水利工程灌漿施工技術的應用

李夏 ?崔巍

摘 要：灌漿施工是水利工程常見的防滲技術，文章闡述該項技術用于水利建筑基礎中的必要性，列舉常用的基礎灌漿技術，分析各自特點及優勢，介紹灌漿技術在巖溶地區、吸漿量增大的水利工程中應用情況，總結促進技術有效應用的措施。

關鍵詞：水利工程;建筑基礎;灌漿施工;技術分析

中圖法分類號：TV543? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標志碼：A

1? 灌漿施工技術應用的必要性

水利工程建設中如遇以下幾個問題，則需合理應用灌漿技術：首先，在建造水利工程的基礎構造時，受水流壓力的作用，容易造成建筑基礎不夠穩固，降低其穩定性，若工作人員沒有及時采用適宜的防滲方法，將不利于水利工程后續安全投用，縮短工程的使用壽命。其次，建筑基礎對水利工程起到支撐作用，基礎穩固性直接影響水利工程的建造質量。建筑基礎施工時，嚴格依照工程的建設、選址及施工質量要求去開展工作，方能確保現場施工活動順利推進[1]。最后，水利工程建設時防滲工作推進情況關系著建筑基礎的建造效果，工人現場施工時如果忽視部分流程或者事項重視度不足，將會影響建筑基礎建設質量，甚至造成項目投用過程中局部坍塌，造成工程的安全事故，影響工程效益的發揮，而工程的灌漿技術能發揮良好的防滲、加固作用，是項目建設的關鍵環節。

2? 常用的灌漿技術類型

針對水利項目內的灌漿施工，按照材料所屬類型的不同可以將其分成水泥、水泥粘土與化學灌漿，操作過程可靠性高、工藝及機械設備簡單、經濟性高、適用性強是水泥灌漿的主要特征;水泥粘土灌漿技術最大的特點是成本支出更低，但是實際結石強度較差;化學灌漿技術特點主要集中在成本偏高、施工過程復雜、工藝要求嚴格等方面，多用于處理地質條件特殊的裂縫。按照施工目的可以把灌漿技術分成固結、接觸以及帷幕灌漿等。

2.1? 固結灌漿

實際施工中，通常依照水利項目大壩地基的地質、壩型、巖石破碎程度及基礎巖石應力等客觀條件決定是否應用固結灌漿。針對混凝土重力壩，通常要進行壩基全面積固結灌漿施工;而對砼拱壩或重力拱壩，需要對實際受力相對較大的壩肩拱座巖體進行固結灌漿;對于水工隧洞，常在襯砌后進行巖體固結灌漿處理對象一般是襯砌施工后的巖體結構。在破碎巖層內開挖建造隧洞時，為規避局部巖體坍塌或集中滲漏的情況，開挖前可以在一定范圍內用斜孔或者水平孔進行超前固結灌漿。把砼墊層增設到土石壩防滲體底部時，需要對墊層下巖體進行固結灌漿處理。工程實踐中，為了確保灌漿施工質量符合設計要求，需要將適量砼蓋板澆筑在巖基表面或者具有一定厚度的砼以后再行固結灌漿施工。如果巖石地質條件相對較復雜時，通常要在工程場區內進行固結灌漿試驗，依次確定孔距、排距、孔深、布灌漿順序等參數[2]。下淺層固結灌漿孔經常配合應用風鉆鉆孔，潛孔鉆或巖心鉆適用于處理深層孔，梅花形、方格形與六角形是常用的平面布孔形式。通常將排距與最終孔距控制在3～6m范圍，嚴格逐漸加密方法進行鉆灌。水泥漿液是主要的灌漿材料，當巖石節理、裂隙發育的特殊地段內實際吃漿量很大時，可以改用灌注水泥砂漿。灌漿操作先由稀漿開始，逐漸增加其濃度，直到抵達結束標準要求。

2.2? 接觸灌漿

接觸灌漿技術的作用主要體現在填充空隙、提高錨著力及接觸面之間的密實度，預防漏水現象等。如果在巖石地基之上建設砼壩，當砼自體體積收縮以后，兩者之間會形成縫隙，針對這種縫隙要進行接觸灌漿，于巖石相對較平緩處，接觸灌漿經常和巖石內的帷幕灌漿配合應用，借此方式實現對壩體砼和巖石的接觸位置的有效處理。在壩肩巖石邊坡45°陡峭位置，接觸灌漿施工設計及灌漿操作方法和接縫灌漿有很大相似之處，可以應用預埋灌漿盒或其他辦法，也可以通過澆筑砼后再進行鉆孔，主要是在接觸位置形成出漿點位或出漿線條，布置進漿管、回漿管、排氣管等設施。當現場實測確認砼構件溫度達到設計要求后，就可以在鋼管或鋼板結構物周邊澆筑砼，當砼體積發生收縮以后，兩者之間會會形成縫隙，對這種縫隙也要進行灌漿處理。

2.3? 帷幕灌漿

閘壩的巖石或砂礫石地基內多采用 帷幕灌漿技術設防滲帷幕。帷幕頂部連接砼閘底板或壩體構造，底部深到不透水巖層內，利用其阻止或減少地基內地下水的滲透。帷幕灌漿和處于下游的排水系統協同作用，也能降低滲透水流對閘壩的揚壓力。20世紀以后，帷幕灌漿始終是水工建筑物地基防滲處理的主流方法，對水工建筑安全可靠運行起到良好的保障作用。帷幕灌漿多被安置在壩基迎水面下方基礎中，并且會建造出一道連續且垂直或向上游傾斜的幕墻構造。帷幕灌漿技術應用的宗旨是確保建筑地基的滲透穩定，降低壩基的滲流量與揚壓力。鉆孔較深是帷幕灌漿技術的主要特征，現場施工時一般要求孔深進巖基單位吸水率等值線之下的3～5m;通常應用單孔灌漿，灌漿壓力整體偏大。帷幕灌漿施工均是在基礎灌漿廊道內開展，多將廊道高度控制在3～4m左右，寬2～3m;一般在水庫蓄水之前結束灌漿操作。

兩岸壩肩平洞和壩體廊道內是帷幕灌漿處理土石壩巖基的集中位置，部分工況下先于巖基頂面進行操作，隨后按照要求填筑壩體;一些情境下在壩體或壩基廊道內進行，這樣操作最大的特點是不會和壩體填筑工序相互干擾，完工后能精準監測出帷幕實際運行情況，也可以酌情對帷幕進行補灌。帷幕灌漿時應嚴格按照設計圖紙布設鉆孔，漸進式加密。針對兩排孔或者多排孔帷幕，通常下游排鉆灌在前，上游排鉆灌操作次之，中間排鉆灌最后進行，同排孔經常按照3個次序進行鉆灌，統一應用全孔分段灌漿法[3]。

2.4? 控制性灌漿

這是以瓦礫層防滲帷幕灌漿施工為基礎形成的一種新型防滲漏灌漿施工技術，現場施工時，帷幕灌漿的鉆孔灌漿依照設計順序，逐漸加密。針對兩排孔或多排孔帷幕，大部分是先鉆灌下游排，再鉆灌上游排，最后鉆灌中間排。同一排孔經常按照3個次序鉆灌。全孔分段灌漿法是常用的灌漿方法。灌漿開始后，通常運用一次升壓法，即將壓力盡快提升到設計壓力值。當地基透水性較大，灌入漿量很多時，為限制漿液擴散范疇，可采用由低到高的分級升壓法。將其用在水利工程項目的防滲漏施工領域中，一方面能顯著強化防滲漏帷幕施工性能，另一方面也能科學調整防滲漏帷幕工法、工藝應用過程，優化工程的防滲漏施工效果。將該項技術用于實際工程中，泥漿壓力與漿液流量均影響著實際灌漿效果，這就要求參建人員應加強各方面的管理控制，確保灌漿施工嚴格按照設計要求有序推進。

2.5? 土壩壩體劈裂灌漿

采用這種灌漿施工技術，一方面能有效處理傳統施工中壩體局部容易開裂及漏洞等問題，有益于提高抗滲漏性能。水利工程現場施工過程中，如果壩體局部出現嚴重的滲漏問題，要先對相應位置做清晰標記，而后結合設計要求多次對標記位置進行灌漿，最后會形成多層防滲漏層，這是增強壩體抗滲能力的基礎。由于壩體自身有一定應力作用，壩體會沿著壩軸線發生劈裂情況，隨后工人把泥漿灌注至裂縫內，形成墻體構造，即防滲墻[4]。

3? 灌漿施工技術的應用場景

3.1? 巖溶地區的水利施工

如果工程建在巖溶地區時，最大的特點是地基空隙相對較大，只有配合應用適宜的技術手段才能確保水利現場施工活動順利推進。有填充物與無填充物是巖溶地區水利工程施工中常見的兩種情況，和有填充技術相比，無填充施工技術應用過程更為復雜，標準要求更多。施工時可先采用高端科技儀器精準探測施工現場巖溶深度、大小等狀況，參照探測數據編制科學的施工方案，確保水利現場施工規范推進。

（1）高壓灌漿

溶巖地區施工時，人們習慣應用高壓水泥灌漿技術對建筑基礎進行灌漿處理，這樣能顯著增加填充物的結實度，提升地基牢固性，增強工程的防滲功能，輔助優化水利工程的建設質量。高壓灌漿技術實際應用時還能確保水泥材料在地層熔巖內滲透的有效性，塑造出一個網狀結構，借此方式增強地基的抗拉伸能力，規避后期投用時局部出現斷裂等情況，進一步提升基礎的穩固性[5]。

（2）高壓旋噴灌漿

這種技術能夠把一種專用機械設備深入到地基深處進行施工，把一種構造特殊的噴嘴安裝在鉆頭之前，隨后配合使用高壓水泥泵噴出水泥漿。噴射過程中，水泥對基礎地下的土壤結構起到一定改造作用，高壓設備的鉆頭在持續旋轉過程中向前突出，以較大旋轉速度噴出的水泥能有效結合處于破碎狀態中的地下土壤，兩者融合成一種新物質，經過一定時間后在地質條件的作用下這種融合物干燥度會持續提高，在土體中形成較堅固的柱狀物，借此方式起到加固地基的作用，提升其穩定性。采用這種灌漿技術不僅能確保水泥灌漿料充分滲透至設計土層內，還能規避現場工人施工時對土層結構造成的破壞，促進泥漿和土層的有效結合過程，使地基基礎更加牢固，進而優化工程的建造質量。

3.2? 吸漿加大的水利工程

在大部分工況下，按常規施工工序就能確保巖縫灌漿施工順利推進，取得相對較理想的效果。但如果巖縫灌漿施工過程中遭遇特殊狀況，如巖縫吸漿量高于設計值，就會導致巖縫灌漿施工被迫暫停。遇到這種情況，一定要結合巖縫灌漿施工現場情況，應用適宜的方法加以控制，以防浪費掉大量的水泥資源，延長現場施工時間且增加成本支出。

對吸漿量過大的情況，有專人控制水泥漿的灌注速度，以防單位時間中有過多水泥漿注入巖縫中而降低巖縫的現場灌漿效果。同時要采取降壓措施采用適宜方法降低灌漿壓力，以減少水泥漿流速，使其呈自然流動、匯總，在較短時間內實現凝固，在水泥漿流失現象完全被解除后，再按照設計圖紙施工，直到灌漿作業結束[6]。

另外也可采用多次灌漿法，即結合灌漿施工現場實際情況改用間隔灌漿方法進行后續施工。因為前期灌進巖縫內的漿液伴隨時間推移而發生凝固，堵住水泥漿的流動通道，有益于減少或規避過量吸漿這一不良狀況。在這樣的工況中，工人僅需大概每間隔8h進行間歇性灌漿即可。

4? 結語

水利工程項目建設過程中合理應用灌漿施工技術，對建筑工程質量能起到良好的保障作用。實際施工時，施工方一定要嚴格按照水利項目建設的實際特點與要求，科學設計灌漿施工技術方案，積極融合應用多種灌漿技術，提升水利工程的防滲施工效果，保障工程建設的整體質量。

參考文獻：

[1]樊啟祥，黃燦新，蔣小春，等.水電工程水泥灌漿智能控制方法與系統[J].水利學報，2019，07（2）：10-11.

[2]劉宗顯，余佳，吳斌平，等.基于LWOA和MKSVM算法的帷幕灌漿施工質量模糊綜合動態評價研究[J].水利水電技術，2020，51（6）：12-13.

[3]奉麗玲，李勇，吳紅昆.砂巖地質情況下的基礎固結灌漿施工技術[J].施工技術，2019（S01）：30-31.

[4]趙路，劉園，謝詣.水電水利工程壓力鋼管灌漿孔應力集中敏感性因素研究[J].水力發電，2021，14（07）：121-123.

[5]王瑞英、朱等民、郭炎椿.智能灌漿技術在烏東德水電站帷幕灌漿中的應用[J].人民長江，2020（S02）：41-43.

[6]張榮彪.關于水利水電工程大壩施工中灌漿技術的探討[J].電子樂園，2020，14（45）：102-104.

Application of Grouting Construction Technology in Hydraulic Engineering

Li Xia，Cui Wei

（Dalian Water Conservancy Architectural Design Institute Co.，Ltd.，Dalian 116000，China）

Abstract：Grouting construction is a common anti-seepage technology in hydraulic engineering. This paper expounds the necessity of using this technology in the foundation of water conservancy buildings，lists the commonly used basic grouting technologies，analyzes their characteristics and advantages，introduces the application of grouting technology in Karst areas and water conservancy projects where the amount of grouting increases，summarizes and promotes Measures for the effective application of technology.

Key words：hydraulic engineering; building foundation; grouting construction; technical analysis

收稿日期：2021-11-25

作者簡介：李夏，男，工程師，本科，研究方向：水利水電工程。E-mail：651943154@qq.com