渗碳层深度与渗碳温度的关系见表5-14，可供齿轮渗碳时参考。表5-14 渗碳层深度与渗碳温度的关系2.渗碳气氛碳势目前齿轮多采用气体渗碳，渗碳阶段的炉气组分应基本上符合表5-15的数值表5-15 渗碳阶段的炉气组分（％)渗碳过程中的碳势控制是工艺的关键所在，目前齿轮渗碳基本上已实现了微机碳势控制，使渗碳质量稳定性得到大幅度提高。......
2023-06-29
灌浆参数的选择与控制策略
【摘要】：灌浆参数一般包括以下方面：钻孔孔深、孔距、孔位布置；灌浆压力；灌浆帷幕厚度；浆液选择；灌浆历时、复灌次数、复灌间隔时间等。适宜的孔距也可通过灌浆试验确定。灌浆的序数，应根据被灌坝段的长短而定，一般要求序数不要过多，以免灌浆机械过多地搬迁，影响工效。在坝体灌浆中，泥浆的黏度一般要控制在20～100s之间，其值的选用与裂缝的宽度、渗漏通道的大小、灌浆压力等因素有关。
灌浆参数一般包括以下方面：钻孔孔深、孔距、孔位布置；灌浆压力；灌浆帷幕厚度；浆液选择；灌浆历时、复灌次数、复灌间隔时间等。
（一） 钻孔孔深、 孔距和孔位布置
1.钻孔的布置
灌浆孔的布置应根据坝体隐患部位、性质和坝体内部的应力分布情况来确定，一般应将河槽段和岸坡段（或地下埋管段）分开来考虑。
（1）河槽段。由于所解决问题的性质不同，布孔方式也不完全一样。如果解决的问题主要是坝体的渗漏，而且坝体碾压质量尚好，可以沿坝轴线单排布孔，以便构造浆体防渗帷幕；如果坝体碾压质量很差，除沿坝轴线布孔外，还需在灌浆轴线上下游布置副排孔，以便促使坝体更好地湿陷固结和改善坝体内部应力状况。副排孔的具体位置和排数、深度，应视坝顶的宽窄和隐患的程度而定。
（2）岸坡和坝下埋管（洞）的坝段。由于坝体内部应力复杂，灌浆初期一般采用多排梅花形布孔，并采用“少灌多复”的办法，以利调整坝体应力。灌浆后期，再沿坝轴线布孔，形成连续的帷幕。
2.钻孔深度
钻孔深度一般应大于隐患深度2～3m。如副排孔处无隐患，孔深约为相应主排孔深的1/3。
3.孔距的确定
在河槽段孔深大于15m时，可采用10m 左右的孔距；孔深小于15m 时，可采用5m左右的孔距。在保证帷幕连续和厚度均匀的前提下，孔距可以适当放大，以便减少钻孔数目，降低工程造价。适宜的孔距也可通过灌浆试验确定。
在岸坡段、弯曲坝段布孔，应适当缩小孔距，或通过试验来确定。
4.孔序
在灌浆施工中一般要分序灌浆，分序灌浆的目的主要是使浆液在坝体中有充分的析水固结时间。灌浆的序数，应根据被灌坝段的长短而定，一般要求序数不要过多，以免灌浆机械过多地搬迁，影响工效。如果灌浆坝段过长，灌浆机组又少，—般分为两序即可；如果灌浆坝段较短，可以分为三序或四序。
（二） 灌浆压力
灌浆压力是劈裂灌浆施工中的一个重要控制指标，控制得好，对于坝体的压密和回弹、坝体内部应力的调整以及保证防渗帷幕的形成等都能起到好的效果。
灌浆压力设计一般分三级来确定：起始劈裂压力、单孔最大压力和屈服压力。
1.起始劈裂压力
劈裂式灌浆的工艺要求是孔底注浆，全孔灌注。
泥浆处于流动状态时，注浆孔某点灌浆压力P 为
式中 △P——孔口压力表读数，kPa；
Ph——泥浆流动时所产生的摩擦阻力，包括在长度为h′注浆管和沿孔壁上升h 高度所产生的摩阻力，kPa；
γ′——浆液重度，kN/m3；
h′——注浆管深度，m。
坝体抗劈力P1为
式中 σ3——土体小主应力，kPa；
σt——土体单轴抗拉强度，kPa。
由P ＝P1，则
即当△P ＞σ3＋σt-γ′h′＋Ph时，坝体即被劈裂。
2.单孔最大压力
在孔底注浆情况下，根据试验，建议按1.5 倍左右的起始劈裂压力控制。
3.屈服压力
坝体全部或大部分被劈开后，抗劈裂的能力已经降低。有时在灌浆压力远小于单孔最大允许压力的情况下，坝体在水平方向可能产生大幅度位移，处于屈服状态，这在灌浆施工中应当特别注意。根据以往土坝的灌浆试验，可近似采用式（12-11）控制。
式中符号意义同前。
（三） 灌浆帷幕厚度
浆体帷幕的厚度（指泥浆固结硬化以后的厚度）主要从防渗和坝体的变形稳定来考虑。对于中小型水库也可以不经过计算，按经验确定泥浆的厚度。对疏松坝体，固结后浆体厚度控制在30cm左右；对质量较好的土坝，固结后浆体帷幕厚度可控制在15cm左右。
（四） 浆液的选择
坝体劈裂灌浆对泥浆的一般要求是：可灌性好、稳定性高、析水固结快、形成浆体防渗性能强、变形模量与坝体土相近。但是这些指标相互之间往往是矛盾的，所以在选择浆液时，应统一考虑泥浆各种性能的相互关系，不能过分地强调某一方面，应通过试验来选择一种适宜的材料。
1.浆液密度
在坝体灌浆中，一般采用泥浆的密度为1.3～1.6g/cm3。
2.水与固体颗粒比例
浆液中固体颗粒所占比例多少是反映浆液稠度的指标。如果是纯黏土泥浆，反映稠度指标的就是土水比。
在坝体灌浆中，一般需用的土水比为0.3～1.45。
3.浆液的流动性指标
浆液的流动性一般用黏度表示。浆液的黏度是指泥浆胶体悬浊液阻碍其相对流动的一种特性。
在坝体灌浆中，泥浆的黏度一般要控制在20～100s之间，其值的选用与裂缝的宽度、渗漏通道的大小、灌浆压力等因素有关。
4.浆液的稳定性
泥浆的稳定性是衡量泥浆中土颗粒沉降速度的一个指标，沉降速度慢，表示泥浆的稳定性好，反之，则不好。泥浆的稳定性取决于泥浆的浓度和制浆土料的颗粒大小、矿物成分、分散程度等因素。
对坝体劈裂式灌浆，泥浆的稳定性在0.05～0.1g/cm3之间是适宜的。
5.泥浆的含砂量
泥浆含砂量是表示泥浆中含砂多少的一个指标，表示的方法是将泥浆与水以1∶9 的比例稀释后，用砂占泥浆体积的百分数来表示。在灌浆施工现场要经常对泥浆含砂量进行测试，以了解是否符合灌浆设计的要求。
6.泥浆的失水量
泥浆的失水量是表示在一定的压力作用下泥浆能分泌出的水量，以毫升 （mL）计。泥浆的失水性与制浆土料的性质、泥浆的密度、外界压力、坝体土料的性质以及是否使用外加剂等因素有关。泥浆失水量的大小会影响到坝体灌浆的质量和效果。
7.泥浆的静切力
由于泥浆的结构性，要使其流动需加外力，当它大于泥浆内部的摩擦阻力时，泥浆由静止转化为流动，在单位面积所克服的摩擦阻力被称为静切力。其大小用泥浆的初切力（泥浆静置1min的极限静切力）和终切力（泥浆静置10min 的极限静切力）之差来表示，静切力用τ表示（单位为dPa，1dPa＝0.1Pa）。
泥浆静切力的大小与制浆土料的性质、黏土颗粒的分散程度、泥浆密度的大小、结构性的强弱及所用外加剂的性质等因素有关。
泥浆的静切力在坝体灌浆中有重要的意义，如选择泥浆泵的大小，输浆橡皮管的直径承受压力的程度、铺设管路的长短、灌浆孔布置的疏密、采用泥浆密度的大小等都要根据泥浆静切力的大小去设计。
8.泥浆的胶体率
泥浆的胶体率是指泥浆在静止时，将水分分离到泥浆表面上来的能力。泥浆静置24h，沉淀后的泥浆体积与原泥浆体积之比称为泥浆的胶体率，以百分比 （%）表示。分离出来水的体积与原泥浆体积之比，称为泥浆的沉淀率或自由析水率，也以百分比 （%）表示。
（五） 灌浆历时、 复灌次数、 复灌间隔时间、 开灌和停灌时间的确定
1.最优灌浆历时的选择
影响灌浆历时的因素比较多，如泥浆的固结速率、一次允许的灌浆量、灌浆设备的效率、工程量的大小等。由于目前试验资料不足，尚不能定量分级确定灌浆历时，只能大体限制其范围。
对于排水条件比较好的土坝，采用劈裂式灌浆，帷幕面积为2 万m2左右，浆体厚度为15～20cm，泥浆泵的输浆率为80L/min左右，灌浆历时约用一年半的时间合适；同样情况，当帷幕面积1 万m2，灌浆历时可定为一年左右。帷幕面积大于或小于以上数值，可酌情确定灌浆历时。
2.复灌次数
复灌次数应以泥浆对坝体的压缩效果、一次注浆允许增加的厚度、浆体总的厚度为根据，一般不少于5 次。
3.复灌间隔时间的确定
灌浆施工的程序为灌浆—固结—再灌浆—再固结，反复进行。因为劈裂灌浆的浆体帷幕是由薄逐步加厚的，浆体的固结速率由快到慢变化，因此，浆体施工中复灌间隔时间主要以灌入坝体裂缝中浆体的固结状态来确定，其原则应当待前次所灌入的泥浆基本固结之后，再进行复灌。应以理论计算确定不同泥浆缝厚度固结时间为每次复灌间隔时间。对于不具备固结计算条件的土坝灌浆，可参考表12-7 中的经验数字确定复灌间隔时间。
表12-7 复灌间隔时间参考表
4.开灌和停灌时间的确定
开灌时间以大汛过后的秋季为好，大冻前最好能灌完第一序孔，翌年春天最好灌完第二序孔。尽量在大汛到来前一个月停灌，汛后完成扫尾工程。若在春天开灌也可以，必须在大汛前一个月完成第一序孔，大汛期间停止灌浆，当年秋天完成第二序孔，第二年春天完成扫尾工程。
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