水利工程施工中灌漿技術的應用探究

徐敏

摘 要： 針對現(xiàn)有灌漿施工技術在應用到水利工程中，存在灌漿壓力過大或過小，無法保證施工安全性和穩(wěn)定性的問題，開展水利工程施工中灌漿技術的應用探究。通過合理選擇鉆機和鉆具、對施工現(xiàn)場布置、設計灌漿材料、完成灌漿施工與特殊情況處理，提出一種全新的灌漿技術。通過實例證明：新的灌漿技術的應用可以將灌漿壓力控制在最佳工況范圍內(nèi)，促進施工安全性和穩(wěn)定性的提升。

關鍵詞： 水利工程 灌漿技術 灌漿材料 工程施工

中圖分類號： TU753文獻標識碼： A文章編號： 1679-3567（2024）05-0028-03

Exploring the Application of Grouting Technologies in the Construction of Water Conservancy Engineering

XU Min

Lanling County Bureau of Water Resources， Linyi， Shandong Province， 277700 China

Abstract： In order to solve the problems of the application of existing grouting construction technologies in hy‐draulic engineering， such as too large or too small grouting pressure and the inability to ensure construction safety and stability， the application of grouting technologies in the construction of water conservancy engineering is ex‐plored. By selecting drilling rigs and tools reasonably， arranging the construction site， designing grouting materials， completing grouting construction and handling special situations， a new grouting technology is proposed. Through examples， it is proved that the application of the new grouting technology can control grouting pressure within the optimal working condition range， so as to promote the improvement of construction safety and stability.

Key Words： Water conservancy engineering； Grouting technology； Grouting materials； Engineering construction

在水利工程中，灌漿技術是一種重要的地基處理技術，能夠有效地提高地基的承載力和防滲性能，保障水利工程的穩(wěn)定性和安全性[1]。灌漿技術主要分為兩類：接觸灌漿和回填灌漿。接觸灌漿是指在壩體施工縫和巖體斷層處進行的灌漿，主要目的是增加水利工程的穩(wěn)定性；回填灌漿是指在水利工程回填區(qū)進行的灌漿，主要目的是提高地基的承載力和防滲性能[2]。灌漿技術在水利工程中的應用范圍非常廣泛。本文將從灌漿技術的分類、應用范圍、施工工藝和質(zhì)量控制等方面對灌漿技術在水利工程施工中的應用進行探究。

1 鉆機鉆具選擇

由于地質(zhì)條件的復雜性，以及對不同地層的要求，對鉆機的適應性提出了更高的要求。鉆孔多、鉆孔深度淺、鉆孔特殊，對鉆機的外形尺寸提出了更高的要求，即鉆機的外形尺寸要小，鉆機重量輕、搬運方便、維護方便、鉆孔角度可調(diào)[3]。按照上述要求，可以考慮選用XY-2等鉆機。在鉆機的選用上，注漿工程僅僅是從工程需要的鉆孔孔徑、孔深、傾斜度等幾個方面來考慮，很難達到注漿工程的鉆孔施工要求。為確保項目順利完工，必須符合以下條件。

在選用鉆具時，應充分考慮地層情況及灌漿施工對鉆具的要求。在選擇鉆具時，要根據(jù)巖體的可鉆性來進行分析，強度適宜使用硬質(zhì)合金或者金剛石鉆頭；但是由于巖層大多是破碎的，而且有軟硬互層，這就給合金鉆頭的使用帶來了很大的困難。為此，可選用常規(guī)φ53 mm巖心管和φ42 mm鉆桿。在配置時要考慮到鉆機的數(shù)量、鉆孔的數(shù)量、孔序、鉆孔的排數(shù)、施工效率等方面的因素，讓其數(shù)量與施工進度相符，并且要考慮到鉆具的損耗情況，配置好備用的鉆桿和鉆具。

2 施工布置

首先，要明確施工目標和要求，根據(jù)工程實際情況制訂詳細的施工計劃。這包括了解工程的設計要求、地質(zhì)條件、施工環(huán)境等因素，為施工布置提供基礎依據(jù)。其次，要合理規(guī)劃施工現(xiàn)場的布局[4]。根據(jù)施工工藝流程和設備需求，合理安排施工設備、材料和人員的布局。包括設備安裝位置、材料存儲和運輸路徑、人員的工作區(qū)域等，確保各環(huán)節(jié)的高效運作。此外，還要考慮到施工現(xiàn)場的安全和環(huán)境保護。設置安全警示標志、配備安全設施，確保施工安全；同時采取有效的環(huán)保措施，減少施工對環(huán)境的影響。

綜上所述，對施工進行幾點布置。（1）設置排污溝和排污池：沿注漿軸線一側全長布設一條排污溝，在設有制漿站的地方設置一個排污池，施工過程中生成的廢漿經(jīng)開挖的小溝渠自流到排污池進行沉淀，上部清水排入圍堰內(nèi)。（2）泥漿制漿站：在每一個制漿站旁邊都設置一個泥漿制漿站，為制膏漿和覆蓋層成孔提供所需的泥漿，該泥漿站占地大約150 m2，需要對地面進行硬化，包括黏土堆料場、膏漿改性劑倉庫以及泥漿制漿站。摻合料庫房面積約20 m2。（3）水泥與膏漿制漿站：制漿站為臥式灰箱自動制漿系統(tǒng)，在制漿站中設有一套水平灰箱自動制漿系統(tǒng)，1 m3儲漿桶1臺，注漿泵和桿泵各1臺，水泥膏漿使用特殊的膏漿制漿機制漿，首先，將其制成漿，然后用軸流泵將其輸送到膏漿機中，然后再加入水泥漿，經(jīng)過3～5 min就可以實現(xiàn)膏漿制漿。（4）砂漿與混凝土的拌和運輸：在水泥砂漿攪拌站旁有一處平行場地，用于處理小型溶洞，其中包括砂漿攪拌機、儲漿桶、砂漿泵等。灌漿所需的灰漿為工地拌合料，混凝土為預制料。

3 灌漿材料設計

在進行灌注回填混凝土時，針對無充填溶洞，可選用細石混凝土進行回填封堵。封堵段的長度不得小于2 m，且不大于3倍溶洞洞徑，細石混凝土應當滿足表1中記錄的工作性能。

砂石選用天然石料，細度模數(shù)2.6～2.9的中細砂，卵石選用質(zhì)地堅硬、潔凈、級配良好的連續(xù)級配集料，粒徑宜為5～10 mm，不得有超徑料：采用導管法或泵送法等方法，以分層流的方式澆筑，在水下澆筑細石混凝土時，要在導管口附近立即形成一個錐體，然后將混凝土不斷地灌注到堆內(nèi)[5]。在施工過程中，應盡量加速澆注，保證導管下部一直埋入混凝土中，同時要保證其具有符合要求的流動度，并且不會卡在導管出口，將混凝土順利地頂起，從而完成工程施工。

灌漿材料以P.O 42.5水泥為主，不能用其他礦渣和火山灰質(zhì)水泥。通過80 μm方孔篩時，水泥顆粒尺寸應達到不超過5%；砂宜選用質(zhì)地較硬的天然砂或人造砂，粒度不宜超過1.5 mm；粉煤灰選用一級或二級粉煤灰，一級灰宜選用一級灰，外加劑以慢凝高效減水劑為主，將纖維素類作為絮凝劑。

4 灌漿施工與特殊情況處理

由于灌漿工作范圍位于地下，無法對施工過程中出現(xiàn)的個別狀況進行及時、準確地預測和掌握，容易出現(xiàn)冒漿、不抽漿、涌水、不灌漿等現(xiàn)象。對于巖溶區(qū)采用灌漿，其主要形式為溶洞、地下暗河、溶蝕縫等。當注漿過程中遇到這種情況時，必須進行早期檢測，并制定相應的處理措施；當出現(xiàn)意外狀況時，現(xiàn)場工作人員要迅速查找原因，采取適當?shù)挠行Т胧?，才能確保注漿工作的順利進行，并確保施工質(zhì)量[6]。例如：響水河水庫周邊區(qū)域的灌漿試驗中，出現(xiàn)了大量冒漿，灌漿量遠超預計，注漿壓力增加等現(xiàn)象，為保證試驗成功，必須采取相應的對策。在注漿過程中，如果出現(xiàn)漿液漏失或大量漿液流向不明，應及時采取封堵、排出、降壓、增加漿液濃度及多次注漿的方法。若有多個注漿孔貫通，則必須在同一時間內(nèi)完成注漿，若不能同時完成，則應及時清理串孔等，確保下一次注漿質(zhì)量。注漿應不間斷地進行，如遇到被打斷的情況，需遵循以下原則：如果不能及時補漿，必須馬上將鉆孔沖洗干凈，然后才能繼續(xù)灌漿；如不具備清洗條件，應先清除鉆孔，再重新灌漿。

5 實例應用分析

5.1 工程概況

依托某水利樞紐I等工程，對其進行灌漿施工。該工程通過279 km的渠道，可通航千噸級船舶，計劃灌區(qū)136.7萬畝，解決了147.6萬人口生活用水問題。水庫下游段頂部海拔一般在300～500 m之間，河谷陡峭，兩岸峭壁陡峭，形成“v”字形的山谷，少數(shù)地方形成狹長的階地。谷口長度2 km左右，為一個由低山向盆地過渡的丘陵地形，右側地勢較高。由不能溶解的沉積巖組成，如泥頁巖和砂巖。表2中記錄了該水利工程所在地區(qū)地層巖性。

地層潛水主要分布于柳江等主要河流及其支流河道、河灘附近，以及部分山谷構造的表層覆蓋層中。這些地層潛水的特點是賦存空間廣泛，水位相對較高，水量相對豐富。此外，裂隙水主要集中在碎屑巖的裂隙中，巖性以砂巖、硅質(zhì)巖為主，具有密實度高、滲透性較差的特點。這些裂隙水具有較強的儲水能力，但水平向滲透系數(shù)非常小，具有一定的隔水能力。因此，裂隙水的分布受到一定的限制，切割了地下水的分布。在水利工程中，地層潛水主要被用于供給水庫和農(nóng)田灌溉用水。同時，由于地層潛水的水位較高，可以通過排水井、排水溝等設施將地層潛水排走，以降低地下水位，防止地下水對工程造成不利影響。

5.2 施工技術應用效果分析

針對上述工程項目，嚴格按照本文上述內(nèi)容，對其進行灌漿技術施工。通過對施工效果的分析，實現(xiàn)對該項技術應用可行性的驗證。選擇將灌漿壓力作為檢驗內(nèi)容，檢查灌漿壓力是否符合設計要求，以及灌漿過程中是否出現(xiàn)異常壓力波動。通常情況下，灌漿最大擴散半徑會隨著灌漿壓力的增加而增加，但在灌漿壓力達到1 MPa之后，增加的速度會逐漸減小，因此綜合分析，灌漿壓力在0.8～1.0 MPa范圍內(nèi)灌漿壓力視為最佳的工況值。根據(jù)這一論述，通過觀察灌漿管路和壓力表，檢查灌漿壓力是否穩(wěn)定，是否符合設計要求。將得到的數(shù)據(jù)結果記錄如表3所示。

從表3中可以看出，各個孔位的灌漿壓力都處于一個相對穩(wěn)定且有效的范圍內(nèi)，即0.86～0.92 MPa。這一數(shù)據(jù)與之前提到的施工規(guī)定要求的0.8～1.0 MPa范圍完全吻合。

通過上述數(shù)據(jù)和實際情況的對比分析，可以明確地得出結論：應用本文中提出的灌漿施工技術在實際應用中，不僅可以確保施工的質(zhì)量和安全性，而且能夠達到最佳的施工工況，展現(xiàn)出顯著的應用優(yōu)勢。

6 結語

總之，在水利工程施工中應用灌漿技術能夠有效地提高地基的承載力和防滲性能，保障水利工程的穩(wěn)定性和安全性。在實際應用中，需要根據(jù)不同的工程要求和地質(zhì)條件選擇合適的灌漿材料和施工工藝，并加強質(zhì)量監(jiān)督和檢測，以保證工程的順利完成和使用安全。

參考文獻

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