水利水電工程灌漿施工技術(shù)研究

李偉松 朱磊 潘建

（宿遷江淮水利集團(tuán)公司 江蘇宿遷 223600）

引言

作為事關(guān)社會穩(wěn)定發(fā)展的重要基礎(chǔ)工程，水利水電工程施工的關(guān)鍵在于大壩施工，需要采用灌漿施工技術(shù)實(shí)現(xiàn)大壩修建修復(fù)，達(dá)到增強(qiáng)大壩結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和防滲透等目標(biāo)。作為復(fù)雜系統(tǒng)工程，水利水電工程灌漿施工涉及因素較多，因此還要明確施工要求，實(shí)現(xiàn)施工技術(shù)合理運(yùn)用，繼而更好的推動工程的建設(shè)發(fā)展。

1 水利水電工程灌漿施工技術(shù)分類

在水利水電工程中，灌漿施工就是將具有膠凝作用的流動性漿液注入地層或結(jié)構(gòu)物空隙內(nèi)的施工方法，能夠促使地層或結(jié)構(gòu)物的整體性和密實(shí)性得到提高，從而使其抗?jié)B性能和力學(xué)性能得到改善。在實(shí)際施工時(shí)，采用該技術(shù)需要將水、石、水泥等物質(zhì)按照一定的比例搭配制作成漿料，然后利用灌漿設(shè)施將漿料灌注到已經(jīng)鉆好的孔洞中，促使其被注入建筑物基礎(chǔ)底部。經(jīng)過一段時(shí)間凝結(jié)，漿料會硬化，促使地基得到加固。從施工技術(shù)分類情況來看，可以按照灌漿方式將灌漿施工劃分為純壓式施工和循環(huán)式施工，前者對灌漿設(shè)備和技術(shù)操作要求較低，對漿液材料有較高要求，但是漿液可直接通過灌漿管進(jìn)入鉆孔，使裂縫較大的巖層得到充填。循環(huán)式灌漿施工可以在孔口或孔內(nèi)循環(huán)灌漿，促使孔段中漿液始終流動，減少顆粒沉淀，促使灌漿質(zhì)量得到提高[1]。如表1所示，相比較而言，采用純壓式灌漿施工技術(shù)需要確保孔深在10～12m范圍內(nèi)，難以控制施工質(zhì)量，因此在水利水電工程中得到廣泛應(yīng)用的為循環(huán)式灌漿施工技術(shù)。

表1 純壓式灌漿施工技術(shù)與循環(huán)式灌漿施工技術(shù)比較

2 水利水電工程灌漿施工技術(shù)的應(yīng)用

2.1 工程概況

某設(shè)計(jì)以灌溉為主要功能的小型水庫總庫容7.35×105m3，正常庫容和死庫容分別為6×105m3和1.35×105m3，采用黃海高程設(shè)計(jì)的洪水水位為171.9m，防洪標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇，校核水位為172.3m，標(biāo)準(zhǔn)為200年一遇。水庫正常蓄水171.2m，死水位166.3m。根據(jù)《防洪標(biāo)準(zhǔn)》（GB50201-2014）進(jìn)行水庫除險(xiǎn)加固，按照30年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)復(fù)核洪水水位，洪水水位達(dá)172.1m，校核水位為172.4m。

2.2 施工要求

采用灌漿施工技術(shù)進(jìn)行工程除險(xiǎn)加固，還要先對整個(gè)項(xiàng)目的地質(zhì)、水文等情況進(jìn)行勘探，確定工程項(xiàng)目所在位置的巖層構(gòu)造、斷層、破碎帶、裂隙等情況，結(jié)合工程地下水補(bǔ)給條件和流速等，摸清架空洞穴分布和大小。如果需要大規(guī)模灌漿，需要開展現(xiàn)場灌漿試驗(yàn)，確定灌漿孔排數(shù)、孔深、排距等，完成灌漿壓力、材料、質(zhì)量規(guī)范等條件的選定。在眾多要素中，施工材料為至關(guān)重要的因素。結(jié)合工程特點(diǎn)，還要制備以水泥為主要原料的水泥漿，通過添加適量添加劑保證水泥漿粘性，然后采用抽樣方法確定材料各項(xiàng)指標(biāo)能否滿足要求。在未摻加減水劑的情況下，漿液流動性值應(yīng)保持在16s以上，摻加后需要達(dá)到25s以上，一般需要將漿液流動性值控制在40s以內(nèi)。確定灌漿材料后，需要做好灌漿機(jī)具選擇，包含灌漿泵、灌漿塞、管路等，需要為灌漿材料提供服務(wù)，實(shí)現(xiàn)漿液高效制備，加強(qiáng)灌漿流量和壓力等參數(shù)的控制。根據(jù)漿液性能，實(shí)現(xiàn)水泥灌漿需要采用高速攪拌機(jī)進(jìn)行漿液制備，避免水泥團(tuán)粒分散和水化，并采用低速攪拌機(jī)進(jìn)行漿液儲備，避免漿液沉淀[2]。此外，需要采用往復(fù)式灌漿泵，減少機(jī)械磨損，滿足工程施工要求。

2.3 施工方法

針對水利水電工程，還要結(jié)合地基水量和集中情況進(jìn)行灌漿方法合理選擇。在水量嚴(yán)重集中的情況下，需要在裂縫位置鉆淺孔和深孔，埋設(shè)如孔口管引出水，利用棉紗將裂縫封住，然后利用砂漿填槽，實(shí)現(xiàn)高壓注漿。如果地基吸漿嚴(yán)重，需要降壓并加入速凝劑，通過間歇式灌漿完成灌漿操作。從灌漿順序上來看，如果一次灌漿需要鉆到10m以下孔深，需要分段升高灌漿壓力，能夠在透水較小或裂縫少的巖石地基施工中采用該方法。如果巖層較為破碎，鉆孔到3～5m深時(shí)，需要實(shí)現(xiàn)高壓灌漿，自上而下分段灌注漿液，做好壓水、沖洗施工，并在灌漿凝固后進(jìn)行后續(xù)施工，保證灌漿充分。在巖層較為堅(jiān)硬或傾角不大的情況下，可以自下而上分段灌漿，一次性鉆好孔洞，按照3～5m標(biāo)準(zhǔn)分段灌漿。在灌漿過程中，需要使用灌漿塞進(jìn)行塞孔，保證灌漿連續(xù)性。結(jié)合大壩工程容易受外部地質(zhì)條件干擾的特性，還要避免泥漿長時(shí)間凝結(jié)導(dǎo)致大壩基礎(chǔ)底部受到?jīng)_擊或出現(xiàn)滲漏情況，因此需要通過間歇式灌漿施工控制泥漿流動情況。在實(shí)際施工過程中，則要逐漸增加灌漿量，實(shí)現(xiàn)對泥漿組分和水灰比等比例的調(diào)整，添加適量外加劑，控制泥漿凝結(jié)速度。灌漿間隔需要保持2～6h之間，直至泥漿凝固后才能進(jìn)行復(fù)灌。

2.4 實(shí)踐應(yīng)用

在實(shí)際施工時(shí)，需要先進(jìn)行鉆孔施工，使直孔、孔壁保持一定正直性和均勻性，并且嚴(yán)格按照施工順序施工，先進(jìn)行Ⅰ序孔灌漿，然后進(jìn)行Ⅱ序孔和Ⅲ序孔灌漿。完成第一道工序后，需要將Ⅰ序孔作為檢查孔，用于檢查后序孔，開展壓水試驗(yàn)，保證灌漿孔吸水率滿足要求。針對漏水問題頻發(fā)的部位，可以使用模袋灌漿技術(shù)，利用聚丙烯材質(zhì)袋子進(jìn)行配料充填。在施工過程中，需要在模袋中進(jìn)行水泥砂漿的灌入，通過擠壓使砂漿發(fā)生形變，促使砂漿快速凝固。在后續(xù)模袋限制下，沙土泥漿的流失能夠減少，因此阻塞效果較好，能夠使工程質(zhì)量得到提高。搭配采用雙槳灌漿技術(shù)，利用不同管道進(jìn)行水泥漿和速凝劑的灌注，使?jié){液充分混合后進(jìn)入灌注區(qū)，實(shí)現(xiàn)防滲漏的目標(biāo)。

在壩體灌漿過程中，則要加強(qiáng)接縫控制。結(jié)合工程需求，可以采用重復(fù)灌漿系統(tǒng)進(jìn)行重復(fù)灌漿，同時(shí)配合采用騎縫灌漿技術(shù)，完成騎縫孔的設(shè)置，然后進(jìn)行灌漿，則能使灌漿壓力得到均衡分布，保證灌漿順暢，避免管道阻塞。將灌漿壓力控制為0.2MPa，泥漿開度控制在1～3mm之間，則能實(shí)現(xiàn)接縫問題有效處理。在低于水庫水位的廊道或地層含水位中灌漿，容易出現(xiàn)灌漿孔涌出承壓水的問題。針對這一情況，還要在正常灌漿結(jié)束后采用相同壓力進(jìn)行持續(xù)灌漿，灌注的漿液為原濃度水泥漿或5：1稀漿，持續(xù)灌注4～8h，結(jié)束后關(guān)閉漿管閥門和回漿管閥門，使?jié){液處于受壓狀態(tài)，直至6～8h后凝固才能打開閥門。確定無涌水情況，可以確定施工合格。如果依然存在涌水現(xiàn)象，還要采用化學(xué)灌漿法，使?jié){孔段注入率小于3～5L/min，然后灌入化學(xué)溶液[3]。在巖石縫隙中，化學(xué)溶液將盡快凝聚，促使細(xì)小裂隙密實(shí)，因此能夠?qū)⒂克伦　?/p>

3 結(jié)論

在實(shí)踐施工過程中，還應(yīng)結(jié)合工程特點(diǎn)明確灌漿施工要求，實(shí)現(xiàn)工程施工方法的合理選擇，明確工程施工工序，才能通過嚴(yán)格施工管理保證工程施工質(zhì)量，為工程安全運(yùn)行提供保障。因此在實(shí)際應(yīng)用灌漿施工技術(shù)時(shí)，需要加強(qiáng)水利水電工程的分析，通過合理應(yīng)用技術(shù)實(shí)現(xiàn)工程除險(xiǎn)加固處理，繼而使工程建設(shè)達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。