水利工程中灌漿技術(shù)的應(yīng)用

夏曉君

摘要：當(dāng)前，全球變暖的現(xiàn)狀，使得極端氣候災(zāi)害出現(xiàn)更加頻繁。其中，水災(zāi)給人們的生產(chǎn)生活造成了極大的影響。因此，為了應(yīng)對洪水和特大洪水，世界各國都在興修水利工程。在此背景下，要修建出高質(zhì)量的水利工程，就必須利用先進(jìn)的施工技術(shù)，并將多種施工技術(shù)相互協(xié)調(diào)配合，以發(fā)揮其最大效益，從而使水利工程能夠真正服務(wù)民生和服務(wù)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：水利工程;灌漿技術(shù);應(yīng)用

一、基礎(chǔ)灌漿在水利工程中的應(yīng)用

灌漿施工技術(shù)是水利建設(shè)工程中極為重要的一個環(huán)節(jié)，在水利工程建設(shè)期間，所有施工都很結(jié)實，時間緊，施工需要很長時間。在保證施工質(zhì)量和進(jìn)度的前提下，將更好地利用灌漿技術(shù)，特別是根據(jù)不同的地質(zhì)情況，形成不同的環(huán)境因素，合理選擇灌漿技術(shù)。

表1基礎(chǔ)灌漿工藝

二、水利工程灌漿施工技術(shù)應(yīng)用分析

1.采用高壓旋噴形式灌漿

在水利工程中應(yīng)用高壓旋噴灌漿技術(shù)需要借助機(jī)械設(shè)備，并根據(jù)不同地區(qū)水利工程的實際地質(zhì)情況來選擇機(jī)械設(shè)備和鉆機(jī)設(shè)備。同時，要做好事先的準(zhǔn)備工作，待處理好準(zhǔn)備階段的工作后，選擇高壓泵對水泥漿進(jìn)行處理;在處理水泥漿的過程中，要考慮到鉆機(jī)噴嘴飛射容易出現(xiàn)的情況，以避免影響周圍環(huán)境。針對鉆機(jī)噴嘴容易飛出這一特殊情況，施工人員可根據(jù)水利工程灌漿施工的實際情況提高鉆機(jī)噴嘴的位置，以便抽出水泥漿液，從而防止污染周圍環(huán)境和破壞當(dāng)?shù)氐貙樱ＷC巖溶地區(qū)水利工程的建設(shè)質(zhì)量。

2.采用基礎(chǔ)形式灌漿

當(dāng)某地區(qū)的巖溶深度>50m時，高壓灌漿技術(shù)就會難以正常發(fā)揮作用。此時，選擇高壓灌漿技術(shù)，將無法將水泥漿液灌注到鉆孔中。針對此，可采取基礎(chǔ)灌漿施工技術(shù)，并結(jié)合水利工程建設(shè)所在地的實際地質(zhì)情況，編

制完善的灌注施工方案，采用科學(xué)合理、有效的基礎(chǔ)灌漿施工技術(shù)。值得注意的是，雖然基礎(chǔ)灌漿施工技術(shù)的效率比高壓灌漿施工技術(shù)的效率低，但其可以很好地處理深層巖溶的灌注問題，從而可以使填充物和水泥漿液充分融合，進(jìn)一步提升水利工程的綜合效益。

3.采用混凝土裂縫形式灌漿

由于混凝土裂縫病害會對工程的穩(wěn)定性和安全性造成重大影響，因此為了預(yù)防混凝土裂縫，提升水利工程的整體穩(wěn)定性，可采用化學(xué)灌漿的方式進(jìn)行灌漿作業(yè)，并借助壓泵等專業(yè)機(jī)械設(shè)備將水泥漿液勻速灌注到裂縫處，從而在完成修補(bǔ)裂縫的同時，提升水利工程的整體質(zhì)量。

三、具體工程應(yīng)用

1.帷幕灌漿

帷幕灌漿的施工流程主要有質(zhì)量檢查、漿液灌注、孔洞清洗、壓水試驗、開孔布設(shè)等，具體如下：

（1）灌漿孔開孔與布設(shè)。工程中，硬度強(qiáng)的合金或者金剛石鉆頭加回轉(zhuǎn)式鉆機(jī)屬于灌漿孔開孔與布設(shè)常用的施工設(shè)備，孔徑一般不大。灌漿孔布設(shè)時要符合相應(yīng)的質(zhì)量要求，控制設(shè)計孔位與實際布孔偏差不超過10cm;開孔深度、灌漿孔孔壁要符合設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，孔向準(zhǔn)確且孔壁平整。

（2）灌注前壓水試驗。正式開工前灌漿體裂縫或已布設(shè)的灌漿孔可能會出現(xiàn)塌陷、堵塞的現(xiàn)象，灌注之前通常需要利用水流沖洗清理，并保證灌漿時灌漿孔沉積的雜物厚度不超過0.2m。清洗灌注體裂隙時需用壓力水沖洗，控制壓力不超過1MPa，一般為灌漿壓力的80%，清洗至回水清澈。

（3）灌漿方法。帷幕灌漿施工時一般利用循環(huán)式灌漿，為了確保帷幕灌漿質(zhì)量較少選用純壓式灌漿，合理控制每層灌漿長度≤5m，施工過程中可以結(jié)合實際情況適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，調(diào)整幅度不超過±5m;控制孔底與射漿管距離≤0.5m，以保證上層孔壁不受射漿破壞。采用從上至下分段灌漿法時需要先灌注至層底高程0.5m以上，并將其作為灌漿塞封塞位置，以減少漏灌發(fā)生概率。帷幕灌漿必須按照加密內(nèi)插的灌注程序，單排灌注時要先布設(shè)導(dǎo)孔P，然后在兩個導(dǎo)孔中間按分序加密內(nèi)插的方式內(nèi)插1個Ⅰ序灌注孔;同理，在Ⅰ序孔與先導(dǎo)孔P中間內(nèi)插一道Ⅱ序孔，在Ⅱ序孔、Ⅰ序孔、先導(dǎo)孔P中間內(nèi)插一道Ⅲ序孔。若選用三排或兩排灌注法，應(yīng)遵循先兩邊后中間、先下游后上游的灌注原則。

（4）灌漿壓力。工程中，可以利用以下幾種方法確定帷幕灌漿壓力。①通過現(xiàn)場打設(shè)檢查孔、灌漿孔和定水頭灌水試驗來確定，以每分鐘注水量、水表讀數(shù)、壓水時間間隔、鉆孔直徑、試驗段長等參數(shù)確定;②引入流量Q、試驗段長度L、透水率Lu、灌漿壓力P，利用公式P=Lu×L/Q確定;③結(jié)合施工經(jīng)驗經(jīng)適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，確定符合工程實際的灌漿壓力。遵循先稀后濃的原則合理設(shè)計灌漿漿液濃度，以5∶1作為初始漿液水灰比，水灰比濃度隨灌漿過程的持續(xù)不斷增加至0.5∶1。然而，在壓力不斷增加入漿率不變或入漿率不斷減少灌漿壓濾不變的情況下，應(yīng)保持水灰比不變;若某濃度漿液灌注時長超過1h或者入漿量超過300L，但入滲率與灌漿壓力無明顯變化時要增加漿液濃度;入漿率>30L/min時可適當(dāng)增加漿液濃度。以細(xì)水泥將制作灌注漿液時，調(diào)整漿液濃度時不宜出現(xiàn)過大的變化幅度。

（5）封孔方法。在試水試驗確定灌漿壓力以及自上而下分段帷幕灌漿時，維持灌漿作業(yè)1h且入漿率0.4L/min以下的情況下可停止灌漿;此外，維持灌注作業(yè)1.5h且入漿率1L/min以下的情況下也可停止灌漿。

在試水試驗確定灌漿壓力以及自下而上分段帷幕灌漿時，維持灌注作業(yè)0.5h且入滲率在0.4L/min以下的情況下可停止灌漿;同時，維持灌注作業(yè)1h且入滲率在1L/min以下的情況下可停止灌漿。

（6）質(zhì)量檢查?？傮w上，可以從兩個方面入手檢驗檢測灌漿施工質(zhì)量。①依據(jù)施工過程數(shù)據(jù)記錄分析施工分序、時間控制、灌注量、灌漿壓力值情況，合理判斷是否達(dá)到停灌標(biāo)準(zhǔn);②采取壓水試驗檢查施工質(zhì)量，以總灌漿孔的10%作為布設(shè)的檢查孔數(shù)，將檢查孔設(shè)置在非正常地帶、地質(zhì)條件復(fù)雜的斷層或破碎帶、帷幕灌漿的中心線上。在完成灌漿施工的15d后按照規(guī)范流程開展檢查孔壓水試驗，有五點法或單點法兩種形式。

2.化學(xué)灌漿

（1）化學(xué)灌漿的特點。化學(xué)灌漿的漿液相對于其他灌漿材料其漿液存在一定的特點。①漿液的凝聚時間可通過配比調(diào)整有效地控制，所以具有較好的控制性;②漿液黏度低、混合均勻，其較好的流動性比較適用于微小縫隙的灌漿，化學(xué)灌漿可以適用于0.1mm以下的縫隙;③凝聚后的化學(xué)漿液可以形成滲透系數(shù)小、耐久性強(qiáng)、穩(wěn)定性高、有機(jī)花合體強(qiáng)大的結(jié)構(gòu)，具有明顯的防滲效果，比較適用于較高防滲要求的工程。然而，以高分子有機(jī)化合物為主要成分的化學(xué)漿液存在一定的毒性，一般適于環(huán)保要求的區(qū)域。

（2）化學(xué)漿液類型。一般地，常見的化學(xué)漿液有MMA類、EP類、PU類、XT類、C3H5NO類、Na2SiO3·9H2O類等類型。

（3）灌漿工序?？傮w上，帷幕灌漿施工工序與化學(xué)灌漿基本相同，具體如下：合理布設(shè)壓水試驗所需的試驗孔，然后結(jié)合設(shè)計要求布設(shè)灌漿孔，干燥處理裂縫并清理存在的渣土，最后埋設(shè)回漿與灌漿管道，完成灌漿口注水以及封口操作。

（4）灌漿方法。根據(jù)不同的配置方式，可把化學(xué)灌漿劃分成純液和混合液兩種灌漿方式。其中，純液灌漿是指分開存放、單獨運輸、按設(shè)計配比分別泵送兩種漿液，并在灌漿孔孔口均勻混合后泵送至預(yù)定灌漿孔段的方法。該方法具有復(fù)雜的施工過程，但能夠?qū){液比例實時調(diào)整，所以具有較強(qiáng)的適應(yīng)性?；旌瞎酀{是指按預(yù)先設(shè)定的配比，在儲漿桶內(nèi)均勻混合并泵送至設(shè)定灌漿孔段的方法。該方法具有漿液配比準(zhǔn)確、施工操作方便等優(yōu)點，但要及時的輸送已調(diào)配好的漿液，否則時間過長就會形成聚合導(dǎo)致無法灌漿。此外，對漿液比例進(jìn)行調(diào)整時，該方法利用余漿調(diào)整難度較大。

3.固結(jié)灌漿

（1）施工工藝。一般地，固結(jié)灌漿包括純壓式、循環(huán)式兩種方式，且總體上固結(jié)與帷幕灌漿存在相似的工藝流程。

（2）技術(shù)要求。固結(jié)灌漿孔的布設(shè)有三序或兩序兩種方式，布設(shè)過程中要符合分序加密內(nèi)插的原則。分段灌漿或從上至下分段鉆進(jìn)的方法一般適用于有特殊施工要求、地質(zhì)條件差、壓水試驗要求灌漿壓力≤3MPa或者灌漿孔深超過6m的灌漿，而全孔一次灌漿多適用于灌漿孔基<6m的部位，灌漿孔能夠?qū)崿F(xiàn)一步到位。灌漿前，可用80%的灌漿壓力（≤1MPa）沖洗裂隙，壓水試驗孔數(shù)取灌漿總孔數(shù)的5%，以灌漿量<0.4L/min并持續(xù)灌注0.5h作為灌漿結(jié)束的標(biāo)準(zhǔn)。在完成固結(jié)灌漿后要嚴(yán)格控制時間，并注重質(zhì)量檢查工作。灌漿結(jié)束27d、14d、3-7d時要實施靜彈性模量、巖體波速、壓水試驗，以合格率≥80%作為壓水試驗質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)，灌漿孔不合格孔

段要盡量保持分散，并且不超過設(shè)定值的50%。

四、施工方案1.抬動觀測裝備安裝與變形觀測

（1）抬動觀測裝置施工

為了觀測在鉆孔沖洗、壓水試驗、灌漿等過程中可能引起的巖體變形，固結(jié)灌漿、帷幕灌漿施工中需進(jìn)行抬動變形觀測。包括抬動孔的鉆孔、抬動變形觀測的埋設(shè)安裝及觀測、封孔等。固結(jié)灌漿根據(jù)混凝土蓋重厚度及施工部位確定抬動觀測孔布置。

1）底板等基礎(chǔ)部位的抬動變形觀測

底板等基礎(chǔ)部位的抬動觀測孔采用XY-2PC地質(zhì)鉆機(jī)配金剛石鉆頭進(jìn)行回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)，垂直孔，孔徑為Φ91mm，孔深根據(jù)各部位混凝土等蓋重厚度確定。

抬動觀測裝置安裝步驟如下：

①孔底部0.6m用0.5：1水泥漿充填，隨即在孔內(nèi)下置一根Φ25mm鋼管，距管底部0.6m處焊接對中圓形鋼板，鋼板上設(shè)置一橡膠塞（根據(jù)監(jiān)理人指示可采用更為有效的其它儀器）。

②在Φ25mm鋼管外套一根Φ70mm鋼管，鋼管底部與橡膠塞緊密接觸，用1：1油膏充填Φ70mm鋼管外壁與孔壁間的環(huán)狀間隙，充填段長各1m。其上用粉細(xì)砂充填Φ70mm鋼管外壁與孔壁間的環(huán)狀間隙，再在Φ25mm鋼管上端連接一根長25cm的橫向鋼管。

③在該孔附近30cm處的混凝土面（或基巖面）設(shè)置千分表固定裝置。

2）洞室邊墻和頂拱的變形觀測

洞室邊墻和頂拱的變形監(jiān)測孔采用YG-40液壓錨固鉆機(jī)鉆孔，孔徑Φ56mm?；鶞?zhǔn)桿采用DN10鋼管，外套Φ32mmPVC管。

2.抬動變形觀測

⑴設(shè)有抬動變形觀測的部位，其觀測孔臨近范圍內(nèi)的灌漿孔段在裂隙沖洗、壓水試驗（含物探測試孔的壓水試驗）及灌漿過程中均進(jìn)行觀測，將觀測成果報監(jiān)理人審查。

⑵單段抬動變形允許值暫定200μm。

⑶抬動變形觀測采用具有變形自動記錄及超值自動報警功能的觀測裝置，同時委派專人進(jìn)行連續(xù)觀測記錄，在裂隙沖洗、壓水試驗及灌漿等作業(yè)過程中，當(dāng)變形值接近變形允許值或變形值上升速度較快時，及時報告各工序操作人員采取降低壓力措施，防止發(fā)生抬動破壞。如施工中發(fā)現(xiàn)超過規(guī)定的允許值，立即停止施工，報告監(jiān)理研究處理措施。

⑷抬動變形觀測使用的千分表，經(jīng)常檢查，確保其靈敏性和準(zhǔn)確性。

⑸抬動變形觀測過程中，嚴(yán)格防止碰撞觀測裝置，保證在正常工作狀態(tài)下觀測，確保測試精度。

⑹灌漿工作結(jié)束后，抬動觀測孔按監(jiān)理人的要求進(jìn)行封孔處理。

結(jié)束語：

灌漿施工技術(shù)是水利工程建設(shè)中的重要施工技術(shù)之一，其具有加固地基、預(yù)防滲漏危害等優(yōu)點。對此，需綜合考慮水利工程所在地的實際情況，選擇恰當(dāng)?shù)墓酀{施工技術(shù)，在有效提升水利工程防滲性和整體穩(wěn)定性的同時，進(jìn)一步發(fā)揮水利工程的作用，從而為經(jīng)濟(jì)發(fā)展、民生服務(wù)以及生態(tài)保護(hù)做出貢獻(xiàn)。

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