液就变成了凝胶。
由于静止状态下的流限高达流动状态下的10倍,因而在这种情况下膨润土悬浮液便象泥浆那样地充满着土层的孔隙。
这样在管体四周的土层中就形成了一层密实而有承载能力的环套,其厚度即相当于悬浮液的渗入深度
现在,如果在这一环套和顶进管之间保持一个相当于土压力的悬浮液压力,于是悬浮液使承受着全部的土压力,致使土压力不再直接地,而是经由悬浮液间接地加荷于管壁。
作为使摩阻力降低到最小限度的先决条件,最佳支承作用的取得须具备下列前提:
1.在设计时以及在推顶过程中准确地查明土层情况,并根据筛分曲线详尽地掌握土层的颗粒分布;
2.计算出土压力,从而确定膨润上悬浮液的压人压力;
3.按基本粒径确定膨润土悬浮液的混合比,并经常进行检验,
4.正确地制备膨润土悬浮液;
5.保证在全部顶进管路上和全部顶进时间内都有膨润上悬浮液压入。
其中最重要的一点,是必须求得正确的混合比。
此外必须注意,悬浮液稳定极限大约是每立方米悬浮液至少含40公斤膨润上。这一理论计算结果在实际施工中须仔细加以核验。必须特别指出的是,膨润土含量过低、因而也就是流限过低的悬浮液起不到支承和作用,因为这样的悬浮液会毫无阻力地或只受到很小阻力地流散到土层中去,因而不可能在管体周围形成一个支承环带。
在基本粒径为10毫米的情况下,要求悬浮液的膨润土含量为60公斤/米3左右,在基本粒径为20毫米的情况下,要求悬浮液的膨润上含量为80公斤/米3左右,反之,在基本粒径为2毫米时。悬浮液的膨润上含量为40公斤/米3即已足够.但滑动阻力与运动流限成正比。
运动流限在每立方米悬浮液中含:
40公斤膨润上时为44.6克(力)/厘米2
60公斤膨润土时为204克(力)/厘米2
80公斤膨润土时为439克(力)/厘米2
这就是说,在每立方米悬浮液中含膨润土60公斤时,运动流限几乎为40公斤/米3情况下的5倍,而在每立方米悬浮液中含膨润土80公斤时,则已经高达含量为40公斤/米3时的10倍。
这就意味着,如果悬浮液中的膨润上含量在全部推顶距离上保持不变,那么对粗粒土壤来说,由于需要悬浮液的膨润土含量较高以保证支素作用,故而推顶阻力以及因之所需的推顶力就会比细粒土壤的情况下更大一些。
但孔隙~旦被膨润上悬浮液充满,并因而形成支撑环带时,于是粗粗土壤的状况也就无异于细粒土壤了。因而在这种情况下,为了在推顶过程中支承土层,悬浮液中的膨润土只需要达到稳定极限所要求的最小含量40公斤/米3即可。
因此,在粗粒土壤的情况下,只是直接在刃脚之后压入相应于基本粒径的高含量膨润上悬浮液,而在全部后续管路上则可使用稠度低得多的悬浮液。这样便可以大大降低推顶阻力,或者也可以说是在相同的推顶力下加长推顶距离。同时还可以借此节省膨润土,并减少中继顶压站的数目。
为此采用两套膨润土配拌设备附带两台压浆泵和两套管路所需的额外费用,在管径较大和推顶距离较长的情况下一般是值得的!
压浆时须注意,压出的膨润上悬浮液要尽可能均匀地分布在整个管体,以便能够围绕整个管体形成所需的环带。因此,压浆赖以进行的注射喷口要均匀地配置在整个管壁圆周上。注射喷口的间距或数量须取决于土壤允许膨润上向四外扩散的程度。在渗透性很小的土壤中,例如密实的矿土和砂砾上,间距就必须缩小一些,在疏松的砾石土中,间距则可以相应地加大。注射喷管即可以在整个管壁圆周上与一条环管连接,也可以分组连接,在分组连接时,一般是上半固联成一组,下半圈另成一组。
为使膨润土尽快地起作用,应尽量靠近刃脚尾部进行压浆。所以压浆最好是直接从刃脚后的第一节管子中开始。但实践证明,在压浆压力较高的情况下,膨润土将均匀地沿着管子周围扩散,也就是说,即向后扩散,也向前扩散。因此便存在着膨润上悬浮液沿刃脚向前流动、并且又在切削刃上流出来的危险。
在纠偏量颇大的情况下,有可能造成刃脚和第一节管子之间的密封损坏,或者在刃脚分成两个部分情况下,则是造成切削段和顶压段之间的密封损坏,于是膨润上悬浮液就会从这些地方渗人工作空间。
根据这一理由,膨润上在刃脚后第二节管子中开始压入比较适宜。
膨润土悬浮液经由注射喷口压人的压力应相随所遇土层的压力而变化。在膨润土泵上,除了这一压力之外,还会受到一直通向注射喷口的膨润上管道的阻力。
膨润上管道中的压力损失,由于假设条件并不可靠而且经常变化,故而计算很难准确,因此,对于必须准确地与上压力高度保持一致的压浆压力,便有必要直接在注射喷口上进行连续的测量。
压浆压力调得过高可能是有害的。这时膨润上悬浮液会从注射喷口中涌出,在管口周围形成一个高度压缩区。这样就有可能形成栓塞,阻碍膨润上悬浮液的继续流出和扩散。
如果一次注入的膨润上能在管子周围的土层中保持不变,那么只要直接在刃脚之后注入一次就足够了。然而十分明显,在推顶过程中,膨润土由于流散到土层中去而有所消耗。鉴于此,对后续管路也必须补充压人膨润上,以使管子和上层之间空隙中的膨润上悬浮液压力能够在顶进管路的全部长度上保持与土压力一致。注浆孔的间距主要取决于土层的性质、膨润土悬浮液的流变特性、刃脚的控上量和推顶速度。在许多已完成的工程中,注射喷口的间距是2节管子到5节管子以上。注浆孔的实际需要数量,只有在施工中才能知道。为了确保即使在最不利的场合下亦能提供所需数量的注浆孔,似乎最好是尽可能每隔2节管子即留出一些压浆孔。另方面当然也要考虑到,所有注浆孔在顶管结束后必须拆除和封闭。这需相当大的一笔费用,所以一开始即应力求间距适当。这一点在很大程度上也取决于施工公司的经验。
膨润上的压人技术在很大程度上仍然要依靠经验,然而实际经验多半也是可以找到理论根据的。
尽管就某种场合来说,随着管子的推进同时在管子整个圆周上和管路全部长度上均匀地压浆证明是相宜的,而在另一些场合下,正确的方法则又可能是分段压浆。例如现已得知,在管子下半部,膨润土在顶进过程中比静止状态下更容易流出,而上半部的压浆则是在管路静止的情况下更容易进行。因此最好是将管子下半部的注浆孔和上半部的注浆孔分别组合起来。这种半侧压出的原因在于,静止状态的管道以其全部很大的重量沉落于底部。这样便在管道的顶部形成了小空隙,或者至少是形成了一个压力较低的区域。因而在这种状态下,膨润土在管顶处比在管底部更容易流出。反之,在顶压力和浮力同时作用下,管道有向上拱起的倾向。这时管道离地升起,于是管底下方便形成了一个低压区,致使膨润土更加容易渗入其中并均匀地散开。
如果顶进管路被中继顶压站分成若干段,那么每次总是只有一个管路段受到推顶,其余各段则保持不动。这时宜于仅向被推顶的管路段内压人膨润上悬浮液,而对于静止不动的管路段,则停止压送。此外,膨润土的压人要与中继顶压站的动作协调一致,这一点可以通过手动或远距离自动控制的方式来实现。
特别要注意的是,膨润土悬浮液沿着管壁运动的方向不得与管路推顶方向相反,否则,由于管子和悬浮液的逆向运动,悬浮液非但起不到介质的作用,却反而起了制动介质的作用。结果便会大大增加推顶阻力。如果只在顶进管路的前区压人膨润土,就会发生逆向运动,因为在这种情况下悬浮液便不得不向后流动。所以正确做法是,悬浮液的补压始终要保持从后向前的方向。
在无粘性的疏松土层中,例如对于有流动倾向的矿土以及滚动的砾石上来说,可能十分重要的是,在第一节管子推入土层后立即开始压人膨润土悬浮液,以便在管子周围形成支承环带,从而不引起干摩擦。同样重要的是,对所有后续的管子来说,一但管子离开顶压坑,都要补压膨润土。然而为使悬浮液不能立即又在进口处向外流出,便需要设置如图12所示的弹性滑动密封,否则悬浮液的流出不仅要弄脏工作坑,而且也会破坏支承压力的形成。
顶进管在膨润土悬浮液中受到的浮力
电气设备的选型和采购工作对节能降耗具有较大影响,因此选择合适的电气设备能有效降低能源消耗,在进行电气设备的选择时,我们除了考虑技术领先外,还要考虑效益和节能优先的原则。目前,我国绝大多数设备都是通过电机驱动而进行运转的,所以我们就必须要选择高效节能的电动机,以充分的降低能源损耗,高效节能电动机具有十分显著的节能效果,但是和高耗能产品相比,其初期的成本投入比较高,这就会在一定程度上存在投资回收期问题。因此,只要具有充分的论证和科学合理的选型,就能够在一定的时间内将投资成本收回,从节省电费开支的长远状况来看,这是十分经济合理的。
2电气设备节能降耗的技术管理
2.1做好照明设备节能降耗管理
照明设备在人们的日常生活中是必不可少的设备,在日常的生产生活中要做到人在灯开、人走灯灭,积极提高照明节能的管理水平。其主要做法就是,积极提高相关负责人的节能意识,并有效采用较为先进的节能型产品来降低能耗。对于间断性的照明设备要采用声控和光控开关,这样就能有效实现人在灯开、人走灯灭的理想效果,将节约资源、降低能耗付诸于行动;对于那些使用时间较长的照明灯具,要使用节能技术比较成熟的节能型灯具,例如:节能灯、LED灯等较为节能的新型光源,以有效的降低电能损耗。虽然在购买时或者短期使用中不能有效节约成本,但是经过长期的使用能有效节约用电费用,再加上近年来半导体照明产品财政补贴活动的大力推广,新型的节能照明设备已在人们的日常生活中得到了全面推广,并对节能降耗管理产生了较为深远的影响。
2.2做好变配电设备的维护和技术改造
变配电设备对于任何一个单位来说,都是极为重要的设备,它能有效保障供电的安全稳定以及生产用电的安全性和可靠性。所以,为有效发挥变配电设备的使用功能,就必须对变配电设备定期的进行检修,并制定出科学、严谨、细致的检修细则,同时还要认真的贯彻和执行。另外,还要做好定期的巡查检修工作,有效利用各种检测设备、仪器,如:电压表、电流表以及温度仪表等,再加上感官经验,从而有效提高工作人员发现和处理事故的能力。尤其是在用电的高峰期,要积极加大变配电设施的巡查力度,以及时的发现配电设备中存在的安全隐患,以便及时的采取切实有效的处理措施,有效预防和降低重大事故发生的频率,进而有效减少变配电设备事故对人们生产生活造成的影响,并有效降低国家的直接经济损失。有些户在不同的季节用电负荷相差很大,因此,应根据季节用电特点切换不同容量的变压器。或采取在用电高峰季节用两台变压器并联运行,在用电淡季用一台变压器运行的方式,以减少变压器损耗,最终达到降低能源损耗的目的。
2.3做好电气设备的统一调配和资源共享
由于电气设备在实际的生产生活中都是相对独立的,对其使用的需求也会随时发生一定变化,单纯的购买不是节约的有效方法,所以可以在各电气设备之间进行调剂。像在日常的实际生产中不常用但又必须要存在的电气测量、试验仪器和仪表,可以对其进行统一的储备。努力将这方面的工作做好,就能有效的降低采购设备所需要的费用。修旧利废是节能的最有效方式,维修不仅仅是指元件的拆换,更为重要的是元件的修复。对于那些在电气设备中报废了的有用的电气元件要将其拆卸下来,用作电气设备的配件,坚持这样做下去,就能够有效的节省大笔的费用。
2.4重视电力计量并合理利用峰谷电力资源
用电计量在实际的用电管理是最为有效的管理手段,同时也是我们制订并有效实施节电措施的最为重要的依据。我们进行用电计量的主要目标就是要切实做到该计的不漏计,计量的不失准。在计量完成后,还要及时地分析比较计量的数据,并进行及时的反馈,从而制定出切实可行的措施,有效减少不必要的电能损耗,并使公司成本降到最低。同时,对于用电的高峰时段以及低谷时段,由于电价的不同,要采取分时段的计费方式来进行合理计量,充分利用低谷时段的电量来进行生产,以有效降低高峰时段的用电量,这样就能在一定程度上使电费开支得到有效降低。
2.5选用新型节能电气设备
现阶段,我国绝大部分的企业由于年代久远,其电气设备的使用时间也相对较久,电气设备的技术型号都相对比较落后,甚至是高能耗应该面临淘汰的设备,但是由于种种原因,这些高损耗的电气设备仍在继续使用当中,并且其中吸附了大量的灰尘、气体等杂质,严重降低了电气设备的散热性能和绝缘性能,为电气设备使用的安全性带来严重的安全隐患。所以,这种落后的电气设备特别是重要的低压电气设备尽管在维修后可以继续使用,但是仍然需要对其进行淘汰,从而有效实现电气设备的更新换代,选用更加新型节能的电气设备,以有效降低设备的能源损耗。加快对节能型电气设备的应用步伐,由于新型的电气设备具有显著降低本身能源损耗、散热性能较好、工作温度低等诸多优良性能,能有效的降低能源的损耗,真正达到节能的目标。另外,除了更换大型的电气设备外,还要更换电气开关,以达到对电气设备的自动化控制,有效降低不必要的能源损耗。此外,还要积极进行节能技术的改造和更新,技术人员要积极加强日常的维护工作,以充分保障电气设备的正常使用和运转,严格避免因部分故障而发展成为整体故障,造成故障升级,造成更大程度上的能源浪费。
3结语