本发明属于水利水电输水设施防渗处理施工技术领域,本技术可用于多种输水设施的防渗、修补处理,它特别适用开炸石渠道渗水裂隙的处理。 玻璃纤维增强水泥砼(Glass Fibre Reinforced Cement & Concrete简称GRC)这一建筑材料是本世纪五十年代末由苏联提出,经多年各国专家学者的努力,在解决了玻纤耐碱问题之后,较多地应用到房建、桥梁、道路、民用卫生设施等方面。根据有关文献报道,个别国家曾在工厂内制成GRC板材作为农田水利输水渠道的衬板。我国目前GRC主要用于房屋建筑的内外墙板、屋面板、阳台栏栅及浴盆、沼气池等方面。根据调研,我国水利水电工程中大量的输水设施为不规则断面渠床,特别是开炸石渠渠床表面岩体凹凸不平,裂隙纵横交错,无法衬砌定型衬板。国内目前对炸石渠的渗漏处理还没有一个较为妥善的解决方法,大多数都不处理,任其渗漏,浪费了大量的水资源。也有个别工程采用大体积浇注砼,但这种方法工程量大,工期长,工程投资与我国现有国民经济状况不相适应,难以大面积使用。为了简单、有效地解决炸石渠渗漏问题,1987年我们受福建省科委和水电厅的委托,开始了本技术的应用研究工作,最近经福建省科技情报所与福建省水利水电科技情报中心站检索,均未查到与该项技术有关的文献资料与成果(见附件1、2、3)。
本技术的目地是要用较少的投资,较简单、一般施工人员易于掌握的施工工艺,有利于推广应用的方法来解决炸石渠的裂隙渗漏和其他输水设施的防渗修补问题。
本技术的解决方案是利用喷射短玻璃纤维增强水泥砼成型任意性的特点,沿炸石渠凹凸不平的石壁裂隙或其他设施的需处理工作面喷射一层约10mm厚的GRC防渗层,形成随处理面起伏的薄壁结构,将岩石上的裂隙全部封闭,堵塞渗水通道,从而起到防渗堵漏的目的。
本技术的原理和方法是:GRC中的玻璃纤维是以微小直径、微小区段呈乱向或定向均匀密布于水泥基体中的,能够承担和分散基体细小裂缝处的集中应力,起到阻止和减缓裂缝发展的作用,使GRC材料具有整体抗裂性能,消除了普通砂浆容易龟裂的弱点,从而获得良好的抗渗性能。同时,采用具有抗碱能力的含锆低碱玻璃纤维,使GRC具有一定的耐久性。由于GRC中的玻璃纤维直径仅13~14μm,易于GRC形成薄壁结构,当玻璃纤维为短纤维加筋时,使得GRC能够在基本不影响输水渠道断面尺寸的情况下,沿凹凸不平的表面形成任意形状的防渗层。而对岩体的裂隙和一些严重凹陷的部位则用基体水泥砂浆注满,使之与GRC防渗层连成一体,形成一个个大小不等的楔子2栓于石壁上(图1),使GRC防渗面层不易脱落,以抵偿防渗面层与岩体结合面因材料性质不同而造成的粘结力削弱。在GRC中加入适量减水剂,可减小水灰比,提高拌和料的可塑性,在砼凝结后还能堵塞砼中毛细孔,增加GRC与基体材料的粘结性,改善GRC的各项物理力学性能,提高GRC材料的抗渗能力。本技术的关键是配制能够满足渠道防渗要求,具有良好物理力学性能的玻璃纤维增强水泥砼,通过对原材料及配比的选择与控制,保证GRC的致密性、抗裂性和耐久性,再根据其施工条件制定相应的施工工艺程序和制度。
本技术与现有渠道防渗技术相比,具有适用范围广、施工工期短、施工工艺简单、原材料用量少、不减少渠道断面尺寸、经济效益高等优点,尤其对炸石渠道而言,更具有显著的优越性。它与现浇砼相比,用现浇砼处理炸石渠道渗漏的现浇砼厚度平均为15-20cm,在保证渠道断面尺寸时,每平方米渠墙需增加开挖石方量0.15-0.2m3,5m高5m宽的渠道每100m就得增加开挖石方量225-300m3以上。同时,须立模、浇筑、振捣、养护、拆模,其施工工期长,立模后浇注砼若一天浇注80-100m2,浇注后得养护7天后再拆模,工程进度不能连续进行,工程投资大,每m2造价在30元以上,材料用量大,每100m2砼消耗量达150-200m3。采用喷射GRC处理,平均每人一班(8小时)可处理10-15m2,一支包括机修工在内的11人施工队一天可处理100多平方米,能够连续不断地进行施工,原材料消耗量每100m2约1-2m3,仅为现浇砼的百分之一,每m2造价约为15元左右,仅为浇注砼的一半不到,并且不用立模又能节约时间。
附图图面说明:
图1喷射GRC对炸石渠裂隙防渗处理示意图,图中编号1为炸石渠岩体2为炸石渠裂隙中灌注的水泥浆楔子;3为GRC防渗面层;4为砂浆喷枪;5为玻璃纤维切割机
图2施工设备示意图,图编号4为砂浆喷枪;5为玻璃纤维切割机;6为灰浆搅拌机;7为振动筛;8为灰浆泵;9为空气压缩机;10为无捻玻璃纤维粗纱
图3实施例渠道断面示意图,图中b=4500mm;h=3500mm
某大型水库右干渠渠首部100米长的炸石渠道上应用喷射GRC进行裂隙渗漏处理方法可作为本发明的实施例:所处理渠道断面尺寸及断面情况示意图见附图3。处理所用GRC材料配合比如下表:
水泥砂浆配合比玻璃纤维掺量%水泥水砂增塑剂减水剂10034~4050~150适量适量2~3
施工工艺(图2)步骤如下:1.清除开炸石壁上的粉尘、青苔、草根等杂物;2.按水泥砂浆配合比分别称量各原材料,并放于搅拌机6中搅拌均匀制成GRC砂浆基体备用;3.由灰浆泵8将水泥砂浆送至砂浆喷枪4,对开炸石壁的严重凹陷部位和裂隙先喷满砂浆基体;4.调整砂浆喷射量和喷射速度使之雾化,同时将无捻粗纱抗碱玻璃纤维经由玻璃纤维切割喷射机5切割成3~5cm长短的纤维喷出,调整其喷射量使之与喷射砂浆匹配,满足玻璃纤维掺量要求;5.使砂浆与玻璃纤维在空中均匀混合,同时喷射在作业面上。为保证GRC防渗层质量,喷枪与作业面的距离应控制在30cm左右,以保持喷射物在空中的混合均匀性和喷射力度;6.喷射GRC达10mm厚后,人工修面抹光。7.保湿养护3~7天。
该工程共处理250m渠道,已运行两年情况良好,杜绝了原来大量渗水状况,每年可为该水库节水96.4万m3,其处理总面积为1065m2,耗资15,975元,这项技术是成功的,具有良好的经济效益和社会效益。