新型智能灌漿技術在大壩施工中的應用

林澤森

摘要：目前，隨著大型水利工程的不斷興起和地下基礎處理工程建設發展規模的不斷擴大，灌漿技術在國內外得到越來越廣泛的應用。傳統的灌漿工藝在現代電子技術、光纖通訊技術、數字化進程的影響下，只有朝著檢測智能化、控制數字化方向發展，才能有效利用新智能灌漿、壓水檢測系統，提高功效，確保灌漿檢測數據的真實、有效。文章主要分析新型智能灌漿技術在福建長泰枋洋水利樞紐工程大壩施工中的應用，對施工過程進行智能控制，以達到良好的施工效果，提高整體工程質量，以供實踐參考。

關鍵詞：新型智能灌漿;大壩施工

福建長泰枋洋水利樞紐為廈門市第二供水水源工程，上存大壩最大壩高89.3米，正常蓄水位201米，總庫容為1.23億立方米，為大Ⅱ型水庫，是福建省重點項目，也是福建省近年來水利工程建設最大的項目。工程地質條件十分復雜，施工難度大。智能灌漿系統是融合灌漿技術、計算機技術與互聯網技術的高度集成設備。將傳統的人工配漿、人工調壓改為計算機控制自動配漿、自動調壓，有效降低了工作強度。將自動配漿系統、自動調壓系統有機結合，以數據中心為核心，能夠自動處理啟動灌漿、升壓、變漿、結束灌漿，甚至能自動處理一些常見的異常情況。實現了常態情況下的全自動灌漿。新型智能灌漿、壓水檢測系統能同時在線檢測流量、壓力、水灰比、地層拾動四個參數，根據實際情況，運用宏觀呂榮法壓水和微灰比、地層拾動四個參數，根據實際情況，運用宏觀呂榮法壓水和微分壓水兩種方法檢測地層滲透性，在省內灌漿、壓水參數過程檢測中尚屬首創。

一、傳統灌漿技術在水利工程大壩施工中存在的問題

（一）大壩主體灌漿施工主要分為四個步驟：分別是制漿、輸漿、配漿和灌漿。傳統灌漿施工中每個環節都需要人工操作和控制，對工人施工經驗、技術有很高的要求。依靠人工制漿，很難一次性配制出合格的水泥漿液，不僅導致漿液廢棄量的增加，同時也增加了人工成本，影響了施工效率。在灌漿過程中，需要專人專班專注各種監測儀表的數據，一不留神就會忽略數字異常跳動，錯過糾正時機，影響灌漿的效果，甚至可能出現巖層或結構物被破壞的現象，往往事倍功半。

（二）傳統灌漿系統對現場應用條件要求較高，同時在壓力控制系統方面仍存在高壓閥門故障率高、灌漿壓力“速降緩升”的問題，現場要根據灌漿情況進行靈活控制，對設計方案、材料性能和控制難度要求較高。

為了克服以上難題，長泰枋洋水利樞紐工程利用新型人工智能灌漿技術持續探索新技術新工藝，有效提高工程質量。

二、新型灌漿技術在水利水電工程大壩施工中的重要性

基礎處理是水利水電工程大壩施工過程中不可或缺的一項技術，隨著科技時代的發展，“新型智能灌漿”這項新技術在大壩施工過程中的重要性日益凸顯。主要表現在一下幾個方面：

（一）通過智能灌漿系統，提升了灌漿作業標準化、規范化，實現了精細操作、嚴格控制，更有效的保證了施工質量，使得在工程質量上精益求精、追求卓越成為可能。

（二）通過智能灌漿系統，實現了灌漿環節自動化、工藝控制智能化、設備高度信息和網絡化，是智能技術在灌漿施工領域的一次創造性應用，顯著提高了灌漿行業的智能化水平，同時極大的減輕了操作人員的勞動強度。

（三）通過智能灌漿的精細化控制，按需靈活配漿，極大減少了灌漿過程中漿液的浪費，有效降低了材料成本，提高了灌漿材料的利用率，減少了污水排放量，實現了綠色節能的效果。

（四）通過智能灌漿的精細化控制，施工方改變了傳統水泥灌漿施工現場“臟、亂、差”的面貌，通過采用智能灌漿系統，優化了現場施工環境，為文明施工創作了有利條件。

（五）通過智能灌漿系統有效減少了人為的干預，實現了隱蔽工程陽光作業。

三、新型智能灌漿技術在水利水電工程大壩施工中的要點

（一）鉆孔施工

智能鉆孔技術首先需要進行的工作就是孔位測放，將鉆機的位置進行適當調整。首先采用儀器進行孔位測放，將防線引點進行合理的設置，然后進行孔位測放與鉆研施工，再借助GPS儀器定位技術對孔位進行標注，鉆孔位置必須精準確定。在開孔施工作業前，需要將鉆機平臺用液力進行固定，并且利用水平尺對鉆機底座位置以及高度進行校準和檢測。其次，進一步檢查攢積平臺的穩定性及牢固性，利用固定螺栓進行固定，最后對鉆機平臺的鉆孔以及立軸和天車的位置進行檢查校核，只有這三者之間都處于同一線內，才可對混凝土蓋板層進行鉆孔，然后將孔口管進行埋設。

（二）壓水試驗

在進行灌漿施工時，為了能夠對鉆孔巖石的實際滲透情況進行全面的了解和掌握，壓水試驗在灌漿施工正式進行之前是必不可少的。壓水試驗也就是利用水的壓力對壓水量與壓水時間的關系進行分析，并且通過特定的計算方式將巖石的壓水特性計算出來，然后對比壓水特性，將巖石的具體滲漏情況進行有效地分析。

壓水試驗模塊的主要功能：系統將實時測量的壓力、流量等信號顯示并打印，根據灌漿規范的標準自動判斷試驗是否結束，試驗結束后根據需要打印壓水曲線。

壓水試驗開始時，需要輸入的施工參數：部位、排序號、孔號、孔口高程、設計孔深、孔徑、段位、壓水實驗開始時間、初始壓力、壓水模式（單點法還是五點法）。壓水試驗中需要測量的物理信號：實際壓力和實際流量，同時由實測的壓力和流量傳感器算出累計量和呂榮值。

（三）智能灌漿施工

智能灌漿技術在水利工程大壩施工過程中需要對灌漿方式以及灌漿順序進行合理的選擇。通常情況下，主要有純壓式灌漿和循環式灌漿這兩種灌漿方式，手純壓式灌漿主要是指對鉆孔或者是巖石裂縫進行灌漿時，只是單純的把漿液灌入其中，不涉及到使漿液返回地面然后進行循環，因此，在大裂縫的巖層中比較適合這種灌漿方式。孔口循環和孔內循環都屬于循環式灌漿，采用這種灌漿方式能夠在一定程度上使漿液始終都能維持流動狀態，因此可以將顆粒沉淀明顯減少，而灌漿質量也能夠不斷提高。

四、智能灌漿技術在水利水電工程大壩施工中的具體應用

福建長泰枋洋水利樞紐的智能灌漿系統利用人工智能、大數據、工業5G等新興技術，通過三維地質建模、灌漿過程信息收集和地質與施工多維信息系統，對數據進行分析研判，制定不同地層條件下的灌漿最優施工方案，讓灌漿參數精準適應不同地質條件。同時，通過自動化和人工智能減少灌漿過程中的人為干預，從而精準控制灌漿全過程（如圖一）。

（一）大吸漿量灌注技術

由于水利水電工程的性質具有特殊性，所以在施工過程中非常容易受到各種外部環境因素的影響，特別是外部地質情況對其影響非常大，不僅會使泥漿的凝結時間延長，而且會對其基礎底部帶來一定程度上的沖擊，使得施工成效不能得到有效地保證。因此，在實際的水利水電工程大壩施工過程中，需要對灌漿技術方法進行正確的選擇，尤其是對泥漿的流動進行嚴格的控制，使其能在合理的范圍內進行流動，與此同時，要不斷的增加灌漿量，采用限制吸漿的方式將泥漿流速進行合理的控制，這樣在可以控制的范圍之內就有助于泥漿的順利凝結。在對灌漿施工技術進行實際操作時，需要進合理的控制與調整泥漿組分與水灰比例，并對外加劑的填入方式進行適當的更改，進而對泥漿的凝結速度進行有效地控制。除此之外，還可以對間歇灌注方法進行嘗試，把控灌漿的全過程，一般情況下控制在2～6小時的間隔時間比較適宜，當其達到相應的凝固強度標準后，再進行掃孔并且要重復進行灌注。

（二）漏水通道灌漿技術

水利水電工程大壩施工不僅難度大而且也比較復雜，在施工過程中外部地質條件對其影響非常大，還極有可能出現多種不可控的因素，引發一系列的安全問題，比如會出現漏水或者滲水問題等。所以在實際的施工過程中需要對漏水結構進行破壞，使其能夠在原有的位置灌漿，這時就需要采用爆破施工方法進行施工。但是爆破施工方式對于其他部位的工程施工質量會產生一定程度上的影響，進而會加大整體的施工難度，此外，這種施工方式還會產生非常高的成本。在這樣的背景下，就可以嘗試應用膜袋關鍵技術，用尼龍袋、聚丙烯材質袋等填充配料，進行灌漿堵漏。在對填充配料進行選擇時，采用大粒徑砂礫石就是最佳的選擇，在實際的操作過程中配合使用雙槳灌漿技術，這樣既能使不同管道所灌入的泥漿和速凝劑在混合器內進行充分混合，進而同時流入灌注區 ，使其防滲防漏效果能夠被強化，進而對漏水點能夠有效控制。

（三）接縫灌漿施工技術

在實際的灌漿技術應用過程中，需要對壩體施工的具體要求進行綜合性的考量，尤其要注意壩體接縫灌漿的水泥組分以及數你化學指標（如圖一和圖二），在其合理的范圍內進行使用，進而能夠選擇出更具針對性的灌漿技術，以確保整體的施工質量。

五、結束語

綜上所述，水利水電工程作為一項民生工程，其工程施工質量對于水利水電事業的發展以及國家社會的長治久安緊密相連，而且還對國家的整體能源結構有著一定程度上的影響。現階段我國的水利水電工程項目建設不僅在規模上不斷的擴大，而且還提出了更高的要求，尤其是提高了對大壩整體施工的要求，使得大壩施工的防滲性能更強，防震效果也要不斷的加強，為此就需要科學合理的應用灌漿技術。長泰枋洋水利樞紐工程智能灌漿技術瞄準國家信息化融合創新的戰略要求，契合行業工程數字化、智能化的發展方向，對灌漿隱蔽工程的質量保證、改善作業人員工作條件、提高工作效率、節約資源和降本增效具有重要意義。

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