芻議水利工程施工中基礎灌漿技術應用及灌漿材料選擇

□熊 明（江西省水利水電建設有限公司）

0 引言

水利工程建設近些年的發展十分迅速，工程規模和跨度越來越大，施工環境越來越多元復雜。利用基礎灌漿技術，可以十分有效地解決水利工程施工中的相關問題，強化施工質量。故而，探究水利工程施工中基礎灌漿技術的應用顯得尤為重要。

1 基礎灌漿技術

所謂基礎灌漿就是在施工地層中，使用特定的灌漿材料通過灌注機械將其注入到巖石、孔縫、溶洞、地層等環境中，強化這些結構的整體性，提升其防滲防漏性能，提高其承載性能，保證施工順利進行。常用的灌漿技術主要有全孔灌漿、分段灌漿以及綜合灌漿。

1.1 全孔灌漿

又可以稱為全孔一次灌漿，其是一種最為基礎也是最為簡單的一類基礎灌漿施工技術。在實際施工過程中，通過定位好的灌漿孔，利用灌漿設備直接進行鉆進，在鉆進位置達到預定深度的時候，就可以直接實施灌漿。這種直接鉆進的灌漿模式，需要一次性完成灌漿過程。這種方法雖然簡單易操作，但是卻存在著適用范圍不大、孔深制約嚴重以及灌漿效果一般等問題，在實際施工中，對巖土結構具有較高的要求。

1.2 分段灌漿

可以分為自上而下分段和自下而上分段兩種模式。自上而下分段就是在完成鉆孔之后，對鉆孔分段，每一段的長度一般處在三到五米范圍內。進行灌漿時，先對上段孔段進行灌漿，在上段孔段灌漿穩定凝固之后，才能展開后續灌漿。這種灌漿模式的灌漿結果質量很高，適用于許多地質巖層條件較差的區域。而自下而上分段就剛好和自上而下相反，其先對下段進行灌漿，然后對其進行水壓試驗，在試驗結果滿足要求之后，才能對上一段展開灌漿。自下而上的分段灌漿施工技術工作量小、操作簡單，但是操作控制卻十分嚴格，只有處在正確范圍內才能達到預期的灌漿效果。

1.3 綜合灌漿

綜合灌漿就是聯合采用多種灌漿方式進行施工的技術。由于水利工程的施工環境大多比較復雜，許多施工地層的巖層結構整體性不高，比較脆弱和松散，容易在施工過程中發生崩落。而單一的灌漿方式又無法切實解決這些問題時，就需要綜合采用多種灌漿方式進行施工，以便更好地控制施工質量。比如升鐘水庫在進行改建加固施工時，就采用了綜合灌漿技術，對施工地層進行了灌漿加固，保證了后續施工進度和安全。

2 灌漿材料選擇對基礎灌漿技術的作用

2.1 化學材料

通過化學藥劑制作而成的灌漿材料具有良好的流動性，能夠從十分細小的孔隙進行灌注，還可以根據實際施工需求調節化學灌漿材料的凝結時間。化學灌漿材料通常可以分為有機和無機兩種，有機材料主要是各類高分子材料，比如環氧樹脂、聚氨酯和丙烯酰胺等；而無機材料主要是以硅酸鈉為原料的各種材料，通常稱這一類材料為硅化灌漿材料。

利用環氧樹脂作為灌漿材料時，其主要是以環氧樹脂作為核心，通過添加一定量的增韌劑、稀釋劑以及固化劑進行混合制成的。環氧樹脂在成型之后具有良好的粘結力和穩定性，可以作為補強混凝土結構的主要材料。對于一些高強度要求的結構，主要是使用環氧樹脂進行灌漿來達到施工目的。

聚氨酯又可以稱為氰凝，主要是通過促進劑、聚醚以及氰酸酯按照一定比例配置而成的。使用聚氨酯作為灌漿材料時，一般通過單液灌注進行，在遇到水后可以發出氣體并生成凝膠，這可以使灌漿液體膨脹滲透，對施工對象形成二次滲透。

使用丙烯酰胺作為灌注材料時，其又可以被稱為丙凝，是以三乙醇胺、甲醛以及鐵氰化鉀等化學物質作為輔助劑。促使丙烯酰胺形成灌注材料。在施工灌注過程中，通常是把原料和氧化劑制成溶液同時灌注。丙烯酰胺具有很低的黏度，可以灌注到較深的縫隙處，達成優良的堵漏效果。

硅化灌漿材料一般有單液法和雙液法兩種灌注模式，單液法適用于黃土砂質類土層施工，使用強度和粘度都較低的漿液灌注；雙液法適用于滲透系數較高的砂質土層，在灌注時先灌注硅酸鈉溶液，再灌注氯化鈣溶液，兩種溶液在化合后可以表現出較高的強度。

2.2 固粒材料

固體灌漿材料主要是水和固體顆粒混合而成的，其制備簡單、施工方便、成本低廉、固結防滲性能良好，具有廣泛的應用空間。常用的固粒灌漿材料主要有水泥黏土、水泥粉煤灰、水泥漿以及粘土漿四類。

水泥黏土漿液集合了粘土漿的成本低廉和穩定性好以及水泥漿強度高的特點，具有較為廣闊的使用空間。此外。還可以調整粘土和水泥的配比，以便適應不同的施工需求。

水泥粉煤灰則是把水泥、粉煤灰以及凝膠混合制作形成的漿液，其具有良好的流動性和穩定性，應用范圍逐漸廣泛。

水泥漿是灌漿施工中使用最多的材料，其施工便捷、強度較高、結膠性好，適用于低滲透系數和大縫隙的巖層施工。為了減少水泥漿的變形收縮，通常可以加入砂子來增加水泥漿的粘結力，減少水泥漿的流失。

粘土漿是使用時間最長的一類灌漿材料，雖然其成本和穩定性都極具優勢，但是由于粘結度和強度都比較低，因此通常只是用于臨時施工，不做長期使用。

3 基礎灌漿技術在水利工程施工中的實際應用

3.1 基礎灌漿技術在水利工程巖溶地區的施工應用

巖溶地區是水利工程施工過程中經常遇見的施工地質，因此探討灌漿技術在巖溶地區的施工應用具有積極作用。在巖溶地區，一般采用高壓灌漿方法進行灌漿施工。通過高壓水泥漿對施工地區進行灌漿施工，增加其密實度，使其具有可觀的防滲性能。而在水利工程施工中的巖溶地區，一般可以采用高壓旋噴基礎灌漿技術。高壓旋噴需要鉆機具有良好的鉆透性能，能夠鉆入較深的地層。在鉆機的鉆頭處安裝噴嘴，在泵作用下，水泥漿噴射而出，破壞原有的土層結構，形成新的穩定結構。鉆頭在鉆進過程中需要保持旋轉，以促進土層破壞部分和灌注水泥漿能夠進行充分攪拌，進而形成堅固的柱狀物，對水利工程的地基形成有效加固。

比如，某水庫進行壩體防滲施工，其壩體最高處為13.50 m，全長約300 m，頂面寬度為4.10 m。由于壩體地層處于云母片巖，存在風化情況。土層4.50 m深度以上結構松散，屬于回填雜土層；在4.50～9 m深度之間具有一定壓縮性，屬于粉質粘土；而在9～16 m深度之間，存在一定程度滲漏，屬于中粗砂粘質層。在其施工中，就可以使用高壓旋噴灌漿進行施工，其鉆進深度應該在基巖下1～1.50 m，孔距在1.50 m，水泥漿比重＞1.50，提升速度在8～12 cm每分鐘，泵壓保持在0.30 MPa之下，氣壓維持在0.40～0.60 MPa之間。在施工過程中，為了控制施工質量，需要處理好兩個方面的問題：一是處理好成孔傾斜，在鉆進過程中要保持鉆機垂直度，根據鉆進情況進行不斷調整，使垂直度的誤差保持在千分之一的范圍內；在鉆進過程中，感受到地層條件出現明顯變化時，需要降低鉆進速度。二是處理鉆孔漏漿，可以適當加大泥漿比重，將其從1.50提升至2；在鉆進孔口出現該問題時，應該停止鉆進，將鉆桿拔出，使用粉質粘土制成土球對鉆孔進行填充，搗實之后再進行鉆進。

3.2 基礎灌漿技術在水利工程嚴重漏水中的施工應用

水利工程在施工過程中，嚴重漏水的情況是比較常見的。根據實際施工經驗來說，出現嚴重漏水問題的原因通常是對水利工程選址不恰當導致的。在選址過程中，由于沒有全面地對施工地質條件進行全面勘察，導致在一些容易發生漏水事故的地段進行施工。在遇到嚴重漏水問題時，采用常規灌漿施工技術的成本較大，而且效果不好，需要采用更加貼合實際的灌漿施工方式。模袋灌漿就是處理這類問題的良好辦法，由于模袋耐磨性很好，通過模袋相互擠壓，就可以有效降低模袋中漿液含漿量，強化模袋中水泥漿的凝結速度。不僅如此，在模袋的約束下，水泥砂石很難從模袋中發生流失，可以發揮出良好的溶度阻塞效果。例如，在某排灌站施工時，前池施工時發生了嚴重的漏水問題，其前池長12000 mm、寬5000 mm、高2500 mm。由于排灌站前池的作用只是引水，因此不適宜利用常規的灌漿法進行堵漏施工。在這種情況下，利用模袋灌漿進行堵漏施工就顯得很合理了。一般需要根據漏水范圍確定合理的施工面積，再制定灌漿漿液配比，級配比要根據實際情況確定，漿液材料一般使用沙土、砂石等混合配置。

4 結語

基礎灌漿施工技術在水利工程中具有十分重要的作用，可以發揮出多方面的作用。在水利工程施工過程中，需要根據實際施工情況選擇合理的基礎灌漿施工技術，以便能夠在最小的投入下最好地解決問題。

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