芻議水利工程施工中基礎(chǔ)灌漿技術(shù)應(yīng)用及灌漿材料選擇

□熊 明（江西省水利水電建設(shè)有限公司）

0 引言

水利工程建設(shè)近些年的發(fā)展十分迅速，工程規(guī)模和跨度越來越大，施工環(huán)境越來越多元復(fù)雜。利用基礎(chǔ)灌漿技術(shù)，可以十分有效地解決水利工程施工中的相關(guān)問題，強(qiáng)化施工質(zhì)量。故而，探究水利工程施工中基礎(chǔ)灌漿技術(shù)的應(yīng)用顯得尤為重要。

1 基礎(chǔ)灌漿技術(shù)

所謂基礎(chǔ)灌漿就是在施工地層中，使用特定的灌漿材料通過灌注機(jī)械將其注入到巖石、孔縫、溶洞、地層等環(huán)境中，強(qiáng)化這些結(jié)構(gòu)的整體性，提升其防滲防漏性能，提高其承載性能，保證施工順利進(jìn)行。常用的灌漿技術(shù)主要有全孔灌漿、分段灌漿以及綜合灌漿。

1.1 全孔灌漿

又可以稱為全孔一次灌漿，其是一種最為基礎(chǔ)也是最為簡單的一類基礎(chǔ)灌漿施工技術(shù)。在實(shí)際施工過程中，通過定位好的灌漿孔，利用灌漿設(shè)備直接進(jìn)行鉆進(jìn)，在鉆進(jìn)位置達(dá)到預(yù)定深度的時候，就可以直接實(shí)施灌漿。這種直接鉆進(jìn)的灌漿模式，需要一次性完成灌漿過程。這種方法雖然簡單易操作，但是卻存在著適用范圍不大、孔深制約嚴(yán)重以及灌漿效果一般等問題，在實(shí)際施工中，對巖土結(jié)構(gòu)具有較高的要求。

1.2 分段灌漿

可以分為自上而下分段和自下而上分段兩種模式。自上而下分段就是在完成鉆孔之后，對鉆孔分段，每一段的長度一般處在三到五米范圍內(nèi)。進(jìn)行灌漿時，先對上段孔段進(jìn)行灌漿，在上段孔段灌漿穩(wěn)定凝固之后，才能展開后續(xù)灌漿。這種灌漿模式的灌漿結(jié)果質(zhì)量很高，適用于許多地質(zhì)巖層條件較差的區(qū)域。而自下而上分段就剛好和自上而下相反，其先對下段進(jìn)行灌漿，然后對其進(jìn)行水壓試驗(yàn)，在試驗(yàn)結(jié)果滿足要求之后，才能對上一段展開灌漿。自下而上的分段灌漿施工技術(shù)工作量小、操作簡單，但是操作控制卻十分嚴(yán)格，只有處在正確范圍內(nèi)才能達(dá)到預(yù)期的灌漿效果。

1.3 綜合灌漿

綜合灌漿就是聯(lián)合采用多種灌漿方式進(jìn)行施工的技術(shù)。由于水利工程的施工環(huán)境大多比較復(fù)雜，許多施工地層的巖層結(jié)構(gòu)整體性不高，比較脆弱和松散，容易在施工過程中發(fā)生崩落。而單一的灌漿方式又無法切實(shí)解決這些問題時，就需要綜合采用多種灌漿方式進(jìn)行施工，以便更好地控制施工質(zhì)量。比如升鐘水庫在進(jìn)行改建加固施工時，就采用了綜合灌漿技術(shù)，對施工地層進(jìn)行了灌漿加固，保證了后續(xù)施工進(jìn)度和安全。

2 灌漿材料選擇對基礎(chǔ)灌漿技術(shù)的作用

2.1 化學(xué)材料

通過化學(xué)藥劑制作而成的灌漿材料具有良好的流動性，能夠從十分細(xì)小的孔隙進(jìn)行灌注，還可以根據(jù)實(shí)際施工需求調(diào)節(jié)化學(xué)灌漿材料的凝結(jié)時間?；瘜W(xué)灌漿材料通?？梢苑譃橛袡C(jī)和無機(jī)兩種，有機(jī)材料主要是各類高分子材料，比如環(huán)氧樹脂、聚氨酯和丙烯酰胺等；而無機(jī)材料主要是以硅酸鈉為原料的各種材料，通常稱這一類材料為硅化灌漿材料。

利用環(huán)氧樹脂作為灌漿材料時，其主要是以環(huán)氧樹脂作為核心，通過添加一定量的增韌劑、稀釋劑以及固化劑進(jìn)行混合制成的。環(huán)氧樹脂在成型之后具有良好的粘結(jié)力和穩(wěn)定性，可以作為補(bǔ)強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)的主要材料。對于一些高強(qiáng)度要求的結(jié)構(gòu)，主要是使用環(huán)氧樹脂進(jìn)行灌漿來達(dá)到施工目的。

聚氨酯又可以稱為氰凝，主要是通過促進(jìn)劑、聚醚以及氰酸酯按照一定比例配置而成的。使用聚氨酯作為灌漿材料時，一般通過單液灌注進(jìn)行，在遇到水后可以發(fā)出氣體并生成凝膠，這可以使灌漿液體膨脹滲透，對施工對象形成二次滲透。

使用丙烯酰胺作為灌注材料時，其又可以被稱為丙凝，是以三乙醇胺、甲醛以及鐵氰化鉀等化學(xué)物質(zhì)作為輔助劑。促使丙烯酰胺形成灌注材料。在施工灌注過程中，通常是把原料和氧化劑制成溶液同時灌注。丙烯酰胺具有很低的黏度，可以灌注到較深的縫隙處，達(dá)成優(yōu)良的堵漏效果。

硅化灌漿材料一般有單液法和雙液法兩種灌注模式，單液法適用于黃土砂質(zhì)類土層施工，使用強(qiáng)度和粘度都較低的漿液灌注；雙液法適用于滲透系數(shù)較高的砂質(zhì)土層，在灌注時先灌注硅酸鈉溶液，再灌注氯化鈣溶液，兩種溶液在化合后可以表現(xiàn)出較高的強(qiáng)度。

2.2 固粒材料

固體灌漿材料主要是水和固體顆粒混合而成的，其制備簡單、施工方便、成本低廉、固結(jié)防滲性能良好，具有廣泛的應(yīng)用空間。常用的固粒灌漿材料主要有水泥黏土、水泥粉煤灰、水泥漿以及粘土漿四類。

水泥黏土漿液集合了粘土漿的成本低廉和穩(wěn)定性好以及水泥漿強(qiáng)度高的特點(diǎn)，具有較為廣闊的使用空間。此外。還可以調(diào)整粘土和水泥的配比，以便適應(yīng)不同的施工需求。

水泥粉煤灰則是把水泥、粉煤灰以及凝膠混合制作形成的漿液，其具有良好的流動性和穩(wěn)定性，應(yīng)用范圍逐漸廣泛。

水泥漿是灌漿施工中使用最多的材料，其施工便捷、強(qiáng)度較高、結(jié)膠性好，適用于低滲透系數(shù)和大縫隙的巖層施工。為了減少水泥漿的變形收縮，通常可以加入砂子來增加水泥漿的粘結(jié)力，減少水泥漿的流失。

粘土漿是使用時間最長的一類灌漿材料，雖然其成本和穩(wěn)定性都極具優(yōu)勢，但是由于粘結(jié)度和強(qiáng)度都比較低，因此通常只是用于臨時施工，不做長期使用。

3 基礎(chǔ)灌漿技術(shù)在水利工程施工中的實(shí)際應(yīng)用

3.1 基礎(chǔ)灌漿技術(shù)在水利工程巖溶地區(qū)的施工應(yīng)用

巖溶地區(qū)是水利工程施工過程中經(jīng)常遇見的施工地質(zhì)，因此探討灌漿技術(shù)在巖溶地區(qū)的施工應(yīng)用具有積極作用。在巖溶地區(qū)，一般采用高壓灌漿方法進(jìn)行灌漿施工。通過高壓水泥漿對施工地區(qū)進(jìn)行灌漿施工，增加其密實(shí)度，使其具有可觀的防滲性能。而在水利工程施工中的巖溶地區(qū)，一般可以采用高壓旋噴基礎(chǔ)灌漿技術(shù)。高壓旋噴需要鉆機(jī)具有良好的鉆透性能，能夠鉆入較深的地層。在鉆機(jī)的鉆頭處安裝噴嘴，在泵作用下，水泥漿噴射而出，破壞原有的土層結(jié)構(gòu)，形成新的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。鉆頭在鉆進(jìn)過程中需要保持旋轉(zhuǎn)，以促進(jìn)土層破壞部分和灌注水泥漿能夠進(jìn)行充分?jǐn)嚢?，進(jìn)而形成堅(jiān)固的柱狀物，對水利工程的地基形成有效加固。

比如，某水庫進(jìn)行壩體防滲施工，其壩體最高處為13.50 m，全長約300 m，頂面寬度為4.10 m。由于壩體地層處于云母片巖，存在風(fēng)化情況。土層4.50 m深度以上結(jié)構(gòu)松散，屬于回填雜土層；在4.50～9 m深度之間具有一定壓縮性，屬于粉質(zhì)粘土；而在9～16 m深度之間，存在一定程度滲漏，屬于中粗砂粘質(zhì)層。在其施工中，就可以使用高壓旋噴灌漿進(jìn)行施工，其鉆進(jìn)深度應(yīng)該在基巖下1～1.50 m，孔距在1.50 m，水泥漿比重＞1.50，提升速度在8～12 cm每分鐘，泵壓保持在0.30 MPa之下，氣壓維持在0.40～0.60 MPa之間。在施工過程中，為了控制施工質(zhì)量，需要處理好兩個方面的問題：一是處理好成孔傾斜，在鉆進(jìn)過程中要保持鉆機(jī)垂直度，根據(jù)鉆進(jìn)情況進(jìn)行不斷調(diào)整，使垂直度的誤差保持在千分之一的范圍內(nèi)；在鉆進(jìn)過程中，感受到地層條件出現(xiàn)明顯變化時，需要降低鉆進(jìn)速度。二是處理鉆孔漏漿，可以適當(dāng)加大泥漿比重，將其從1.50提升至2；在鉆進(jìn)孔口出現(xiàn)該問題時，應(yīng)該停止鉆進(jìn)，將鉆桿拔出，使用粉質(zhì)粘土制成土球?qū)︺@孔進(jìn)行填充，搗實(shí)之后再進(jìn)行鉆進(jìn)。

3.2 基礎(chǔ)灌漿技術(shù)在水利工程嚴(yán)重漏水中的施工應(yīng)用

水利工程在施工過程中，嚴(yán)重漏水的情況是比較常見的。根據(jù)實(shí)際施工經(jīng)驗(yàn)來說，出現(xiàn)嚴(yán)重漏水問題的原因通常是對水利工程選址不恰當(dāng)導(dǎo)致的。在選址過程中，由于沒有全面地對施工地質(zhì)條件進(jìn)行全面勘察，導(dǎo)致在一些容易發(fā)生漏水事故的地段進(jìn)行施工。在遇到嚴(yán)重漏水問題時，采用常規(guī)灌漿施工技術(shù)的成本較大，而且效果不好，需要采用更加貼合實(shí)際的灌漿施工方式。模袋灌漿就是處理這類問題的良好辦法，由于模袋耐磨性很好，通過模袋相互擠壓，就可以有效降低模袋中漿液含漿量，強(qiáng)化模袋中水泥漿的凝結(jié)速度。不僅如此，在模袋的約束下，水泥砂石很難從模袋中發(fā)生流失，可以發(fā)揮出良好的溶度阻塞效果。例如，在某排灌站施工時，前池施工時發(fā)生了嚴(yán)重的漏水問題，其前池長12000 mm、寬5000 mm、高2500 mm。由于排灌站前池的作用只是引水，因此不適宜利用常規(guī)的灌漿法進(jìn)行堵漏施工。在這種情況下，利用模袋灌漿進(jìn)行堵漏施工就顯得很合理了。一般需要根據(jù)漏水范圍確定合理的施工面積，再制定灌漿漿液配比，級配比要根據(jù)實(shí)際情況確定，漿液材料一般使用沙土、砂石等混合配置。

4 結(jié)語

基礎(chǔ)灌漿施工技術(shù)在水利工程中具有十分重要的作用，可以發(fā)揮出多方面的作用。在水利工程施工過程中，需要根據(jù)實(shí)際施工情況選擇合理的基礎(chǔ)灌漿施工技術(shù)，以便能夠在最小的投入下最好地解決問題。

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