新型智能灌漿技術(shù)在大壩施工中的應(yīng)用

林澤森

摘要：目前，隨著大型水利工程的不斷興起和地下基礎(chǔ)處理工程建設(shè)發(fā)展規(guī)模的不斷擴(kuò)大，灌漿技術(shù)在國內(nèi)外得到越來越廣泛的應(yīng)用。傳統(tǒng)的灌漿工藝在現(xiàn)代電子技術(shù)、光纖通訊技術(shù)、數(shù)字化進(jìn)程的影響下，只有朝著檢測智能化、控制數(shù)字化方向發(fā)展，才能有效利用新智能灌漿、壓水檢測系統(tǒng)，提高功效，確保灌漿檢測數(shù)據(jù)的真實(shí)、有效。文章主要分析新型智能灌漿技術(shù)在福建長泰枋洋水利樞紐工程大壩施工中的應(yīng)用，對(duì)施工過程進(jìn)行智能控制，以達(dá)到良好的施工效果，提高整體工程質(zhì)量，以供實(shí)踐參考。

關(guān)鍵詞：新型智能灌漿;大壩施工

福建長泰枋洋水利樞紐為廈門市第二供水水源工程，上存大壩最大壩高89.3米，正常蓄水位201米，總庫容為1.23億立方米，為大Ⅱ型水庫，是福建省重點(diǎn)項(xiàng)目，也是福建省近年來水利工程建設(shè)最大的項(xiàng)目。工程地質(zhì)條件十分復(fù)雜，施工難度大。智能灌漿系統(tǒng)是融合灌漿技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的高度集成設(shè)備。將傳統(tǒng)的人工配漿、人工調(diào)壓改為計(jì)算機(jī)控制自動(dòng)配漿、自動(dòng)調(diào)壓，有效降低了工作強(qiáng)度。將自動(dòng)配漿系統(tǒng)、自動(dòng)調(diào)壓系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合，以數(shù)據(jù)中心為核心，能夠自動(dòng)處理啟動(dòng)灌漿、升壓、變漿、結(jié)束灌漿，甚至能自動(dòng)處理一些常見的異常情況。實(shí)現(xiàn)了常態(tài)情況下的全自動(dòng)灌漿。新型智能灌漿、壓水檢測系統(tǒng)能同時(shí)在線檢測流量、壓力、水灰比、地層拾動(dòng)四個(gè)參數(shù)，根據(jù)實(shí)際情況，運(yùn)用宏觀呂榮法壓水和微灰比、地層拾動(dòng)四個(gè)參數(shù)，根據(jù)實(shí)際情況，運(yùn)用宏觀呂榮法壓水和微分壓水兩種方法檢測地層滲透性，在省內(nèi)灌漿、壓水參數(shù)過程檢測中尚屬首創(chuàng)。

一、傳統(tǒng)灌漿技術(shù)在水利工程大壩施工中存在的問題

（一）大壩主體灌漿施工主要分為四個(gè)步驟：分別是制漿、輸漿、配漿和灌漿。傳統(tǒng)灌漿施工中每個(gè)環(huán)節(jié)都需要人工操作和控制，對(duì)工人施工經(jīng)驗(yàn)、技術(shù)有很高的要求。依靠人工制漿，很難一次性配制出合格的水泥漿液，不僅導(dǎo)致漿液廢棄量的增加，同時(shí)也增加了人工成本，影響了施工效率。在灌漿過程中，需要專人專班專注各種監(jiān)測儀表的數(shù)據(jù)，一不留神就會(huì)忽略數(shù)字異常跳動(dòng)，錯(cuò)過糾正時(shí)機(jī)，影響灌漿的效果，甚至可能出現(xiàn)巖層或結(jié)構(gòu)物被破壞的現(xiàn)象，往往事倍功半。

（二）傳統(tǒng)灌漿系統(tǒng)對(duì)現(xiàn)場應(yīng)用條件要求較高，同時(shí)在壓力控制系統(tǒng)方面仍存在高壓閥門故障率高、灌漿壓力“速降緩升”的問題，現(xiàn)場要根據(jù)灌漿情況進(jìn)行靈活控制，對(duì)設(shè)計(jì)方案、材料性能和控制難度要求較高。

為了克服以上難題，長泰枋洋水利樞紐工程利用新型人工智能灌漿技術(shù)持續(xù)探索新技術(shù)新工藝，有效提高工程質(zhì)量。

二、新型灌漿技術(shù)在水利水電工程大壩施工中的重要性

基礎(chǔ)處理是水利水電工程大壩施工過程中不可或缺的一項(xiàng)技術(shù)，隨著科技時(shí)代的發(fā)展，“新型智能灌漿”這項(xiàng)新技術(shù)在大壩施工過程中的重要性日益凸顯。主要表現(xiàn)在一下幾個(gè)方面：

（一）通過智能灌漿系統(tǒng)，提升了灌漿作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化，實(shí)現(xiàn)了精細(xì)操作、嚴(yán)格控制，更有效的保證了施工質(zhì)量，使得在工程質(zhì)量上精益求精、追求卓越成為可能。

（二）通過智能灌漿系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了灌漿環(huán)節(jié)自動(dòng)化、工藝控制智能化、設(shè)備高度信息和網(wǎng)絡(luò)化，是智能技術(shù)在灌漿施工領(lǐng)域的一次創(chuàng)造性應(yīng)用，顯著提高了灌漿行業(yè)的智能化水平，同時(shí)極大的減輕了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。

（三）通過智能灌漿的精細(xì)化控制，按需靈活配漿，極大減少了灌漿過程中漿液的浪費(fèi)，有效降低了材料成本，提高了灌漿材料的利用率，減少了污水排放量，實(shí)現(xiàn)了綠色節(jié)能的效果。

（四）通過智能灌漿的精細(xì)化控制，施工方改變了傳統(tǒng)水泥灌漿施工現(xiàn)場“臟、亂、差”的面貌，通過采用智能灌漿系統(tǒng)，優(yōu)化了現(xiàn)場施工環(huán)境，為文明施工創(chuàng)作了有利條件。

（五）通過智能灌漿系統(tǒng)有效減少了人為的干預(yù)，實(shí)現(xiàn)了隱蔽工程陽光作業(yè)。

三、新型智能灌漿技術(shù)在水利水電工程大壩施工中的要點(diǎn)

（一）鉆孔施工

智能鉆孔技術(shù)首先需要進(jìn)行的工作就是孔位測放，將鉆機(jī)的位置進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。首先采用儀器進(jìn)行孔位測放，將防線引點(diǎn)進(jìn)行合理的設(shè)置，然后進(jìn)行孔位測放與鉆研施工，再借助GPS儀器定位技術(shù)對(duì)孔位進(jìn)行標(biāo)注，鉆孔位置必須精準(zhǔn)確定。在開孔施工作業(yè)前，需要將鉆機(jī)平臺(tái)用液力進(jìn)行固定，并且利用水平尺對(duì)鉆機(jī)底座位置以及高度進(jìn)行校準(zhǔn)和檢測。其次，進(jìn)一步檢查攢積平臺(tái)的穩(wěn)定性及牢固性，利用固定螺栓進(jìn)行固定，最后對(duì)鉆機(jī)平臺(tái)的鉆孔以及立軸和天車的位置進(jìn)行檢查校核，只有這三者之間都處于同一線內(nèi)，才可對(duì)混凝土蓋板層進(jìn)行鉆孔，然后將孔口管進(jìn)行埋設(shè)。

（二）壓水試驗(yàn)

在進(jìn)行灌漿施工時(shí)，為了能夠?qū)︺@孔巖石的實(shí)際滲透情況進(jìn)行全面的了解和掌握，壓水試驗(yàn)在灌漿施工正式進(jìn)行之前是必不可少的。壓水試驗(yàn)也就是利用水的壓力對(duì)壓水量與壓水時(shí)間的關(guān)系進(jìn)行分析，并且通過特定的計(jì)算方式將巖石的壓水特性計(jì)算出來，然后對(duì)比壓水特性，將巖石的具體滲漏情況進(jìn)行有效地分析。

壓水試驗(yàn)?zāi)K的主要功能：系統(tǒng)將實(shí)時(shí)測量的壓力、流量等信號(hào)顯示并打印，根據(jù)灌漿規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)自動(dòng)判斷試驗(yàn)是否結(jié)束，試驗(yàn)結(jié)束后根據(jù)需要打印壓水曲線。

壓水試驗(yàn)開始時(shí)，需要輸入的施工參數(shù)：部位、排序號(hào)、孔號(hào)、孔口高程、設(shè)計(jì)孔深、孔徑、段位、壓水實(shí)驗(yàn)開始時(shí)間、初始?jí)毫?、壓水模式（單點(diǎn)法還是五點(diǎn)法）。壓水試驗(yàn)中需要測量的物理信號(hào)：實(shí)際壓力和實(shí)際流量，同時(shí)由實(shí)測的壓力和流量傳感器算出累計(jì)量和呂榮值。

（三）智能灌漿施工

智能灌漿技術(shù)在水利工程大壩施工過程中需要對(duì)灌漿方式以及灌漿順序進(jìn)行合理的選擇。通常情況下，主要有純壓式灌漿和循環(huán)式灌漿這兩種灌漿方式，手純壓式灌漿主要是指對(duì)鉆孔或者是巖石裂縫進(jìn)行灌漿時(shí)，只是單純的把漿液灌入其中，不涉及到使?jié){液返回地面然后進(jìn)行循環(huán)，因此，在大裂縫的巖層中比較適合這種灌漿方式?？卓谘h(huán)和孔內(nèi)循環(huán)都屬于循環(huán)式灌漿，采用這種灌漿方式能夠在一定程度上使?jié){液始終都能維持流動(dòng)狀態(tài)，因此可以將顆粒沉淀明顯減少，而灌漿質(zhì)量也能夠不斷提高。

四、智能灌漿技術(shù)在水利水電工程大壩施工中的具體應(yīng)用

福建長泰枋洋水利樞紐的智能灌漿系統(tǒng)利用人工智能、大數(shù)據(jù)、工業(yè)5G等新興技術(shù)，通過三維地質(zhì)建模、灌漿過程信息收集和地質(zhì)與施工多維信息系統(tǒng)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析研判，制定不同地層條件下的灌漿最優(yōu)施工方案，讓灌漿參數(shù)精準(zhǔn)適應(yīng)不同地質(zhì)條件。同時(shí)，通過自動(dòng)化和人工智能減少灌漿過程中的人為干預(yù)，從而精準(zhǔn)控制灌漿全過程（如圖一）。

（一）大吸漿量灌注技術(shù)

由于水利水電工程的性質(zhì)具有特殊性，所以在施工過程中非常容易受到各種外部環(huán)境因素的影響，特別是外部地質(zhì)情況對(duì)其影響非常大，不僅會(huì)使泥漿的凝結(jié)時(shí)間延長，而且會(huì)對(duì)其基礎(chǔ)底部帶來一定程度上的沖擊，使得施工成效不能得到有效地保證。因此，在實(shí)際的水利水電工程大壩施工過程中，需要對(duì)灌漿技術(shù)方法進(jìn)行正確的選擇，尤其是對(duì)泥漿的流動(dòng)進(jìn)行嚴(yán)格的控制，使其能在合理的范圍內(nèi)進(jìn)行流動(dòng)，與此同時(shí)，要不斷的增加灌漿量，采用限制吸漿的方式將泥漿流速進(jìn)行合理的控制，這樣在可以控制的范圍之內(nèi)就有助于泥漿的順利凝結(jié)。在對(duì)灌漿施工技術(shù)進(jìn)行實(shí)際操作時(shí)，需要進(jìn)合理的控制與調(diào)整泥漿組分與水灰比例，并對(duì)外加劑的填入方式進(jìn)行適當(dāng)?shù)母?，進(jìn)而對(duì)泥漿的凝結(jié)速度進(jìn)行有效地控制。除此之外，還可以對(duì)間歇灌注方法進(jìn)行嘗試，把控灌漿的全過程，一般情況下控制在2～6小時(shí)的間隔時(shí)間比較適宜，當(dāng)其達(dá)到相應(yīng)的凝固強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)后，再進(jìn)行掃孔并且要重復(fù)進(jìn)行灌注。

（二）漏水通道灌漿技術(shù)

水利水電工程大壩施工不僅難度大而且也比較復(fù)雜，在施工過程中外部地質(zhì)條件對(duì)其影響非常大，還極有可能出現(xiàn)多種不可控的因素，引發(fā)一系列的安全問題，比如會(huì)出現(xiàn)漏水或者滲水問題等。所以在實(shí)際的施工過程中需要對(duì)漏水結(jié)構(gòu)進(jìn)行破壞，使其能夠在原有的位置灌漿，這時(shí)就需要采用爆破施工方法進(jìn)行施工。但是爆破施工方式對(duì)于其他部位的工程施工質(zhì)量會(huì)產(chǎn)生一定程度上的影響，進(jìn)而會(huì)加大整體的施工難度，此外，這種施工方式還會(huì)產(chǎn)生非常高的成本。在這樣的背景下，就可以嘗試應(yīng)用膜袋關(guān)鍵技術(shù)，用尼龍袋、聚丙烯材質(zhì)袋等填充配料，進(jìn)行灌漿堵漏。在對(duì)填充配料進(jìn)行選擇時(shí)，采用大粒徑砂礫石就是最佳的選擇，在實(shí)際的操作過程中配合使用雙槳灌漿技術(shù)，這樣既能使不同管道所灌入的泥漿和速凝劑在混合器內(nèi)進(jìn)行充分混合，進(jìn)而同時(shí)流入灌注區(qū) ，使其防滲防漏效果能夠被強(qiáng)化，進(jìn)而對(duì)漏水點(diǎn)能夠有效控制。

（三）接縫灌漿施工技術(shù)

在實(shí)際的灌漿技術(shù)應(yīng)用過程中，需要對(duì)壩體施工的具體要求進(jìn)行綜合性的考量，尤其要注意壩體接縫灌漿的水泥組分以及數(shù)你化學(xué)指標(biāo)（如圖一和圖二），在其合理的范圍內(nèi)進(jìn)行使用，進(jìn)而能夠選擇出更具針對(duì)性的灌漿技術(shù)，以確保整體的施工質(zhì)量。

五、結(jié)束語

綜上所述，水利水電工程作為一項(xiàng)民生工程，其工程施工質(zhì)量對(duì)于水利水電事業(yè)的發(fā)展以及國家社會(huì)的長治久安緊密相連，而且還對(duì)國家的整體能源結(jié)構(gòu)有著一定程度上的影響?，F(xiàn)階段我國的水利水電工程項(xiàng)目建設(shè)不僅在規(guī)模上不斷的擴(kuò)大，而且還提出了更高的要求，尤其是提高了對(duì)大壩整體施工的要求，使得大壩施工的防滲性能更強(qiáng)，防震效果也要不斷的加強(qiáng)，為此就需要科學(xué)合理的應(yīng)用灌漿技術(shù)。長泰枋洋水利樞紐工程智能灌漿技術(shù)瞄準(zhǔn)國家信息化融合創(chuàng)新的戰(zhàn)略要求，契合行業(yè)工程數(shù)字化、智能化的發(fā)展方向，對(duì)灌漿隱蔽工程的質(zhì)量保證、改善作業(yè)人員工作條件、提高工作效率、節(jié)約資源和降本增效具有重要意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]趙思伙.關(guān)于水利水電工程大壩施工中灌漿技術(shù)的探討[J].中國房地產(chǎn)業(yè)，2020，（9）：230-230.

[2]張軍.水利水電工程大壩施工中的灌漿技術(shù)應(yīng)用探討[J].農(nóng)村實(shí)用技術(shù)，2020，（4）：189-189.

[3]王力.水利水電工程水庫大壩壩基固結(jié)灌漿施工技術(shù)研究[J].中國室內(nèi)裝飾裝修天地，2020，（6）：368-368.

[4]夏操.水利水電工程灌漿施工技術(shù)的有效性研究[J].散裝水泥，2019，No.201（4）：37-38+72.