水利水電工程的鉆探與灌漿

摘 要：在我國(guó)隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的逐步發(fā)展與穩(wěn)定，民生工程的發(fā)展和建設(shè)越來越受到社會(huì)的關(guān)注，基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)關(guān)系了老百姓的切身利益，尤其是水利水電工程。作為民生工程的重要內(nèi)容，水利水電的工程質(zhì)量成為了建設(shè)工程的重要課題。文章中就水利水電工程中基礎(chǔ)技術(shù)的重點(diǎn)之一的灌漿和鉆探技術(shù)做了探討，并結(jié)合實(shí)際提出了合理化的改進(jìn)意見和建議。希望可以對(duì)保證水利水電的工程建設(shè)的質(zhì)量保證有幫助。

關(guān)鍵詞：水利水電工程；鉆探；灌漿

1 常規(guī)鉆探

水利水電工程中使用的鉆探技術(shù)和探礦、采煤使用的鉆探、石油的勘探以及其他種類的鉆探都不同，這不僅僅是勘探目的上的不同，還表現(xiàn)在勘探的要求和鉆進(jìn)使用的工藝以及特點(diǎn)等方面上具有不同點(diǎn)。從定性的角度上講，水利水電工程中所使用的鉆探目的是為了揭示水利樞紐的建筑下的地質(zhì)巖性特征，為的是準(zhǔn)確的對(duì)層位進(jìn)行劃分，對(duì)穩(wěn)定性進(jìn)行準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)。從定量的角度講則是需要不同層位的樣本，進(jìn)行必要的物理實(shí)驗(yàn)以及水文測(cè)試。從而對(duì)該地層的承載力以及穩(wěn)定性和滲透性進(jìn)行測(cè)評(píng)。以此確定大壩的設(shè)計(jì)是否合理，是否穩(wěn)定以及是否安全，評(píng)價(jià)工程的造價(jià)以及可行性。

在水利水電工程的鉆探施工進(jìn)行前需要做的就是對(duì)作業(yè)環(huán)境進(jìn)行多角度的全方位了解，主要的內(nèi)容是鉆探位置的地質(zhì)組成以及地質(zhì)覆蓋層厚度等。這樣才能制定出最合理的方案進(jìn)行施工，保證鉆探的順利進(jìn)行。在水電水利工程匯總常用的鉆探方法是清水鋼粒鉆探法，這種方式的鉆探原理就是利用了鋼粒的回旋沖擊力對(duì)土層的結(jié)構(gòu)進(jìn)行破壞，清水起到?jīng)_洗的作用，在鉆探的過程中，套管需要及時(shí)的跟進(jìn)前段，以保護(hù)界面在鉆探過程中的完整，而對(duì)巖土的取樣工作則是通過專門卡料的結(jié)構(gòu)進(jìn)行的。沖洗液用清水具有價(jià)格低并且取材方便的優(yōu)點(diǎn)，并且可以隨時(shí)對(duì)鉆頭進(jìn)行冷卻處理，避免鉆頭前端的高溫對(duì)鉆頭的鉆探影響。但是清水極易對(duì)卡料結(jié)構(gòu)取樣的土層造成破壞，使得無法對(duì)施工的部分地質(zhì)做出準(zhǔn)確合理的分析判斷。即便通過其他的補(bǔ)救方式進(jìn)行補(bǔ)救，也很難再對(duì)當(dāng)?shù)氐膸r土地貌做出合理的準(zhǔn)確判斷。而且在鋼粒鉆入的同時(shí)還需要嚴(yán)格的精準(zhǔn)控制沖洗液的量，沖洗液過大或者過小都會(huì)對(duì)鉆探造成影響，過小會(huì)使得鉆探速度難以保障，太大則會(huì)使得取樣困難。通常的鉆探都使用的是單管鉆具，這種常規(guī)鉆具的口徑大多是： Ф168、Ф146、Ф127、Ф108、Ф89，這種推進(jìn)方式的平均水平大約是50m/月，而且對(duì)于設(shè)備的損耗也很大。這對(duì)這個(gè)弊端，某些施工方結(jié)合實(shí)際對(duì)轉(zhuǎn)頭的尺寸以及外形足了修改，提高了鉆探效率。另一種鉆探方式則是利用合金鉆頭，這種方式主要是遇到了堅(jiān)硬的巖土層時(shí)使用，并且可以結(jié)合實(shí)際的土層情況對(duì)壓力以及沖洗液量的大小以及轉(zhuǎn)速做出適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，以提高效率從而縮短工期。合金鉆頭的孔徑規(guī)格一般為： Ф127、Ф108、Ф90 和Ф76，并且可以使用雙、單管兩種鉆具。 水利水電工程在鉆探效率上的提高離不開鉆具種類的不斷發(fā)展以及豐富，這是鉆探效率提高的物質(zhì)基礎(chǔ)，我國(guó)在上世紀(jì)所興建的小浪底水電站以及三峽水電站都運(yùn)用了不同鉆具對(duì)硬、脆、碎不同條件的地層進(jìn)行了鉆探。

在鉆探一些地質(zhì)較為疏松的地方時(shí)還要注意對(duì)坑壁的保護(hù)，通?？梢栽俪Ｒ?guī)鉆探中采用套管跟進(jìn)的方法進(jìn)行保護(hù)，常規(guī)的套管口徑規(guī)格有 Ф209、Ф168、Ф127、Ф108 以及Ф89 五種。而且對(duì)于此類地質(zhì)的鉆探過程中，不應(yīng)當(dāng)僅僅將鉆頭作為唯一的動(dòng)力操作，還可以通過施加推進(jìn)力使得套管跟進(jìn)。在西北以及西南地區(qū)，地質(zhì)較為復(fù)雜，并且容易出現(xiàn)大型的孤石，結(jié)合實(shí)際操作中的經(jīng)驗(yàn)，單純的使用鉆頭極易損壞鉆頭，因此要結(jié)合實(shí)際的孤石大小以及位置等因素對(duì)其進(jìn)行爆破式打孔，在爆破時(shí)應(yīng)當(dāng)保證套管的安全。

2 灌漿工藝

灌漿技術(shù)作為水利水電工程的建筑施工的基礎(chǔ)技術(shù)之一，被廣泛的應(yīng)用于壩基的防滲以及加固工程中，是對(duì)于壩體的穩(wěn)固性以及安全性提高的重要技術(shù)保障。水庫和大壩的地基是一個(gè)水利工程的工程質(zhì)量的關(guān)鍵因素，需要對(duì)其進(jìn)行處理后才可以真正的答道防滲以及穩(wěn)定的質(zhì)量要求。

我國(guó)灌漿技術(shù)近期應(yīng)用在近些年的基礎(chǔ)上更具活力的繼續(xù)向前發(fā)展，而無公害、耐久性好、適應(yīng)工程各種苛刻要求且價(jià)格低廉的灌漿漿材的開發(fā)、應(yīng)用和推廣；灌漿技術(shù)的研究、改進(jìn)和提高；灌漿設(shè)備、儀器生產(chǎn)的定型化、系列化、成套化、標(biāo)準(zhǔn)化和環(huán)?；爱a(chǎn)品質(zhì)量的持續(xù)改進(jìn)和提高等必然是其發(fā)展方向。

根據(jù)不同的應(yīng)用場(chǎng)合，灌漿工藝大致可以分為無塞灌漿技術(shù)、混凝土灌漿技術(shù)、誘導(dǎo)灌漿技術(shù)。

無塞灌漿技術(shù)是一項(xiàng)自上而下、循環(huán)式、不待凝、孔口封閉的灌漿技術(shù)，即鉆一個(gè)比56mm 帳幕灌漿孔大20mm 的76mm 孔，其孔長(zhǎng)為1.5m～2.5m，不下入原來一套復(fù)雜的灌漿塞，而只下入一根鉆桿或無縫鋼管作為射漿管，以鉆桿與于L 壁之間的孔隙作為循環(huán)灌漿的回漿管。

混凝土灌漿工藝最早應(yīng)用于壩體堵漏和加固工程中，然后隨著建筑業(yè)的不斷發(fā)展被遷移應(yīng)用到土木工程的施工中，混凝土有著很好的防水抗震等特點(diǎn)，在水利水電工程中有著廣闊的應(yīng)用前景，全國(guó)范圍內(nèi)已有多個(gè)成功應(yīng)用混凝土灌漿工藝建筑大壩和水利工程的先例。

誘導(dǎo)灌漿是一種比較特殊的灌漿工藝，它是利用電化學(xué)的原理根據(jù)施工要求設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)淖枇碜钃跛姽こ讨袔r層的側(cè)壓力，或者通過控制漿液的成分和溫度等參數(shù)來控制漿液流動(dòng)范圍，以達(dá)到對(duì)水利水電工程基礎(chǔ)設(shè)施的加固目的。

灌漿技術(shù)的質(zhì)量控制要結(jié)合諸多方面：灌漿工藝的合理與否，操作人員的技術(shù)是否到位，工程強(qiáng)度特性等。灌漿工藝質(zhì)量的大體控制方法是：根據(jù)工程既定目標(biāo)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)勘驗(yàn)，然后召集技術(shù)人員討論擬定適合的灌漿工藝，包括選擇漿材，參考施工環(huán)境的溫度分布、地質(zhì)分布等，力爭(zhēng)使灌漿工藝最大程度地契合工程特點(diǎn)。

（1）采用劈裂灌漿方式進(jìn)行灌漿時(shí)，劈裂現(xiàn)象必然會(huì)首先發(fā)生在載體中垂直最小主應(yīng)力的平面上。（2）劈裂灌漿可以采用數(shù)值法和曲線法來表示灌漿載體中發(fā)生水力劈裂的條件并判別其性質(zhì)。當(dāng)流量與水頭呈線性關(guān)系時(shí)，水在裂隙中呈層流狀態(tài)，灌漿載體中未發(fā)生水力劈裂；流量與水頭呈平方根函數(shù)時(shí)，滲流呈紊流狀態(tài)， 可能裂隙中發(fā)生了阻塞或裂隙中的充填料被壓密；當(dāng)流量的增長(zhǎng)高于水流的增長(zhǎng)時(shí)，表明滲流斷面已被擴(kuò)大，這是由于載體劈裂、裂隙充填物被沖走或裂隙變形等原因所致。（3）吸滲作用是將化學(xué)漿液對(duì)低透介質(zhì)的滲透，是由于漿液對(duì)載體的潤(rùn)濕能力和親和力，并用接觸角θ來表示漿液對(duì)載體的潤(rùn)濕。所以，當(dāng)θ>90°時(shí)，漿液是載體的潤(rùn)濕相，親和力F>0，具有吸滲作用；當(dāng)θ<90°，無吸滲作用，必須借助外加壓力來迫使?jié){液灌入。

3 結(jié)束語

綜上所述，水利水電工程施工中，鉆探與灌漿是非常重要的兩個(gè)施工環(huán)節(jié)，很大程度上制約著水利水電工程的施工質(zhì)量，鉆探施工中，首先要認(rèn)真了解巖層土質(zhì)情況，必要時(shí)還要取樣，然后根據(jù)分析結(jié)果制定合理的鉆探方案，確保鉆探工作的順利進(jìn)行。灌漿施工是一項(xiàng)復(fù)雜系統(tǒng)而又多變的綜合性較強(qiáng)的過程，不僅要有先進(jìn)的施工理念，還要根據(jù)工程結(jié)構(gòu)合理實(shí)施灌漿工藝操作，努力降低對(duì)環(huán)境的污染，同時(shí)還要嚴(yán)格控制工程費(fèi)用，相信通過合理制定工程預(yù)案，加強(qiáng)施工各個(gè)環(huán)節(jié)控制，水利水電工程可以得到更加科學(xué)、有效的建設(shè)，為其它水利水電工程的建設(shè)提供有價(jià)值的參考和借鑒。

參考文獻(xiàn)

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