水工建筑施工中帷幕灌漿技術(shù)工藝的運(yùn)用與實(shí)施要點(diǎn)探討

張亞培

惠州市水電建筑工程有限公司 廣東 惠州 516000

帷幕灌漿技術(shù)應(yīng)用效果直接決定了水工建筑施工質(zhì)量與進(jìn)度，為保證施工按照設(shè)定計(jì)劃進(jìn)行，要求工作人員掌握技術(shù)操作方法，并在施工作業(yè)前，積極落實(shí)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量工作，為技術(shù)的操作與實(shí)現(xiàn)創(chuàng)設(shè)良好條件，促使技術(shù)應(yīng)用價(jià)值與優(yōu)勢(shì)得以充分發(fā)揮，推動(dòng)水工建筑工程穩(wěn)定、安全施工。

1 帷幕灌漿技術(shù)應(yīng)用特點(diǎn)

該技術(shù)通常被用于處理水工建筑工程滲漏問題，技術(shù)操作時(shí)，表現(xiàn)出簡(jiǎn)單性、經(jīng)濟(jì)性的優(yōu)勢(shì)，只需合理選擇鉆孔位置執(zhí)行水泥的澆筑工作便可打造防水帷幕。實(shí)際作業(yè)時(shí)，僅需投入水泥采購(gòu)成本，由此可見，帷幕灌漿技術(shù)的成本投入少，且能耗低，還可實(shí)現(xiàn)對(duì)水工建筑基底滲漏問題的有效解決。而技術(shù)操作原理是對(duì)打孔位置進(jìn)行確定與控制，并全過程把控澆灌工序，依托于水泥凝固時(shí)間，構(gòu)建帷幕屏障，既經(jīng)濟(jì)環(huán)保，又簡(jiǎn)單易行，是當(dāng)前水工建筑工程常應(yīng)用的一種防滲漏施工技術(shù)。與此同時(shí)，帷幕灌漿技術(shù)具有極強(qiáng)的安全性、可靠性，這是因?yàn)樗嗄毯?，便可大幅增?qiáng)水泥本身防滲漏、防水、防腐蝕等性能。執(zhí)行帷幕灌漿作業(yè)前，只需結(jié)合水工建筑工程規(guī)模、水文地質(zhì)條件等參數(shù)，對(duì)基底處河水壓力進(jìn)行計(jì)算，再根據(jù)計(jì)算結(jié)果著手于帷幕孔規(guī)格的設(shè)計(jì)，以此構(gòu)建出可起到承載較大壓力的帷幕防水層，促使工程整體安全性、穩(wěn)定性得以提高。此外，帷幕灌漿技術(shù)有著極廣的適用性，現(xiàn)如今，已被廣泛應(yīng)用于水利工程施工建設(shè)中，與此同時(shí)，隨著各類施工技術(shù)的發(fā)展，促使帷幕灌漿技術(shù)越發(fā)成熟，同其他技術(shù)一起應(yīng)用于水工建筑工程各施工環(huán)節(jié)，充分發(fā)揮技術(shù)優(yōu)勢(shì)，可大幅提高施工效率與質(zhì)量，極具應(yīng)用價(jià)值。

2 帷幕灌漿技術(shù)原理及方法

2.1 技術(shù)原理

目前，水工建筑施工期間，帷幕灌漿技術(shù)得到廣泛應(yīng)用，且在大力推廣下，實(shí)現(xiàn)技術(shù)的基本普及，并使技術(shù)所具有的防滲性能得以彰顯。帷幕灌漿指借助灌注的方式，將混凝土漿液注入到土層裂縫或巖體孔隙中，以此構(gòu)建出可起到阻水作用的連續(xù)帷幕，從根本上降低工程滲透壓力與滲流量。一般來說，技術(shù)的操作原理可細(xì)分為3個(gè)步驟：(1) 利用地質(zhì)鉆機(jī)開展鉆孔施工，從而得到帷幕鉆孔；(2)采取高壓灌注手段，在鉆孔中加入基礎(chǔ)材料，主要為水泥漿，而這一灌注方法的使用能夠進(jìn)一步增強(qiáng)水泥漿整體滲透能力；(3) 待水泥漿完全凝固后，便會(huì)形成與土層充分凝結(jié)的水泥漿柱，也就是防水帷幕。

此外，施工期間，作業(yè)人員可借助電化、液壓或氣壓等形式，以保證凝固后的漿液可被盡數(shù)灌入到巖土層結(jié)構(gòu)中，完成這一工序后，擠壓巖土層，以此獲得高強(qiáng)度、高穩(wěn)定性的結(jié)構(gòu)體，為工程邊坡、堤壩提供支撐力，既能夠降低透水問題的發(fā)生概率，還能增強(qiáng)邊坡穩(wěn)固性。

2.2 技術(shù)方法

現(xiàn)階段，常應(yīng)用的帷幕灌漿技術(shù)操作方法有兩種：

其一，分段灌漿。由于該技術(shù)具有極強(qiáng)的適用性，能夠應(yīng)用于不同地質(zhì)條件、水文環(huán)境水工建筑施工作業(yè)中。若以施工工序?yàn)橐罁?jù)，可將分段灌漿技術(shù)細(xì)分為兩類即自上而下灌漿、自下而上灌漿。采取后一種方式開展灌漿作業(yè)時(shí)，需根據(jù)孔位高度以及鉆孔深度進(jìn)行，在此基礎(chǔ)上，對(duì)施工區(qū)域加以科學(xué)劃分，確定出灌漿工序，規(guī)避孔位間距大、工序混亂等問題的發(fā)生。此外，施工期間，應(yīng)先灌注下部孔位，嚴(yán)格按照所規(guī)定的灌漿工藝要求進(jìn)行，只有灌漿作業(yè)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)后，方可執(zhí)行上部孔位的灌漿施工，確保灌漿質(zhì)量符合預(yù)期。這一灌漿方法通常被用于灌注硬巖地質(zhì)中，能夠規(guī)避冒漿現(xiàn)象的發(fā)生。自上而下操作要求及原理與后者相同，但操作工序則是先灌注上部孔位再開展下部孔位的灌注施工[1]。

其二，一次性灌漿。該種施工形式強(qiáng)調(diào)的重點(diǎn)是待鉆孔施工結(jié)束后，使用混凝土澆筑現(xiàn)有鉆孔，以保證帷幕防水墻一次成型，一次性灌漿所表現(xiàn)出的優(yōu)勢(shì)與不足十分明顯。其優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)在兩方面即操作簡(jiǎn)單，極具可行性，同時(shí)，也可以省略停頓等待環(huán)節(jié)，極大程度地提高灌漿施工效率。但由于該技術(shù)的實(shí)施需要保證孔洞澆筑作業(yè)的同時(shí)開展與完成，還需連續(xù)性進(jìn)行，增大施工難度，還需投入過多的人力成本。此外，這一施工方法對(duì)于施工現(xiàn)場(chǎng)的水勢(shì)與地形均提出較高的要求即水流速不宜過快，且地形平坦，若水工工程施工現(xiàn)場(chǎng)不能滿足以上條件，便無法發(fā)揮出一次性灌漿技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。

3 帷幕灌漿技術(shù)工藝在水工建筑施工中的實(shí)際運(yùn)用

3.1 工程概況

某灌溉水建筑工程可細(xì)分為多個(gè)施工單元，包括大壩工程單元、水庫(kù)工程單元、取水建筑物工程單元、引水渠工程單元等，工程全長(zhǎng)1600m，為保證施工作業(yè)能夠賦予工程更高的防滲效果，便應(yīng)用帷幕灌漿技術(shù)開展壩基施工，并延伸至壩基左右兩端。本工程采用的施工工序?yàn)橄裙探Y(jié)后帷幕，以保證分段施工的科學(xué)性、合理性。此外，為規(guī)避串漿、漏漿問題的發(fā)生，還對(duì)施工技術(shù)加以優(yōu)化、改良。

3.2 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量

為增強(qiáng)帷幕灌漿技術(shù)操作合理性、有效性，在施工作業(yè)前，組織專業(yè)人員全方位采集與水工建筑工程相關(guān)的數(shù)據(jù)信息與資料，以此為依據(jù)，開展現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量工作，為測(cè)量作業(yè)提供可靠數(shù)據(jù)支持，而測(cè)量數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性、完善性可強(qiáng)化鉆孔測(cè)量成效。此外，作業(yè)人員還需利用動(dòng)態(tài)控制機(jī)制對(duì)采集、測(cè)量得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行細(xì)致檢查與校對(duì)，以保證數(shù)據(jù)信息的全面性、準(zhǔn)確性，規(guī)避數(shù)據(jù)問題對(duì)施工質(zhì)量與進(jìn)度的影響[2]。

3.3 灌漿孔處理

要想帷幕灌漿技術(shù)的優(yōu)勢(shì)及作用能夠在水工建筑工程施工中得到充分發(fā)揮，就需依托于施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，確定施工流程，在此基礎(chǔ)上，著手于具體施工單元的完善、優(yōu)化工作，同時(shí)，還應(yīng)根據(jù)工程設(shè)計(jì)需求，按照最初設(shè)定的施工順序處理防滲墻上的灌漿孔位置，增強(qiáng)施工工序流程的合理性。通常來說，會(huì)在滲透軸位置處布設(shè)灌漿孔，再采用回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)的方式對(duì)灌漿孔進(jìn)行處理，以保證護(hù)壁成孔的精準(zhǔn)性，符合施工設(shè)計(jì)要求。在此期間，應(yīng)合理控制各孔洞之間的距離，一般在2m左右，并將孔位允許偏差控制在±5cm，如果灌漿過程中，存在嚴(yán)重失漿現(xiàn)象，則需使用黏土或密度較大的泥漿對(duì)漏漿處進(jìn)行封堵處理。

為強(qiáng)化灌漿孔處理的綜合效果，要求技術(shù)人員始終將各項(xiàng)參數(shù)作為具體施工依據(jù)，著手于各環(huán)節(jié)、各階段的施工作業(yè)。開展本工程帷幕灌漿孔處理施工時(shí)，使用的設(shè)備為XY-2回旋式地質(zhì)鉆機(jī)，且不同地層配置的鉆頭型號(hào)不同，對(duì)應(yīng)的孔位符合施工設(shè)計(jì)的基本要求，而孔間軸線允許偏差為±10cm。但實(shí)際施工時(shí)，需根據(jù)簾式灌漿底線位置確定孔洞深度，同時(shí)，還需合理控制實(shí)際深度與防滲墻混凝土底部位置之間的距離，一般在25m左右。

而在處理灌漿孔時(shí)，技術(shù)人員需保證用鉆工作的科學(xué)性、規(guī)范性。并根據(jù)灌漿流程分批次、分程序、分階段地完成具體操作流程。首先，在基巖結(jié)構(gòu)中注入適量清水，完成開孔施工后，立即檢測(cè)分析成孔斜度，做好數(shù)據(jù)的收集與整理工作，為后續(xù)施工作業(yè)的開展與實(shí)施提供可靠、完整數(shù)據(jù)支持，以增強(qiáng)施工規(guī)范性。緊接著利用KXP-1斜度測(cè)量?jī)x開展孔洞測(cè)量處理工作，但需合理控制測(cè)量位置與間距，一般為5m較為適宜，而測(cè)量深度需大于30cm，此時(shí)，頂角應(yīng)保持在90°或傾斜角小于5°才能夠達(dá)到測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)。其次，測(cè)量作業(yè)中，如果所測(cè)鉆孔偏斜程度遠(yuǎn)大于設(shè)計(jì)要求與實(shí)際標(biāo)準(zhǔn)，則需立即執(zhí)行操作補(bǔ)救處理，確保成孔傾斜度始終維持在1%范圍內(nèi)。最后，完成灌漿孔處理作業(yè)后，技術(shù)人員應(yīng)根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境要求以及施工設(shè)計(jì)方案落實(shí)泥漿的注入處理施工，規(guī)避灌漿孔坍塌問題。

3.4 成孔開挖

完成前期準(zhǔn)備與處理工作后，需執(zhí)行成孔開挖施工，要想保證施工質(zhì)量達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，就應(yīng)嚴(yán)格按照最初設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)流程開展施工作業(yè)。成孔開挖施工工時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)五項(xiàng)工作的關(guān)注程度：(1) 做好施工現(xiàn)場(chǎng)的集中清理工作，根據(jù)工程實(shí)際要求開展地板鋪設(shè)施工，但需利用方形木質(zhì)結(jié)構(gòu)搭建鉆孔平臺(tái)，確保打鉆設(shè)備整齊、平衡運(yùn)行。與此同時(shí)，還應(yīng)保證鉆機(jī)平臺(tái)、鉆桿、灌漿孔三者在同一條水平線上，有助于打孔施工效果的進(jìn)一步強(qiáng)化；(2) 完成鉆機(jī)安裝施工后，需執(zhí)行鉆探處理作業(yè)，并依托于對(duì)應(yīng)結(jié)構(gòu)，采取實(shí)驗(yàn)分析操作的方法增強(qiáng)系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性，但在此期間，應(yīng)以水工建筑工程質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，全面檢查鉆具與鉆管等施工工具，避免設(shè)備運(yùn)行前或運(yùn)作期間發(fā)生彎曲、變形等問題；(3) 實(shí)際施工時(shí)，應(yīng)注重加密控制作業(yè)的實(shí)施，合理縮小灌漿孔之間的距離，為漿液的密實(shí)擠壓施工提供便利條件，并起到增強(qiáng)漿液結(jié)石密度與擴(kuò)散效果的作用，還能保證帷幕灌漿技術(shù)操作連續(xù)進(jìn)行：(4) 技術(shù)人員需分析孔的單位吸水量與單位注水量，防范串漿問題的發(fā)生；(5) 施工過程中，要實(shí)施測(cè)定、分析鉆孔施工，以保證鉆孔的合理性、科學(xué)性，同時(shí)，還需確保測(cè)定、分析結(jié)果的精準(zhǔn)性，以此為依據(jù)，匯總各類參數(shù)包括鉆孔順序、深度以及孔徑等，在完整數(shù)據(jù)的支撐下，提高單元工程施工整體質(zhì)量水平。此外，還需全方位觀察孔口高程數(shù)據(jù)信息監(jiān)控效果與布設(shè)分析效果，促使帷幕灌漿技術(shù)應(yīng)用效率大幅提高。

3.5 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

為保證帷幕灌漿技術(shù)操作質(zhì)量，成孔后需利用導(dǎo)管對(duì)孔壁進(jìn)行沖洗，完成準(zhǔn)備工作后，著手于壓水試驗(yàn)。在此期間，應(yīng)先沖洗單孔，當(dāng)回流水無渾濁時(shí)，仍需繼續(xù)沖洗10min，單孔的清洗作業(yè)一般維持在半小時(shí)左右；而在沖洗串孔時(shí)，應(yīng)保證沖洗時(shí)長(zhǎng)不低于2h，且沉渣厚度要小于20cm；沖洗縫隙時(shí)，需對(duì)壓力進(jìn)行控制，通常為灌漿壓力的80%，壓水時(shí)間應(yīng)控制在20min，每間隔5min測(cè)量、讀取一次壓入流量，為鉆孔滲水率的計(jì)算提供準(zhǔn)確、可靠數(shù)據(jù)支持，但應(yīng)注意的是單點(diǎn)壓水試驗(yàn)需在縫隙沖洗結(jié)束后執(zhí)行[3]。

3.6 灌漿施工

首先，匯總灌漿孔布置的實(shí)際位置、方式、壓力等參數(shù)，本工程應(yīng)用的是雙管式灌漿循環(huán)灌入方式，可規(guī)避漿液沉淀現(xiàn)象的發(fā)生。其次，采取自下而上的處理方式，并根據(jù)注入率合理確定灌注時(shí)間，見表1。再次，采用自下而上的幕式灌漿，灌漿時(shí)間控制在50min左右。最后，施工期間，應(yīng)對(duì)灌注情況進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量，當(dāng)檢測(cè)到施工效果達(dá)到預(yù)期設(shè)計(jì)要求后便可停止。完成灌漿施工后，還需執(zhí)行密封施工，本工程在對(duì)孔洞進(jìn)行密封處理時(shí)，采用的方法為壓力灌漿與置換并行法，并按照水泥漿與孔內(nèi)漿液5:1的比例進(jìn)行置換控制，維持0.5h的純壓力操作，在此過程中，做好各項(xiàng)施工作業(yè)參數(shù)的記錄與匯總，為灌漿工程的保養(yǎng)施工提供數(shù)據(jù)支持。

表1 灌漿孔灌注時(shí)間的確定

4 帷幕灌漿常見問題及處理

4.1 涌水問題

若灌漿孔的用水壓力大于設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值時(shí)，便會(huì)引發(fā)涌水問題，不利于后續(xù)環(huán)節(jié)施工作業(yè)的展開，為規(guī)避、解決該問題，則需應(yīng)用特殊灌漿技術(shù)。前期準(zhǔn)備階段，需對(duì)涌水的水量以及水壓進(jìn)行詳細(xì)檢查，依托于現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，合理、有效確定灌漿作業(yè)所需參數(shù)，確保施工作業(yè)穩(wěn)定、有序進(jìn)行。若涌水量過大，可在漿液中加入適量速凝劑，待漿液完全凝固后，再執(zhí)行封閉處理工作。

4.2 串漿問題

如果現(xiàn)場(chǎng)條件允許，技術(shù)人員可以在串漿問題發(fā)生的同時(shí)開展灌漿施工，但若不支持同時(shí)作業(yè)，則應(yīng)先堵塞串漿孔管，待灌漿施工結(jié)束后，再著手于串漿孔管的清理與沖洗工作，完成此項(xiàng)工作且達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)后，方可執(zhí)行下一環(huán)節(jié)施工。此外，為規(guī)避新灌入泥漿對(duì)漿液結(jié)石完整性的影響，需合理增大相鄰灌漿孔彼此間距離，既能夠解決漿液結(jié)石被沖開問題，還能大幅提高施工效率。

4.3 鉆孔傾斜

鉆孔施工期間，若技術(shù)人員使用的鉆孔工具磨損嚴(yán)重，影響鉆頭鋒利程度，便會(huì)在巖石切入時(shí)，使金剛石粒、合金粒穩(wěn)定性受到嚴(yán)重影響，從而導(dǎo)致鉆進(jìn)角度與設(shè)定值存在偏差。若巖石層密實(shí)程度不夠，而技術(shù)人員未合理確定沖洗液的使用量，極易引發(fā)帷幕孔壁坍塌問題，得到的孔徑大小與灌漿施工要求不符。此外，水工建筑工程中的軟硬巖層易破碎，隨著鉆進(jìn)作業(yè)的不斷深入，鉆孔直徑會(huì)持續(xù)增加，而鉆進(jìn)難度也隨之增大，當(dāng)同時(shí)存在傾角、軟硬巖層時(shí)，無法保證鉆頭與巖層的充分接觸，不利于鉆進(jìn)方向與速度的保持。

對(duì)此，需合理調(diào)整鉆具直徑。帷幕灌漿施工時(shí)，使用的鉆具長(zhǎng)度應(yīng)小于1.5m，而直徑應(yīng)比正常鉆具少一級(jí)至二級(jí)，應(yīng)用符合要求的鉆具可保證即使存在直徑偏大孔洞，也不會(huì)影響鉆進(jìn)速度，同時(shí)，還能起到有效壓縮鉆具處于垂直狀態(tài)的時(shí)長(zhǎng)。更換鉆具前，需先處理孔中巖芯，并對(duì)鉆進(jìn)壓力、范圍與速度加以嚴(yán)格控制，當(dāng)鉆進(jìn)深度達(dá)3m后測(cè)量孔徑大小，檢測(cè)其傾斜情況，確保鉆孔作業(yè)有效開展。若在檢測(cè)過程中，這一問題仍沒得到有效解決，仍需使用原有鉆具，做好工具的調(diào)整工作，若條件允許，可應(yīng)用配備導(dǎo)向裝置的先進(jìn)鉆具，完成孔洞擴(kuò)張施工后，再換回原有鉆機(jī)繼續(xù)作業(yè)[4]。

此外，鉆進(jìn)深度小于10m時(shí)便出現(xiàn)傾斜問題，可采取增加鉆孔直徑的方式加以處理。用直徑、長(zhǎng)度均大于原有鉆具的新鉆具進(jìn)行替換，在孔口處或管底處適當(dāng)擴(kuò)張孔洞，既能夠及時(shí)糾正不符合施工要求的孔洞，還能降低傾斜問題再次發(fā)生概率。

5 結(jié)束語(yǔ)

將帷幕灌漿技術(shù)科學(xué)、合理應(yīng)用于水工建筑施工作業(yè)中，可進(jìn)一步強(qiáng)化施工安全性與質(zhì)量，但為發(fā)揮出技術(shù)自身優(yōu)勢(shì)，就需依托于現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際制定出可行的施工方案，并保證試驗(yàn)工序、檢測(cè)工序均能夠滿足工程實(shí)際需要，以此打造出完善的管理、監(jiān)理方案，以保證施工作業(yè)持續(xù)、高水平推進(jìn)。