水利水電工程水泥灌漿施工技術(shù)的有效性研究

陳文超

（安徽省水利水電工程建設監(jiān)理中心，安徽 合肥 230000）

0 引言

水利水電工程關(guān)系到人們的日常生活與社會的發(fā)展，比如電力供應、農(nóng)業(yè)灌溉、生態(tài)環(huán)保建設等，都與之存在直接的關(guān)系。合理組織水利水電工程的施工，是確保工程項目穩(wěn)定運行的關(guān)鍵。灌漿是通過設備將漿液傳輸?shù)降鼗严?、斷層破碎帶或者自身存在裂縫的工程結(jié)構(gòu)部分，保證其達到整體性標準，消除質(zhì)量、安全隱患，提高工程安全性。因此，灌漿施工是水利水電工程常見技術(shù)，應用效果好，實踐價值高[1]。

1 灌漿施工的作用

1.1 壓密作用

漿液灌入環(huán)節(jié)會給地層造成較大的擠壓力，然后保證整個結(jié)構(gòu)的密實度提升，力學性能滿足要求。

1.2 充填作用

灌注完成后漿液會形成結(jié)石填充孔隙，達到充填效果的要求。

1.3 固化作用

漿液與地下土層發(fā)生化學反應，組合成為整體結(jié)構(gòu)，一般是性能較高的“類巖體”結(jié)構(gòu)。

1.4 粘合作用

漿液屬于膠凝物質(zhì)，其填充到有裂隙的建筑結(jié)構(gòu)中粘合性較強，總體承載效果較好。

2 灌漿施工技術(shù)要點分析

2.1 鉆孔施工

灌漿孔的制作主要是通過回轉(zhuǎn)式鉆機進行，如果孔深在10m以內(nèi)，也可以通過風鉆或者架鉆的方法進行。在該環(huán)節(jié)中，需要注意下述幾個問題：首先孔斜率的問題。水利工程的施工中，孔垂直度要求較高，所以灌漿孔鉆孔階段，通常要保證鉆孔垂直度合格，這樣可以讓漿液填充后結(jié)構(gòu)性能更高，且沒有返漿的問題。其次，鉆孔施工順序控制。灌漿施工環(huán)節(jié)，不管是帷幕灌漿，還是固結(jié)灌漿施工，都要做好鉆孔順序的控制，嚴格按照灌漿施工工藝進行，根據(jù)一序孔、二序孔、三序孔的順序進行，后序孔作為前序孔的檢查孔，做好質(zhì)量管控，消除質(zhì)量問題。最后，按照工藝進行壓水試驗，監(jiān)測吸水率參數(shù)，保證其符合設計標準[2]。

2.2 鉆孔沖洗及壓水試驗

灌漿孔利用風水聯(lián)合沖洗或者導管通入大流量水流的方式?jīng)_洗處理，保證沖洗徹底。裂隙沖洗根據(jù)地層條件進行，一般都會做好灌漿試驗分析。沖洗壓力非常的重要，保證其滿足沖洗的標準，即沖洗合格等。裂隙沖洗應該在回水澄清后10min結(jié)束，并且總體沖洗時間保證單孔在30min以內(nèi)，穿孔不超過2h?；厮绻荒苓_到澄清的標準，應該持續(xù)沖洗作業(yè)，內(nèi)部殘留沉積物厚度控制在20cm以內(nèi)。

2.3 灌漿方式選擇

目前主要有如下兩種灌漿方式可供選擇：

純壓灌漿：該方式就是把泥漿加壓直接灌入到成孔內(nèi)，并未進行循環(huán)，一般使用到裂隙相對大的巖層結(jié)構(gòu)或者孔深較大時，深度在12m以內(nèi)。在灌注施工中，應用濃度較高的泥漿進行施工，會產(chǎn)生一定的質(zhì)量問題，比如無法灌入到細小裂隙空間內(nèi)，很難達到設計要求，質(zhì)量問題明顯。

循環(huán)灌漿：該灌漿施工方式包含孔口循環(huán)與孔內(nèi)循環(huán)兩種，一般在孔口位置上進行泥漿循環(huán)叫做孔口循環(huán)，也可以稱之為純壓循環(huán)。而孔內(nèi)循環(huán)是利用內(nèi)外兩個導管開展循環(huán)，將漿液直接返出到孔外。循環(huán)灌漿作業(yè)能夠保證泥漿在孔內(nèi)流動順暢，提升灌漿施工效果。

2.4 灌漿順序控制

灌注的順序可以分為：一次性灌注；上而下分段灌注；下而上分段灌注。

一次性灌注：就是一次性鉆入到規(guī)定深度，然后開展整體性灌漿施工，該方式一般為孔深10m以下的情況，且透水問題不嚴重，否則就要實施分段灌注。

上而下的灌注：該方式灌漿施工壓力較大，灌漿質(zhì)量合格，能夠防止發(fā)生事故問題。一般使用到巖層發(fā)育明顯或者破碎明確的情況下，效果比較好。孔深度在3-5m的情況下，實施沖水和灌漿施工，在漿液凝固后可以進行后續(xù)作業(yè)施工。

下而上的灌注：該方法采取的是分段灌漿施工作業(yè)方式，單次灌漿施工長度為3～5m左右，灌注施工環(huán)節(jié)可以利用分段塞孔的方式分隔處理，下段部分施工后開始上段施工，效率較高、成本較低[3]。

圖1 帷幕灌漿施工圖

3 灌漿施工質(zhì)量控制措施

3.1 灌漿壓力控制

灌漿壓力控制包含如下兩種方式：一次性升壓法，應用到裂隙發(fā)育不明顯、透水量小、巖石硬度較高的情況下，這種方式灌漿施工，需要在短時間內(nèi)就將灌漿壓力提升到標準壓力，然后再漿液累計吸漿量達到規(guī)定要求后進行漿液配比制作，并且逐級進行濃度的提升，保證單位吸漿量在逐步的減小，直到最終灌漿施工完成；分段升壓灌漿：該方法一般應用到滲水嚴重、吸漿量較大的情況下，通?？梢苑殖蓭讉€階段進行灌漿施工，逐步把壓力提升到標準值。在某一級壓力灌漿施工環(huán)節(jié)，如果單位吸漿量超出了規(guī)定的限度，應該在降低一級壓力之后才能開始繼續(xù)灌漿施工，通常來說，壓力分級應該比較少，分為兩個或者三個階段為最佳。

3.2 泥漿濃度的調(diào)整

泥漿濃度使用灰水比參數(shù)表示，通過水與干料的比例可以做出調(diào)整。在工程實施中，結(jié)合不同巖層條件所產(chǎn)生的縫隙尺寸來確定泥漿粘稠度參數(shù)，以結(jié)構(gòu)性能合格為標準。因此，灌注作業(yè)環(huán)節(jié)，需要考慮到條件變化選擇合適的粘稠度參數(shù)。粘稠度的調(diào)整是根據(jù)吸漿量、灌注壓力進行設定，下述幾種情況為調(diào)整的標準：（1）灌注總量固定。在相同灌注壓力下，某個粘稠度的泥漿灌入重量超出設計要求，而灌注壓力與灌注環(huán)節(jié)的吸漿率并未存在明顯變化，可以適當增大粘稠度。（2）灌注速度固定。在某個規(guī)定時間范圍內(nèi)，壓力固定之下，確定泥漿總量超出標準時應該適當增大泥漿濃度。（3）灌注總量與吸收率固定。灌注壓力固定，吸收率超出設計要求，可以適當增加粘稠度，一般灌注總量為600～800升。

3.3 灌漿漿液流量控制

正式施工環(huán)節(jié)，漿體密度粘稠度要合理控制，粘稠度過高會造成板體孔隙無法全部填滿，而粘稠度過小，干縮性較高，需要加入膨脹劑以避免發(fā)生干縮問題。漿體流動速度尤為關(guān)鍵，其主要影響可灌性，速度越小，則表示可灌性較低；速度越大，可灌性越好。因為當前的灌漿工藝規(guī)范并不明確，所以要考慮到預制梁的壓漿施工經(jīng)驗做出對比分析，然后做好漿體流動速度控制。進行綜合性分析，確定合適的流動速度才能提高施工效果，這是保證施工質(zhì)量的關(guān)鍵所在[4]。

3.4 灌漿完成和處理

灌漿完成的判定根據(jù)就是吸收量、灌注時間方面，一般應該在規(guī)定時間、壓力的基礎(chǔ)之下固定灌漿量，且吸收率沒有發(fā)生明顯的變化，就可以確定灌漿施工完成。然后按照要求進行審核檢查，且根據(jù)技術(shù)標準做封孔處理。

3.5 質(zhì)量檢驗

因為灌漿為隱蔽性功能，所以在竣工之后進行必要的質(zhì)量檢驗，以保證其符合工程的要求。（1）孔的設置檢測，一般采用鉆芯法進行，可以實施固結(jié)與帷幕灌漿質(zhì)量觀察，觀察膠結(jié)的狀態(tài)，對于所有檢查孔進行壓水試驗，帷幕灌漿過程需要檢查孔數(shù)，抽取10%的灌漿孔檢查，孔徑在110mm以上。固結(jié)灌漿的情況根據(jù)5%實施檢測，在可能出現(xiàn)問題的位置進行檢查，孔徑在l40mm以上。（2）對于施工原始記錄進行檢查，了解灌漿技術(shù)資料。（3）壓水試驗檢查，嚴格控制操作規(guī)程進行，分階段開展壓力試驗。在實驗前，按照設計水頭壓力進行孔的沖洗處理，各個階段水試驗結(jié)束后開始進行。

4 灌漿技術(shù)在水利水電大壩施工中的應用

當前技術(shù)發(fā)展速度非常快，水利水電工藝水平得到很大的提升，水工大壩規(guī)模逐步擴大，灌漿技術(shù)應用范圍也在擴大，不同水工大壩會選擇不同灌漿施工技術(shù)，其具體要求也不同，下面對于灌漿技術(shù)在水利水電大壩施工中的應用進行分析。

4.1 大吸漿量情況的灌注方法

水利水電工程大壩建設作業(yè)階段，灌漿施工需要在1～3h內(nèi)完成，但是因為地質(zhì)狀態(tài)的影響，水泥漿液持續(xù)從基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)冒出，造成灌漿無法繼續(xù)。該問題需要采取如下措施：首先低壓環(huán)境下灌漿作業(yè)，隨時了解漿液流動狀態(tài)，然后進行灌漿施工。其次，通過規(guī)定方式限定吸漿問題，提高流動速度。再次，適當增加漿液年度，降低流動速度。灌漿作業(yè)環(huán)節(jié)，可以根據(jù)實際情況加入必要的速凝劑材料，可以促進凝固速度的提升，避免漿液流動。水利水電大壩工程作業(yè)階段，通過關(guān)注間歇砂漿與砂漿方式可以促進灌漿質(zhì)量的提升。灌漿施工環(huán)節(jié)，間隔2～8h，漿液凝固一定時間可以進行掃孔、復灌作業(yè)。

4.2 水利水電大壩壩體的接縫灌漿

水利水電大壩各項準備工作結(jié)束后，壩體填筑施工就能夠顯現(xiàn)出其施工的主體結(jié)構(gòu)部分。在壩體建設環(huán)節(jié)，首先應該做好必要的規(guī)劃設計，合理計算確定壩體工作量，制定出切實可行的施工工藝與流程，進行壩體工作量分析與評價，保證工程量與施工方向符合工程的實際情況。結(jié)合壩體現(xiàn)場施工情況，做好施工材料、施工場地的準備。按照壩體作業(yè)時間，提供充足壩體施工材料，加強材料質(zhì)量管理，防止出現(xiàn)土料熱量流失的問題，促進施工質(zhì)量的提升。水利水電灌漿作業(yè)環(huán)節(jié)，需要做好壩體接縫灌漿施工質(zhì)量控制，一般來說會選擇盒式灌漿、騎縫式灌漿、重復式灌漿施工等幾種方式，保證管路設置符合施工的要求。在施工中環(huán)節(jié)，三種接縫灌漿施工方式是不同的，盒式灌漿施工的質(zhì)量比較高，且不容易出現(xiàn)管路堵塞的問題，所以被大量的應用到壩體接縫灌漿施工中。重復灌漿施工方式不會發(fā)生堵塞問題而實現(xiàn)重復灌漿施工，騎縫灌漿系統(tǒng)可以達到灌漿擴散的要求，能夠達到大范圍的灌漿施工要求，保證各個位置的灌漿施工質(zhì)量合格。

5 結(jié)語

綜上所述，水利水電工程項目中，灌漿施工質(zhì)量控制是極為重要的工作，但是因為復雜性高、系統(tǒng)性強，容易導致一系列的問題，對于企業(yè)、人員都有著比較高的要求。因此，我們需要研發(fā)出先進灌漿施工技術(shù)，并且做好施工環(huán)節(jié)的管理控制，以保證灌漿施工質(zhì)量合格，為水利水電工程發(fā)揮出應有的作用而提供良好的基礎(chǔ)[5]。