水闸防渗排水设施修补技术.ppt

2015.04,水利工程管理技术,水闸防渗排水设施修补技术,主讲人赵海滨黄河水利职业技术学院,水闸防渗排水设施修补技术,一、水闸铺盖修补技术,铺盖一般分为柔性铺盖和刚性铺盖，当铺盖出现裂缝、渗漏等缺陷时，根据不同铺盖类型，一般可采取接长、修复、拆除重建铺盖的处理措施。对混凝土的裂缝、渗漏等缺陷进行修复，可参照混凝土坝病害处理相关内容，当混凝土及钢筋混凝土铺盖长度不够而结构强度满足规范要求，对于混凝土及钢筋混凝土铺盖可以采取接长、修复或拆除重建的处理措施。对于黏土铺盖，无论是长度不够还是铺盖出现裂缝、冲刷破坏，由于黏土铺盖不允许有垂直施工缝存在，因此一般采取拆除重建。近些年，土工膜在防渗技术中应用较为广泛，以下着重就复合土工膜铺盖的施工工艺加以介绍。,水闸防渗排水设施修补技术,二、水闸防渗排水设施修补技术,1复合土工膜铺盖的施工工序（1）基面找平为了减少膜下的渗水，使土工膜与勃土结合良好，要求剔除表面的石子等坚硬尖状物，以防刺破复合土工膜，对部分凹陷变形较大的区域用赫土找平夯实。（2）敷设要求土工膜敷设时自上而下，先中间后两边；在展膜的过程中，一定要避免生拉硬扯，也不得压出死折，同时保证一定的松弛度，以适应变形和气温变化；铺放应在干燥天气里进行，随铺随压。,水闸防渗排水设施修补技术,二、水闸防渗排水设施修补技术,（3）焊接复合土工膜膜体的拼接方法常用的有热熔焊法、胶粘法等。在焊接时，要求膜体接触面无水、无尘、无垢、无折皱，搭接长度满足要求，当采用自动高温电热楔式双道塑料热合焊机时，要求事先进行调温、调速试焊，以确定合适的温度、速度等工艺参数。在现场焊接时，要严格防止虚焊、漏焊、超焊等情况的发生；若发现损伤，应立即修补。（4）质量检查膜拼接完成后，需及时进行焊接缝质量检查，质量检查可以采用目测与充气相结合的方法。,水闸防渗排水设施修补技术,二、水闸防渗排水设施修补技术,（5）上覆保护层复合土工膜焊接完成并经质量检查合格后，应及时覆盖保护层，以防止土工膜在紫外线照射下老化和其他因素引起的直接破坏（6）注意事项在施工中工作人员应穿胶底鞋，避免损伤复合土工膜；在土工膜上部先垫一层厚度为20cm左右的细砂壤土，避免其他材料刺破土工膜；保护层填筑应分层超宽碾压密实。,水闸防渗排水设施修补技术,二、水闸防渗排水设施修补技术,2）复合土工膜铺盖的优点（1）防渗效果好，土工膜具有极低的渗透系数，比粘土铺盖渗透系数低很多，而且具有长期稳定的防渗效果。（2）施工简单易行，进度快，施工质量容易保证。（3）具有一定的保温防冻胀作用，减少防冻胀成本。（4）复合土工膜具有较好的力学性能，具有比普通土工膜更好的抗拉、抗顶破和抗撕裂强度，能够承受足够的施工期和长期的运行受力，具有较高的适应变形的能力，而且复合土工膜外层的土工织物与土的结合性能较好，复合土工膜与土之间的摩擦系数较普通土工膜大，抗滑移稳定性好。。,水闸防渗排水设施修补技术,二、水闸防渗排水设施修补技术,2.水闸侧向绕流修补技术绕闸渗流是水闸上游水流绕过水闸两侧与堤坝连接段形成流向下游的渗透水流。对于已发生侧向绕渗的水闸，应首先了解水闸两侧的地质情况和渗漏部位，然后采取相应措施进行处理，处理的方法有增加侧向齿墙，下面仅以冲抓套井回填黏土法为例作介绍。。,水闸防渗排水设施修补技术,二、水闸防渗排水设施修补技术,1）施工机理利用冲抓式打井机具，在水闸端部与堤坝防渗范围内造井，用粘性土料分层回填夯实，形成一连续的套接砧土防渗墙，截断渗流通道，起到防渗的目的；同时在夯击时，夯锤对井壁的土层挤压，使其周围土体密实，提高土体质量，达到防渗和加固的目的见图1。,图1套井布置示意图,水闸防渗排水设施修补技术,二、水闸防渗排水设施修补技术,2）施工工艺冲抓套井施工操作主要是造孔、回填、夯实三个环节。其详细工艺流程为放样布孔→架机对中→造孔→下井检查→人工清理→回填夯实→质量检查（1）造孔。造孔的施工顺序是在同一排井先打主井，回填夯实后，再打套井回填夯实，按顺序进行。（2）回填。在土料回填前，应下井检查，把井底浮土、碎石等杂物清理干净并保持井内无水。回填土料粒径一般不得大于5cm，并不准掺有草皮、树根等杂物。回填铺土要均匀平整，分层回填，铺土层不宜过厚，以3050cm为宜。,水闸防渗排水设施修补技术,二、水闸防渗排水设施修补技术,（3）夯实。夯实时落锤要平稳，提升后自由下坠，不使钢丝绳抖动，夯锤落距宜小，不要忽高忽低。施工参数的确定应通过现场试验确定，按其实验最佳铺土厚度、夯重、落距、夯击次数控制。一般控制夯距为2m，夯击次数为2025次。当料场改变时，施工参数也应作相应调整。（4）质量检查。土料检查检查土料性质、含水量等是否符合设计要求，是否已将草皮、树根等清除于净；井孔检查检查井底的清基及积水的排除，测量孔深是否达到设计要求的深度；回填土质量检查检查项目包括干密度、渗透系数，一般要求对每个套井均应取样试验。,水闸防渗排水设施修补技术,二、水闸防渗排水设施修补技术,（3）焊接复合土工膜膜体的拼接方法常用的有热熔焊法、胶粘法等。在焊接时，要求膜体接触面无水、无尘、无垢、无折皱，搭接长度满足要求，当采用自动高温电热楔式双道塑料热合焊机时，要求事先进行调温、调速试焊，以确定合适的温度、速度等工艺参数。在现场焊接时，要严格防止虚焊、漏焊、超焊等情况的发生；若发现损伤，应立即修补。（4）质量检查膜拼接完成后，需及时进行焊接缝质量检查，质量检查可以采用目测与充气相结合的方法。,水闸防渗排水设施修补技术,二、水闸防渗排水设施修补技术,3.水闸地基防渗加固技术采用高压喷射注浆是水闸地基加固的常用方法。适用于既有水闸的地基处理与防渗帷幕等工程，也可采用该方法形成地下连续墙围堵地基液化土层，处理地基液化问题。1）注浆方法高压喷射注浆的基本种类有单管法、二管法、三管法和多管法等几种方法。它们各有特点，可根据工程要求和土质条件选用。,水闸防渗排水设施修补技术,二、水闸防渗排水设施修补技术,（1）单管法。单管法是利用高压泥浆泵装置，以1025MPa的压力，把浆液从喷嘴中喷射出去，以冲击破坏土体，同时借助灌浆管的提升或旋转，使浆液与从土体上崩落下来的土混合掺搅，经过一定时间的凝固，便在土中形成凝结体。由于需要高压泵直接压送浆液，对泵的要求较高，且易磨损，因此形成凝结体的长度（柱径或延伸长）较小。,水闸防渗排水设施修补技术,二、水闸防渗排水设施修补技术,（2）二管法。二管法是利用两个通道的注浆管通过在底部侧面的同轴双重喷射，同时喷射出高压浆液和空气两种介质射流冲击破坏土体，即以高压泥浆泵等高压发生装置喷射出1025MPa压力的浆液，从内喷嘴中高速喷出，并用0.70.8MPa的压缩空气，从外喷嘴（气嘴）中喷出。在高压浆液射流和外圈环绕气流的共同作用下，破坏泥土的能量显著增大，与单管法相比，其形成的凝结体长度可增加一倍左右（在相同的压力作用下）。,水闸防渗排水设施修补技术,二、水闸防渗排水设施修补技术,（3）三管法。三管法是使用分别输送水、气、浆三种介质的三管，在压力达3050MPa的超高压水喷射流的周围，环绕一般0.70.8MPa的圆筒状气流，利用水气同轴喷射，冲切土体，再另由泥浆泵注入压力为0.20.7MPa、浆量为80100L/min的稠浆进行充填。浆液比重可达1.61.8，浆液多用水泥浆或黏土水泥浆。如前所述，当采用不同的喷射形式时，可在土层中形成各种要求形状的凝结体。这种方法可用高压水泵直接压送清水，机械不易磨损，可使用较高的压力，形成的凝结体较二管法大，较单管法则要大12倍。,水闸防渗排水设施修补技术,二、水闸防渗排水设施修补技术,4）多管法。这种方法须先在地面上钻一个导孔，然后置入多重管，用逐渐向下运动旋转的超高压射流，切削破坏四周的土体，经高压水冲切下来的土和石，随着泥浆用真空泵立即从多重管中抽出。如此反复冲和抽，便在地层中形成一个较大的空间；装在喷嘴附近的超声波传感器可及时测出空间的直径和形状，最后根据需要先用浆液、砂浆、砾石等材料填充，于是在地层中形成一个大的柱状固结体。在砂性土中最大直径可达4m。此法属于用浆液等材料全部空间的全置换法。,水闸防渗排水设施修补技术,二、水闸防渗排水设施修补技术,以上四种高压喷射注浆法，前三种属于半置换法，即高压水（浆）挟带一部分土颗粒流出地面，余下的土和浆液搅拌混合凝固，成为半置换状态；第四种方法属于全置换法，即高压水冲击下来的土，全部被抽出地面，而在地层中形成孔洞（空间），以其他材料充填之，成为全置换状态。高压喷射灌浆施工示意图，见图2。,图2高压喷射灌浆施工示意图,水闸防渗排水设施修补技术,二、水闸防渗排水设施修补技术,2）施工工艺高压喷射灌浆的施工工艺流程如下。（1）钻机就位根据设计的平面坐标位置进行钻机就位，要求将钻头对准孔位中心，同时钻机平面应放置平稳、水平，钻杆角度和设计要求的角度之间偏差应不大于1.5。（2）钻孔在预定的旋喷桩位钻孔，以便旋喷杆可以放置到设计要求的地层中。钻孔的设备，可以用普遍的地质钻孔或旋喷钻机。,水闸防渗排水设施修补技术,二、水闸防渗排水设施修补技术,（3）插管当采用旋喷管进行钻孔作业时，钻孔和插管两道工序可合二为一，钻孔达到设计深度时，即可开始旋喷；而采用其他钻机钻孔时，应拔出钻杆，再插人旋喷管，在插管过程中，为防止泥沙堵塞喷嘴，可以用较小的压力边下管边射水。（4）喷射作业自下而上地进行旋喷作业，旋喷头部边缘在设定的角度范围内边摆动边上升，此时旋喷作业系统的各项工艺参数都必须严格按照预先设定的要求加以控制，并随时做好旋喷时间、用浆量、冒浆情况、压力变化等参数的记录。根据设计桩径或喷射范围的要求，还可以采用复喷的方法扩大加固范围，即在第一次喷射完成后，重新将旋喷管插到设计要求复喷位置，进行第二次喷射。,水闸防渗排水设施修补技术,二、水闸防渗排水设施修补技术,（5）拔管旋喷管被提升到设计标高顶部时，本孔的喷射注浆即完成。（6）清洗器具在拔出旋喷管时应逐节拆下，并进行冲洗，以防浆液在管内凝结堵塞。一次下沉的旋喷管可以不必拆卸，直接在喷浆的管路中泵送清水，即可达到清洗目的。（7）移开钻机将钻机移到下一孔位。3）施工质量控制施工前应复核桩位，检查水泥、外掺剂等的质量，压力表、流量表的精度和灵敏度，高压喷射设备的性能等。施工中应检查施工参数（压力、水泥浆量、提升速度、旋转速度等）及施工程序。施工结束后，应检验桩体强度、平均桩径、桩身位置、桩体质量及承载力等，桩体质量及承载力检验应在施工结束后28d进行。,水闸防渗排水设施修补技术,二、水闸防渗排水设施修补技术,4.反滤排水设施堵塞的处理水闸的反滤排水设施，如减压井、冒水孔，导渗沟等，是降低渗透压力，防止渗透变形，确保水闸安全运用的重要设施，必须保持畅通。如有堵塞、损坏，应及时疏通、修复。通常的做法是用竹刷、铁铲等将表面的淤泥、苔鲜、蚌壳等清除掉，再用潜水泵冲洗，直至出现清水时为止，然后重新回填瓜子片、碎石等。如果有的水闸，上述这些设施，经多项清洗、疏通后仍不能保持正常工作状态（冒清水）而失效时，则应在附近的位置，经过论证后重新设置减压井或冒水孔和导渗沟。,水闸防渗排水设施修补技术,二、水闸防渗排水设施修补技术,近年来，土工织物作为排水、导渗材料在水闸上被广泛采用。这种土工织物（又称土工布）是由合成纤维编织而成的网状物（即有纺土工织物），或是针刺压成的毡状物（即无纺土工织物）。由于土工织物具有重量轻、强度高、耐腐蚀、施工简单、施工速度快、投资省、滤土透水效果好等优点。所以，在水闸的排水、反滤设施中广泛采用。但是，由于土工织物很薄（一般4-5mm，在施工时需在土工织物下面及上面铺设砂层，以免土工织物与外界接触时被刺破；土工织物是用化纤原料做的，在太阳光照射下容易老化，存放和铺设时，不宜长时间曝晒，可在土工织物上面铺设砂料等保护层。另外，铺设土工织物时应平整、松紧度均匀，搭接（或缝接）长度要符合设计要求，通常不少于3050cm。,主持单位安徽水利水电职业技术学院黄河水利职业学院,参建单位黄河水利职业技术学院重庆水利电力职业技术学院福建水利电力职业技术学院,