水庫工程施工中的灌漿技術(shù)分析

摘要：水庫壩體是基礎(chǔ)性的擋水工程，壩體質(zhì)量的優(yōu)劣決定著水庫工程功能能否有效展現(xiàn)。為有效預(yù)防壩體滲漏，確保水庫工程的安全穩(wěn)定運(yùn)行，需要科學(xué)運(yùn)用灌漿技術(shù)加固壩體?；诖耍U述了灌漿施工技術(shù)的原理及施工作用，并結(jié)合水庫工程實(shí)例，介紹了水庫工程灌漿施工的設(shè)計(jì)、流程，闡述了具體的施工方法，旨在為同類水利工程中科學(xué)應(yīng)用灌漿技術(shù)提供參考。

關(guān)鍵詞：水庫工程灌漿施工除險(xiǎn)加固水庫防滲

中圖分類號(hào)：TV62

DiscussiononGroutingTechnologyinReservoirEngineeringConstruction

HUYuhao

YantaiMoupingDistrictReservoirManagementCenter，Yantai，ShandongProvince，264100China

Abstract：Thedambodyofareservoirisafundamentalwaterretainingproject，anditsqualitydetermineswhetherthefunctionsofthereservoirprojectcanbeeffectivelydisplayed.Toeffectivelypreventdamleakageandensurethesafeandstableoperationofreservoirengineering，itisnecessarytoscientificallyapplygroutingtechnologytoreinforcethedambody.Basedonthis，theprincipleandconstructionfunctionofgroutingconstructiontechnologyareelaborated.Combinedwithanexampleofreservoirengineering，thedesignandprocessofgroutingconstructioninreservoirengineeringareintroduced，andspecificconstructionmethodsareelaborated，aimingtoprovidereferenceforthescientificapplicationofgroutingtechnologyinsimilarwaterconservancyprojects.

KeyWords：Reservoirengineering;Groutingconstruction;Riskeliminationandreinforcement;Reservoiranti-seepage

水庫是我國重要的民生工程，具有蓄水、防澇、灌溉等多項(xiàng)功能，分布于全國各地各個(gè)區(qū)域。一些水庫由于建設(shè)時(shí)間較早，經(jīng)過多年運(yùn)行后，出現(xiàn)了一些病害問題，對(duì)水庫安全、穩(wěn)定運(yùn)行產(chǎn)生了影響，限制了水庫功能的有效發(fā)揮。為此，采用有效的除險(xiǎn)加固技術(shù)措施消除水庫病害、優(yōu)化水庫功能、提高水庫質(zhì)量至關(guān)重要[1]。灌漿技術(shù)是水庫除險(xiǎn)加固的重要手段，由于此技術(shù)應(yīng)用安全、操作便捷、成本較低，在水庫防滲工程中應(yīng)用廣泛，因此，本文將圍繞此技術(shù)展開探討。

1灌漿施工技術(shù)的原理

灌漿技術(shù)是指利用大氣壓力、液體壓力以及電化學(xué)原理，將具有固化作用的漿液灌注到天然裂縫或人為因素導(dǎo)致的孔隙之中，從而改變待修復(fù)物體的物理力學(xué)性能。在水庫工程除險(xiǎn)加固施工中，灌漿技術(shù)較為常用，此技術(shù)應(yīng)用的主要目的是加固壩基、穩(wěn)定堤岸，解決水庫工程病害問題，增強(qiáng)水庫防滲功能。

2水利工程中灌漿施工技術(shù)的應(yīng)用

2.1工程概況

某水庫工程建設(shè)于山區(qū)，具備相對(duì)復(fù)雜的地形條件，并且每年夏季雨水較多，在水庫多年運(yùn)行之后，壩體出現(xiàn)了部分滲漏點(diǎn)，存在一定的壩體坍塌、滲水等安全隱患，削弱了水庫工程的功能性與效益性。本工程占地面積共計(jì)12.37萬m2，受到占地面積較大因素的影響，此工程除險(xiǎn)加固施工具備一定難度[2]。工程建設(shè)地屬于軟弱土層區(qū)，由黏性土、松散砂卵石、淤泥質(zhì)粉砂巖等結(jié)構(gòu)組成的碎裂石灰?guī)r層厚度最低7m、最高14m，滲透系數(shù)為4.92m。經(jīng)研究分析，本工程需要采用帷幕灌漿技術(shù)加固壩體，以增強(qiáng)壩體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，增強(qiáng)水庫大壩的防滲性能。

2.2施工設(shè)計(jì)

帷幕灌漿是水庫工程常用的灌漿施工方法，此技術(shù)應(yīng)用時(shí)效率快、成本低、質(zhì)量佳，但需鉆進(jìn)較深的灌漿孔，對(duì)壩體材料性能也具備較高要求，且鉆孔時(shí)易形成壓力差，會(huì)降低動(dòng)液面流速，可能會(huì)出現(xiàn)縫隙被堵塞的情況。為此，水庫工程中應(yīng)用灌漿技術(shù)時(shí)，要從優(yōu)化設(shè)計(jì)著手，保障施工技術(shù)有效應(yīng)用。

2.2.1帷幕設(shè)計(jì)

水庫工程中應(yīng)用帷幕灌漿技術(shù)時(shí)，具有雙排孔、多排孔等多種帷幕設(shè)置形式。結(jié)合本工程的實(shí)際情況，應(yīng)選用雙排孔灌漿帷幕，需要將灌漿帷幕的深度控制在55m與60m之間。同時(shí)，帷幕設(shè)計(jì)時(shí)，要合理設(shè)置兩個(gè)壩肩的帷幕，以便增強(qiáng)這兩個(gè)部位的防滲性能與穩(wěn)固性效果，避免大壩蓄水較多時(shí)，壩體填土覆蓋層的厚度發(fā)生改變，由于壩肩透水性過強(qiáng)而導(dǎo)致水庫工程安全運(yùn)行受到影響。灌漿施工區(qū)應(yīng)設(shè)置在內(nèi)坡一級(jí)平臺(tái)之上，且需對(duì)壩體中部、河床部位分別展開帷幕灌漿施工，要將鉆孔壁施工、護(hù)砌施工作為控制重點(diǎn)，以防止施工時(shí)出現(xiàn)裂縫，從而破壞帷幕灌漿施工效果[3]。

2.2.2工藝流程設(shè)計(jì)

水庫工程中應(yīng)用灌漿施工技術(shù)時(shí)，需要經(jīng)過多道施工工序，首先要對(duì)施工區(qū)域進(jìn)行準(zhǔn)確的測量放樣，然后精準(zhǔn)定位灌漿孔的鉆進(jìn)位置，在鋪裝好防滲體層之后將帷幕灌漿材料敷設(shè)于水庫大壩的壩面之上，同時(shí)在指定位置鉆出灌漿孔，鉆孔后應(yīng)立即清孔與驗(yàn)孔，確定孔深與孔口尺寸符合規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)后再將水泥砂漿、混凝土等材料灌注到鉆好的孔洞之中，最后封好灌漿孔并對(duì)灌漿效果進(jìn)行全面檢查。帷幕灌漿的施工流程圖如圖1所示。

2.3施工前準(zhǔn)備

2.3.1灌漿料準(zhǔn)備

本水庫大壩灌漿施工時(shí)，應(yīng)選用普通硅酸鹽水泥作為漿液主要配制材料，水泥規(guī)格為PO42.0，并需添加與水泥量相同的粉煤灰。材料進(jìn)場前，需要對(duì)水泥等材料的質(zhì)量證書、出廠合格證書進(jìn)行全面檢測，若發(fā)現(xiàn)凝結(jié)成塊或受潮變質(zhì)的水泥材料，應(yīng)立即退回廠家重新調(diào)換。制作灌漿料時(shí)，添加水分采用水庫水即可，但需按照施工需求將5%左右的水玻璃加入到漿料之中，以增強(qiáng)漿液材料飽和度，提升其穩(wěn)定性，從而有效防范漏漿問題。

2.3.2灌漿設(shè)備準(zhǔn)備

灌漿施工時(shí)，需要從灌漿管道輸送灌漿液，應(yīng)在準(zhǔn)備階段做好灌漿管道的全面檢查，要求管道的最大灌漿壓力承受能力不低于灌漿壓力的1.5倍。應(yīng)在灌漿泵與灌漿孔等處設(shè)置壓力表，并將壓力調(diào)節(jié)到壓力表最高標(biāo)值一半的位置，選取壓力擺動(dòng)范圍低于灌漿壓力20%的高壓灌漿泵，并準(zhǔn)備好高量程壓力表，以便準(zhǔn)確測出管道承壓力[4]。

2.4帷幕灌漿正式施工

2.4.1鉆孔

根據(jù)灌漿施工設(shè)計(jì)圖，在水庫大壩的心墻軸線上先行標(biāo)出灌漿孔位置，孔與孔間應(yīng)保持2m左右的距離，鉆孔時(shí)孔位軸向偏差不得超過10cm，壩肩區(qū)的孔深應(yīng)控制為3m。鉆孔作業(yè)時(shí)，要確定灌漿管柱設(shè)置位置及數(shù)量，并準(zhǔn)確測量管柱的尺寸。鉆孔施工時(shí)，應(yīng)先進(jìn)行測量放樣，將鉆機(jī)移動(dòng)至鉆孔位置，應(yīng)在鉆孔的同時(shí)，做好孔臂、護(hù)筒的連續(xù)性加固，以增強(qiáng)壩基的抗?jié)B性能，保證水庫大壩結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性。灌漿孔的鉆進(jìn)施工要嚴(yán)格按照灌漿施工要求開展，鉆孔人員應(yīng)規(guī)范、謹(jǐn)慎施工，確保鉆進(jìn)孔洞的大小、位置、深度均符合規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。

2.4.2清孔驗(yàn)孔與壓水試驗(yàn)

灌漿孔鉆進(jìn)完成后，需要立即對(duì)鉆好的孔洞進(jìn)行清洗，以便將孔內(nèi)掉落的巖土全部清除，確?？變?nèi)沉淀物厚度不超過20cm。清孔后還要利用壓力水沖洗裂隙，并對(duì)孔洞進(jìn)行驗(yàn)收，確認(rèn)孔洞尺寸、規(guī)格均符合標(biāo)準(zhǔn)后，再將灌漿器材連接好開展壓水試驗(yàn)。壓水試驗(yàn)時(shí)，既可選用單點(diǎn)法，也可采用五點(diǎn)法，需要由下而上對(duì)各個(gè)孔逐一展開壓水試驗(yàn)。該工程采用單點(diǎn)法試驗(yàn)，將壓水試驗(yàn)的壓力設(shè)定為正式灌漿時(shí)壓力的80%左右，連續(xù)性壓水20min，然后按照4m左右的間隔，選取多個(gè)測點(diǎn)測定水壓力流量，并讀取流量表上的數(shù)值，讀數(shù)處于規(guī)定范圍內(nèi)，方可開展正式灌漿作業(yè)[5]。

2.4.3配制灌漿液

制備灌漿液時(shí)，要求水泥的重量偏差不得超過5%，應(yīng)先加水，然后添加適量水泥，再將摻合料與外加劑加入其中，最后再加入粉煤灰。加入各種材料時(shí)要同步攪拌，應(yīng)確保攪拌的均勻性，且漿液攪拌時(shí)間不得少于3min。由于本工程施工時(shí)氣溫偏低，因而要加強(qiáng)灌漿液保暖，使其溫度始終不超出5～40℃范圍，并且配制好的灌漿液應(yīng)于4h內(nèi)使用完畢，若漿液溫度低于5℃或高于40℃，或是灌漿液存放時(shí)間超過4h，則應(yīng)立即丟棄，不得繼續(xù)用于施工，防止影響水庫工程防滲加固質(zhì)量。

2.4.4灌漿

帷幕灌漿施工時(shí)，需要先對(duì)帷幕鉆孔編號(hào)，編號(hào)順序?yàn)楹哟?、左岸、右岸，并且每個(gè)區(qū)域灌漿孔均應(yīng)由左到右、從下到上進(jìn)行編號(hào)。由于灌漿區(qū)域的高程不同，因而在灌漿時(shí)，需要根據(jù)灌漿位置高度控制灌漿壓力（見表1）。若水庫大壩的基礎(chǔ)巖體、趾板未移動(dòng)，可以適度增大灌漿壓力，壓力值可以控制在壓力表上限值的25%～75%之間。若灌注漿液量高于300L，或是灌注時(shí)間超過1h，灌漿壓力并未改變或是漿液灌注率變化不顯著，此時(shí)需要中斷灌漿，對(duì)灌漿濃度或灌漿方法進(jìn)行調(diào)整后再繼續(xù)實(shí)施灌漿作業(yè)。如果灌漿時(shí)灌漿壓力未出現(xiàn)明顯變化，但注入率逐步下降，則無須調(diào)整水灰比。灌漿時(shí)可以同時(shí)注入部分泥沙，以之作為止水劑，要求泥皮流動(dòng)性、黏結(jié)性均與設(shè)計(jì)要求相一致，泥餅注入灌漿管中后，應(yīng)確保其與壓氣管中的空氣混合均勻后再向灌縫位置施加壓力，以防止灌漿時(shí)出現(xiàn)漏液現(xiàn)象。

2.4.5封孔與施工效果檢查

灌漿作業(yè)完成后，需要立即將灌漿孔封堵嚴(yán)密。應(yīng)科學(xué)選擇封孔方法，本工程封堵灌漿孔時(shí)選用的是全孔壓力灌漿封孔法，即先利用射漿管將灌漿孔中的余漿水灰比調(diào)整為0.5∶1，然后再將射漿管提取出來，之后將濃漿持續(xù)向孔中注入，直至孔洞完全部封堵住。封孔作業(yè)時(shí)，需將壓力調(diào)整為設(shè)計(jì)規(guī)定灌漿壓力的上限值，注入率應(yīng)控制在1L/min，閉漿時(shí)間不得低于1h。灌漿施工完成后，要由專業(yè)人員在泥漿凝固之后對(duì)灌漿施工的整體質(zhì)量進(jìn)行全面檢查，需要采用圍井注水試驗(yàn)方法準(zhǔn)確測定灌漿工程的施工質(zhì)量。具體操作時(shí)，先在水庫壩體防滲墻上游處設(shè)置好檢查圍井，將檢查圍井設(shè)置成四邊形，以灌漿施工中生成的防滲板墻作為一側(cè)，另外三側(cè)均設(shè)置附加孔，然后利用旋噴方式對(duì)上下兩側(cè)進(jìn)行封堵處理。若檢查發(fā)現(xiàn)灌漿施工質(zhì)量問題，應(yīng)立即修補(bǔ)或重新實(shí)施灌漿作業(yè)。

3結(jié)語

在我國水利工程建設(shè)體量及數(shù)量不斷增大的情況下，其施工質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)越來越高，而一些水庫工程在應(yīng)用時(shí)可能會(huì)因裂縫等病害問題而導(dǎo)致壩體滲漏，因此需要應(yīng)用灌漿施工技術(shù)有效加固壩基，使之防滲性能、穩(wěn)固性能進(jìn)一步提升，進(jìn)而延長水利工程的使用壽命。為確保水利工程中灌漿技術(shù)的科學(xué)應(yīng)用，需要明確灌漿技術(shù)的原理與作用，并結(jié)合工程實(shí)際情況科學(xué)開展帷幕設(shè)計(jì)與施工工藝流程設(shè)計(jì)，并做足前期材料、灌漿設(shè)備、施工圖分析等各項(xiàng)準(zhǔn)備工作，在灌漿施工時(shí)則要重點(diǎn)把控鉆孔、清孔、驗(yàn)孔、灌漿、封孔以及質(zhì)量檢查等各個(gè)環(huán)節(jié)，通過規(guī)范應(yīng)用灌漿技術(shù)，保障水庫工程除險(xiǎn)加固作業(yè)的高質(zhì)量完成。

參考文獻(xiàn)

[1]黃榮.灌漿施工技術(shù)在水庫施工中的應(yīng)用分析[J].中華建設(shè)，2024（1）：141-143.

[2]郭逢源.水庫大壩防滲帷幕灌漿工程施工技術(shù)分析[J].江西建材，2022（11）：226-228.

[3]董曉輝.水庫工程施工中灌漿技術(shù)要點(diǎn)探究[J].中國設(shè)備工程，2022（4）：186-187.

[4]馬旭飛.基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的大壩基礎(chǔ)帷幕灌漿預(yù)測與模擬研究[D].西安：西安理工大學(xué)，2024.

[5]溫鵬業(yè).超高面板堆石壩止水失效分析[D].西安：西安理工大學(xué)，2024.