水利水電工程灌漿施工技術(shù)與質(zhì)量管理對(duì)策探析

賈緒錦

（中國(guó)水利水電第四工程局有限公司，西寧 810000）

1 工程概況

某水利水電工程，大壩形式為土壩，攔河壩高度約為25 m，壩頂長(zhǎng)1 627.1 m，寬7.8 m。順河壩頂長(zhǎng)1 892.3 m，寬8 m，壩頂最高高度為17.8 m，高程在11.5～11.8 m。該水利水電工程的最大容量約為9.21×104m3，泄洪流量7 186 m3。為在該水利水電工程建設(shè)中確保大壩的防洪效果，還應(yīng)采用灌漿施工技術(shù)，加固處理大壩、水庫(kù)結(jié)構(gòu)。

2 灌漿施工技術(shù)概述

水利水電工程屬于特殊的建筑工程。對(duì)于水利水電工程，滲漏風(fēng)險(xiǎn)是其施工建設(shè)中面臨的主要風(fēng)險(xiǎn)，該風(fēng)險(xiǎn)的產(chǎn)生會(huì)引起一系列的經(jīng)濟(jì)損失，影響施工進(jìn)度，因此，在水利水電工程質(zhì)量管理中應(yīng)采用多種手段提高水利水電工程的防滲能力。在此背景下，灌漿施工技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，可有效增強(qiáng)水利水電工程地基穩(wěn)固性，提升其抗?jié)B能力[1]。

具體來(lái)說(shuō)，水利水電工程所涉及的子項(xiàng)目較多，且不同施工作業(yè)所處的環(huán)境較為復(fù)雜，灌漿施工技術(shù)是水利水電工程建設(shè)的核心技術(shù)之一，對(duì)完善水利水電工程基本性能，增強(qiáng)工程基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性意義重大。所以，在水利工程建設(shè)初期，建設(shè)方應(yīng)提前量測(cè)施工范圍內(nèi)的地質(zhì)條件和水文條件，然后結(jié)合實(shí)際情況選擇灌漿施工技術(shù)，夯實(shí)水利水電工程質(zhì)量管理基礎(chǔ)。水利水電工程的灌漿施工技術(shù)包括多種類(lèi)型，具體見(jiàn)表1。

表1 水利水電工程灌漿施工技術(shù)的分類(lèi)

3 水利水電工程灌漿施工技術(shù)要點(diǎn)

3.1 合理配置灌漿漿液

漿液配制是水利水電工程建設(shè)中灌漿施工的基礎(chǔ)內(nèi)容，只有合理配置灌漿漿液才能有效加固水利水電工程，強(qiáng)化水利水電工程的防滲能力。具體來(lái)說(shuō)，施工人員可從以下內(nèi)容入手，確保漿液配制的可靠性。

1）根據(jù)水利水電工程對(duì)灌漿漿液的相關(guān)要求，精確按計(jì)算砂漿配置后的抗壓強(qiáng)度，見(jiàn)表2。

表2 水利水電灌漿漿液抗壓強(qiáng)度計(jì)算值

2）合理控制漿液配置中的水灰比例，比如，灌漿漿液水灰比、重量比應(yīng)不低于1∶1?；靥罟酀{施工時(shí)，應(yīng)重點(diǎn)控制水泥細(xì)度，基本細(xì)度要求是使用80 μm孔篩時(shí)，篩內(nèi)剩余的水泥應(yīng)控制在5%以?xún)?nèi)。壩體接縫灌漿施工時(shí)，水泥細(xì)度要求使用70 μm孔篩時(shí)，余量為2%。

3）灌漿施工中應(yīng)加入適量的摻和料，如黏性土、砂、粉煤灰、水玻璃。砂粒徑應(yīng)控制在2.5 mm以?xún)?nèi)，黏性土塑性指數(shù)應(yīng)大于15，水玻璃濃度應(yīng)為30（°Be）。

4）制漿方法應(yīng)采用集中制漿的基本模式，配制好漿液后應(yīng)重視漿液的質(zhì)量檢測(cè)，及時(shí)通過(guò)沉降法、標(biāo)準(zhǔn)漏斗黏度計(jì)分析漿液的細(xì)度與濃度，確認(rèn)漿液配制無(wú)誤后方可投入使用。

3.2 規(guī)范鉆孔施工流程

灌漿施工技術(shù)體系中，水利水電工程完成漿液配制后，應(yīng)進(jìn)一步規(guī)范鉆孔流程。一方面，使用回轉(zhuǎn)式地質(zhì)鉆機(jī)在特定位置鉆單排孔，孔深約為60～80 m，鉆入時(shí)應(yīng)確保孔隙的垂直性，且孔位偏差應(yīng)小于10 cm。對(duì)于地質(zhì)較為柔軟的區(qū)域，為避免出現(xiàn)滲漏風(fēng)險(xiǎn)，應(yīng)選擇部分區(qū)域提前進(jìn)行灌漿施工，漿液凝固后進(jìn)行鉆孔。另一方面，正式在孔隙內(nèi)灌入漿液時(shí)，還應(yīng)提前清理需灌漿的縫隙、孔隙，必要時(shí)可利用高壓水槍清洗鉆孔表面，鉆孔清理完畢后灌入漿液。

3.3 優(yōu)化灌漿工藝設(shè)計(jì)

水利水電工程建設(shè)中，灌漿方式可采用孔內(nèi)循環(huán)式灌漿法，或自上而下的分段鉆孔與灌漿模式，即將配制好的漿液灌入特定位置。通常情況下，鉆孔間距約為6 m時(shí)應(yīng)再次施灌。灌漿過(guò)程中需要嚴(yán)格地控制灌漿壓力，在不改變水利水電工程地層條件的基礎(chǔ)上，灌漿壓力應(yīng)取最大值。但灌漿壓力的最大值應(yīng)小于巖層承載力、灌漿塞上方壓力值的總和。

灌漿過(guò)程中，為預(yù)防冒漿、堵塞等質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)，還應(yīng)合理地控制灌漿實(shí)踐，在灌孔區(qū)域的注漿率小于規(guī)定值時(shí)及時(shí)緩慢地停止灌漿。例如，在水利工程帷幕灌漿施工技術(shù)實(shí)踐中，鉆孔內(nèi)漿液注入率＜0.4～1 L/min時(shí)，往往需要灌注60～90 min后結(jié)束灌漿。采用固結(jié)灌漿技術(shù)時(shí)，注入率的參考值為0.4 L/min，到達(dá)該數(shù)值后灌漿時(shí)間應(yīng)保持在約30 min。完成灌漿后通過(guò)壓力灌漿的方式封孔，并通過(guò)壓力試驗(yàn)檢測(cè)灌漿施工質(zhì)量。水利水電工程中，壓力試驗(yàn)的根本目的是分析灌漿后巖層的滲透性，相關(guān)人員可通過(guò)檢測(cè)透水率、灌入水量等參數(shù)，評(píng)估水利水電工程的防滲能力，分析灌漿施工的實(shí)際效果，為后期施工建設(shè)提供完整的參考依據(jù)[2]。

3.4 靈活選用灌漿施工工藝

不同灌漿工藝中，灌漿施工技術(shù)的應(yīng)用要點(diǎn)、質(zhì)量管理方向會(huì)有明顯差異性，所以，在建設(shè)水利水電工程時(shí)，還應(yīng)靈活選用灌漿施工工藝。

1）循環(huán)灌漿。水利水電灌漿施工技術(shù)體系中，循環(huán)灌漿應(yīng)用頻次較高，可通過(guò)“孔口循環(huán)”“孔內(nèi)循環(huán)”等方式灌入漿液。若采用孔口循環(huán)灌漿，施工人員應(yīng)及時(shí)加壓處理漿液，以此提升漿液在孔隙內(nèi)的流動(dòng)率，預(yù)防孔道堵塞風(fēng)險(xiǎn)。

2）純壓灌漿。純壓灌漿是指直接將配制好的漿液加壓后灌入鉆孔的施工工藝，對(duì)于水利水電工程建設(shè)中的裂縫病害，施工人員可采用純壓灌漿的方式進(jìn)行控制、修補(bǔ)，灌漿施工時(shí)，需應(yīng)嚴(yán)格地控制灌漿孔的實(shí)際深度。

3）分段灌漿。分段灌漿具體包括自上而下、自下而上灌漿兩種模式。采用自上而下的分段灌漿時(shí)，施工人員會(huì)適當(dāng)?shù)靥嵘酀{壓力，同時(shí)將其用于巖層破損問(wèn)題較大的區(qū)域內(nèi)，并且在鉆孔灌漿時(shí)，每隔5 m需清洗鉆孔，正式施工過(guò)程中，上排鉆孔內(nèi)漿體凝固后，施工人員方可在下段、下排區(qū)域鉆孔灌漿。相較于其他鉆孔灌漿工藝，分段灌漿還應(yīng)合理地布設(shè)灌漿塞，移動(dòng)灌漿設(shè)備，但對(duì)于巖層傾角小的水利水電施工作業(yè)，分段灌漿工藝的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)更為明顯，灌漿施工的靈活性較強(qiáng)。

4 水利水電工程灌漿施工質(zhì)量管理措施

4.1 重視灌漿施工質(zhì)量監(jiān)測(cè)

水利水電工程灌漿施工時(shí)，為保障灌漿施工實(shí)際效果，還應(yīng)加強(qiáng)該項(xiàng)作業(yè)的質(zhì)量管理。對(duì)此，相關(guān)人員可根據(jù)水利水電工程灌漿施工的常見(jiàn)病害針對(duì)性地加強(qiáng)質(zhì)量控制[3]。

1）對(duì)于灌漿施工中的冒漿問(wèn)題，應(yīng)考慮土質(zhì)疏松、周?chē)嬖诳斩吹纫蛩?，并組織施工人員通過(guò)復(fù)噴、提升注漿管等方式，及時(shí)解決冒漿問(wèn)題，順利完成灌漿施工作業(yè)。此外，注漿管破裂時(shí)同樣會(huì)引起冒漿，導(dǎo)致灌漿時(shí)的灌漿壓力下降，所以，在灌漿施工時(shí)還應(yīng)提前檢查注漿管。

2）灌漿過(guò)程中灌漿壓力大幅上升時(shí)，施工人員還應(yīng)查看是否存在注漿管堵塞、噴嘴堵塞問(wèn)題，然后在施工中將規(guī)格為1 mm的過(guò)濾網(wǎng)裝設(shè)在高壓泵吸水管處，并將規(guī)格為2 mm的過(guò)濾網(wǎng)安裝在注漿泵處。隨后分別檢查施工區(qū)域的氣管、水管、漿液管道是否存在泥漿沉淀現(xiàn)象。

3）灌漿施工過(guò)程中漿液流量不變但實(shí)際排量不高時(shí)，施工人員應(yīng)及時(shí)檢查高壓管路、吸水管道、活塞缸套、活塞律動(dòng)情況，必要時(shí)需替換有磨損、功能減弱的灌漿設(shè)備。

4.2 加強(qiáng)灌漿施工質(zhì)量監(jiān)督

質(zhì)量管理是水利水電灌漿施工的重要管理內(nèi)容，在灌漿施工技術(shù)實(shí)踐中，相關(guān)人員還應(yīng)加強(qiáng)灌漿施工質(zhì)量監(jiān)督工作。

1）利用質(zhì)量管理制度，規(guī)范灌漿施工中的人員行為，使其在灌漿施工中遵守相關(guān)的規(guī)章制度，重視灌漿施工質(zhì)量管理。在水利水電工程建設(shè)中，配合相關(guān)人員分析灌漿施工流程中的作業(yè)質(zhì)量，監(jiān)測(cè)各類(lèi)常見(jiàn)的質(zhì)量通病。

2）明確各主體在灌漿施工中的基本責(zé)任，使其各司其職，相互監(jiān)督，主動(dòng)落實(shí)水利水電工程灌漿施工質(zhì)量管理制度。

3）為提升水利灌漿施工質(zhì)量管理效果，還應(yīng)加強(qiáng)對(duì)施工人員的培訓(xùn)，使其具有質(zhì)量管理意識(shí)，掌握水利水電工程的工藝標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范應(yīng)用灌漿工藝。比如，在某水利水電工程建設(shè)中，該工程項(xiàng)目選用帷幕灌漿施工技術(shù)，正式施工前期，建設(shè)方組織參與施工的相關(guān)主體進(jìn)行專(zhuān)業(yè)培訓(xùn)，了解帷幕灌漿原理、灌漿過(guò)程中的關(guān)鍵設(shè)計(jì)，用完整的培訓(xùn)內(nèi)容對(duì)一線(xiàn)施工人員進(jìn)行技術(shù)指導(dǎo)，為水利工程灌漿施工質(zhì)量控制打好基礎(chǔ)。

4.3 動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)灌漿施工作業(yè)

1）為加強(qiáng)水利水電工程灌漿施工質(zhì)量管理，相關(guān)人員可動(dòng)態(tài)化地監(jiān)測(cè)灌漿施工作業(yè)。管理人員應(yīng)重視各項(xiàng)施工參數(shù)、施工數(shù)據(jù)的分析與評(píng)價(jià)，定期對(duì)比分析灌漿施工設(shè)計(jì)圖紙、灌漿施工方案與實(shí)際施工活動(dòng)的差異，針對(duì)性地進(jìn)行質(zhì)量管理。在此基礎(chǔ)上，相關(guān)人員還應(yīng)通過(guò)量測(cè)水利水電工程抗壓能力、防滲能力、穩(wěn)固性、抗拉強(qiáng)度等參數(shù)，全面評(píng)估灌漿施工整體質(zhì)量。

2）相關(guān)人員可應(yīng)用BIM技術(shù)，建立灌漿施工中水利工程的3D模型，用可視化的施工模擬圖，監(jiān)督、管理灌漿施工作業(yè)，促進(jìn)灌漿施工活動(dòng)的標(biāo)準(zhǔn)化。在BIM技術(shù)的支持下，管理人員可動(dòng)態(tài)、實(shí)時(shí)監(jiān)控水利水電工程灌漿施工的全過(guò)程，及時(shí)發(fā)現(xiàn)施工作業(yè)中存在的問(wèn)題，指導(dǎo)施工人員調(diào)整灌漿施工設(shè)計(jì)方案，規(guī)避質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，灌漿施工技術(shù)是加固處理水利水電工程的關(guān)鍵技術(shù)，對(duì)完善水利水電工程安全性能意義重大。但是為確保水利水電工程建設(shè)中灌漿施工技術(shù)的實(shí)踐質(zhì)量，還應(yīng)明確灌漿施工中的技術(shù)要點(diǎn)，加強(qiáng)水利水電工程灌漿施工的質(zhì)量管理。在此基礎(chǔ)上，為提升水利水電工程建設(shè)水平，相關(guān)建設(shè)單位應(yīng)科學(xué)選擇灌漿方式，持續(xù)創(chuàng)新、規(guī)范灌漿施工技術(shù)體系，推動(dòng)我國(guó)水利水電工程可持續(xù)發(fā)展。