水利水電工程灌漿施工及其質量管理

張華東

(長泰縣水利局，福建 漳州 363900)

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水利水電工程灌漿施工及其質量管理

張華東

(長泰縣水利局，福建 漳州 363900)

目前，水利水電工程中使用的灌漿技術不止一種，每種技術都有其自身的特點，在質量管理工作中，應以具體應用的技術為依據，制定可行的管理方案。文章首先闡述了我國水利水電工程建設中比較常用的灌漿技術，其后重點就高壓旋噴施工的實際應用展開了具體分析。

水利水電工程；灌漿施工；高壓噴射；質量管理；應用

0　前　言

隨著思想觀念的改變和技術的進步，水利水電工程的功能也更加多樣。這些水利工程具有防洪與供水、發電等功能。豐富的功能使得水利水電工程的重要性更加突出，對地區發展的影響力也得到了普遍認可。因而，現代水利工程實現了經濟功能與公益功能的完美統一，除了可以保證一方安定之外，還可以創造經濟利潤。

1　水利水電工程灌漿施工簡述

建筑工程在施工過程中，需要考慮的基本問題是地質構造與工程環境，但水利水電工程不一樣，其在考慮地質條件之外，還要考慮水文環境。水文環境處于不斷的變化之中，造成水利水電工程建設難度較大。水利水電工程的選址比較特殊，地基構造也大多不適合直接施工，在工程建設中，首先要考慮的一項問題就是，借助何種處理手段，才能夠實現對地基條件的改善，使其達到水利水電工程的建設要求。通常來說，大多數水利工程進行基礎處理時，都會涉及到灌漿技術[1]。結合應用效果來看，水利水電工程地基處理中采用該項技術，不僅能夠有效避免地基破損問題的產生，還可以起到優化地基性能的作用，對于保證水利水電工程的質量具有重要意義。

2　目前中國水利水電工程建設中比較常用的灌漿技術

2.1接縫灌漿技術

接縫灌漿技術是對水利工程的裂縫和接縫再次填充混凝土，以防止水分和空氣對大壩的進一步侵蝕，防止泄漏并延長水庫的使用壽命。

2.2固結灌漿技術

固結灌漿技術主要是為了鞏固地質，同時減少滲透水性，如果地質環境允許，可以在擬建大壩的基礎范圍及其下游部分應力條件復雜的區域布置灌漿孔洞。若是壩體過高，可以全局范圍進行灌漿孔洞的布置，灌漿深度一般為5～9m，也有達到16～35m的超深孔洞。對于固結灌漿來說，它較適用于較厚的壩體。

2.3高壓噴射灌漿技術

高壓噴射灌漿技術，主要是用較高壓力的噴射流,利用微擾的方法或切割的方式,滲透進入水利工程地基的裂縫,在高壓噴射流的較大壓力的影響下,泥漿將快速滲透進入有裂紋的基礎和周圍的土壤,再與天然石材的裂縫再次快速混合,當水泥漿硬化徹底,原本松散地基會變成高強度的凝結體。

新型高壓噴射形式主要有3種：

1)第1種是旋噴形式。

2)第2種是擺噴方式。

3)第3是定噴方式。

其中旋噴的方式主要是在進行噴射的時候，一邊將噴射槍提升，一邊進行旋轉操作，這樣在噴射結束后就會形成一個圓柱體的凝結體形狀。

擺噴主要是在進行高壓噴射的時候，一邊將噴射槍提升，一邊將噴射槍進行暴動，這樣在噴射結束后則會形成一個啞鈴狀的凝結體形狀。定噴則是在進行高壓噴射的時候只用一種噴射方法，就是在提升噴射槍的時候不擺動也不旋轉噴射槍，這樣在噴射結束后則會形成板狀的凝結體形狀，人們也會將這種噴射方法叫做定噴板，這幾種高壓噴射方法都是比較實用的。高壓噴射的幾種形式見圖1。

圖1高壓噴射形式(旋噴、定噴、擺噴)

3　實例分析水利水電工程灌漿施工及其質量管理措施

3.1工程概況

白沙水庫位于漳州市長泰縣坂里鄉新春村，所在河流為九龍江支流，距新春村1.5 km，是一座以灌溉為主，兼有養殖功能的小(2)型水庫。壩址以上集雨面積3 km2，主河道長度1.4 km，河道平均坡降40.7‰。水庫總庫容73.5 萬 m3，其中正常庫容60 萬 m3,死庫容13 萬 m3。水庫原設計洪水標準為20a一遇設計，200a一遇校核，相應設計洪水位為171.99 m(黃零高程，下同)，校核洪水位為172.33 m。水庫正常蓄水位為171.20 m，死水位為166.37 m。本次除險加固根據《防洪標準》(GB50201—94)對白沙水庫進行洪水復核，設計洪水標準30a一遇，相應設計洪水位為172.15 m，校核洪水標準300a一遇，相應校核洪水位為172.43 m[2]。

2011年5月長泰縣水利局組織專家對長泰縣白沙水庫進行大壩安全鑒定，并評定為三類壩，存在較多的安全隱患，已經影響了水庫的正常運行，限制了水庫效益的正常發揮。為保證水庫的安全運行，確保工程效益的發揮，改善水庫的環境，滿足水庫可持續發展的要求，除險加固勢在必行。

3.2大壩存在問題

1)迎水坡未全部護砌，其中172.10 m高程以上為草皮護坡，壩坡不平整；172.10 m高程以下為干砌塊石護坡，壩坡較平整，但局部塊石間縫隙較大并長有雜草。背水坡為草皮護坡，目前雜草叢生，壩坡極不平整，壩界不清，附近村民在壩坡挖路，嚴重影響大壩安全[3]。168.80 m高程處的排水溝長滿雜草，淤積嚴重，基本失去作用。

2)壩頂由于有載重車輛經過，目前已嚴重損壞，坑坑洼洼，一遇暴雨就大片積水，泥濘不堪。

3)大壩背水坡168.83 m高程以上長期存在濕坡，面積約8 m2，壩體沒有排水反濾設施，對大壩滲流穩定不利。

4)經滲流理論計算，壩基面全風化表層(即壩基接觸帶)的水力坡降>土體容許水力坡降，壩基接觸帶會發生滲透變形。

5)背水坡164.60 m高程處渡槽為磚砌結構，年久失修，槽身老化，砌縫砂漿脫落，長草。

3.3壩體防滲加固方案比選

根據大壩滲漏原因，結合以往類似工程的實踐經驗，壩體防滲分別采用單管高壓旋噴樁、劈裂灌漿兩種方案進行比選。

通過比選，劈裂灌漿方案比單管高壓旋噴方案節省投資約65.70萬元，但劈裂灌漿施工工藝技術要求高，若控制不好反而使壩體劈開過大無法回彈，形成永久性裂縫，灌漿施工排水固結時間較長，工期較長，需要多次灌漿才能達到防滲目的，還無法處理壩基接觸帶的滲漏問題[4]。

單管高壓旋噴樁施工工藝較成熟，旋噴固結體強度大，在低壩上施工孔斜好控制容易成墻，成樁后整體性好，防滲效果好，耐久性好，且能處理壩基接觸帶的滲漏，徹底解決壩體和壩基接觸帶的滲漏問題。因此，本次加固推薦采用單管高壓旋噴樁作為壩體的防滲加固方案。

為徹底截斷壩體和壩基接觸帶滲漏通道，本次加固擬采用單管高壓旋噴防滲墻防滲。旋噴布置在壩頂壩軸線處，旋噴范圍為壩0+000～壩0+104，布單排孔，孔距0.45 m，防滲墻深入到壩基全風化層以下2 m。單管旋噴總鉆孔數231孔，鉆孔總進尺2283 m，防滲面積1027 m2，設計樁徑≥0.6 m，最大的防滲墻深度為14 m。從加固后的滲流計算成果可知，壩基全風化層的最大水力坡降均小于容許水力坡降[J允]=0.63，因此理論上，加固后的壩基全風化層不會發生滲透變形。因此，本次加固不對壩基的強風化層進行處理。

3.4壩體單管高壓旋噴防滲墻施工工藝及其質量管理

單管噴射灌漿防滲墻的基本原理是使用鉆孔和灌漿管(管)和噴嘴形成預定的深度,用高壓泵將預制泥漿壓力(壓力20 ～ 40 MPa),通過高壓軟管和噴嘴,從噴嘴種噴射出來噴霧,影響和切削土體進行強制混合填充。同時以一定速度提鉆桿,從而形成一個新的人工地基或定強度的地下防滲結構。這些個體結構連接膠合即組成地下連續防滲墻。

具體施工與質量管理措施如下：

1)造孔：可采用75型地質鉆機，鉆孔孔位與設計孔位偏差≤1～2cm。鉆進過程應嚴格控制孔斜，要求鉆孔偏斜≤0.6%。鉆孔每鉆進3～5 m，用測斜儀量測一次，發現孔斜率超過規定應在鄰近位置重鉆。鉆孔的有效深度應超過設計墻底深度0.3 m。

2)下噴射管：下噴射管前應進行地面試噴，檢查機械及管路運行情況都正常后，將噴射管下放到設計深度，將噴嘴對準噴射方向不偏斜是關鍵。用震動鉆時，下管與鉆孔合為一體進行。為防止噴嘴堵塞，可采用邊低壓送漿，邊下管的方法。

3)噴射灌漿：當噴射管下到設計深度后，應先按規定參數進行原位試噴，待漿液返出孔口、情況正常后，方可開始按預定的提升速度自下而上邊噴射邊轉動，邊提升直到設計高度，停送漿，提出噴射管。每孔旋噴結束后，應利用回漿或水泥漿向孔內及時回灌，直至孔口漿液不下降為止，以保證樁頂密實。旋噴灌漿需中途拆卸噴射管時，搭接段應進行復噴，復噴長度≥0.2 m；灌漿因故中斷后恢復施工時，應對中段孔段進行復噴，搭接長度≥0.5 m。旋噴灌漿分兩序孔逐漸加密施工，第1序孔距1 m，第2序孔距0.5 m。

4)開挖檢查：在單管高壓旋噴防滲墻成墻28d后，沿墻軸線布設開挖檢查點，開挖檢查點每處開挖長2～3 m，深2～3 m，檢查墻體的均勻性和完整性、墻段連接和墻厚、固結體垂直度、形狀的質量。

5)鉆孔取芯檢查：在成墻28d后，沿墻軸線布設鉆孔檢查點進行鉆孔取芯檢查。利用鉆孔做注水試驗，并取芯樣做室內試驗檢測抗壓強度、滲透系數等物理力學性能指標。

5　結　語

總體來講，我國的水利水電工程建設水平還是相對較高的，施工技術也較為先進。鑒于水利水電工程所發揮的關鍵作用，在此類工程的建設中，必須重視對灌漿技術的充分利用。同時，在施工過程中，也要重視做好技術管理與質量控制，使該技術更好的服務于我國的水利水電事業。

[1]張全保.水利水電工程施工中關于新技術的應用分析[J].科技風，2015(21)：131.

[2]邵文秋.試析水電工程中灌漿施工技術[J].建筑·建材·裝飾，2015(14)：234-235.

[3]李東東.關于水利水電工程施工技術及注意問題的分析[J].水能經濟，2015(07)：61.

[4]周先水.試析水利水電工程中混凝土施工技術及質量控制措施[J].建筑·建材·裝飾，2015(13)：224.

1007-7596(2016)07-0117-03

2016-06-14

張華東(1968-)，男，福建長泰人，工程師，從事水利水電工程建設工作。

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