基礎灌漿施工技術在水利施工工程中的應用研究

焦麗艷

(遼寧省瓦房店市水庫事務服務中心(蓮花水庫)，遼寧 瓦房店 116300)

隨著中國現(xiàn)階段的社會經濟水平的快速發(fā)展，中國水利工程行業(yè)建設與實踐情況取得了階段性的發(fā)展，由于水利工程受到了施工技術以及各種外部因素的影響，使得水利工程的建設規(guī)模逐漸擴大，與此同時對于水利工程中使用的施工技術要求也逐漸提高，只有進一步拓展水利工程的建設范圍和施工水平，才能夠將工程當中的水資源進行更加科學的分配和調節(jié)[1]。在中國大多數的水利施工工程當中基礎灌漿施工技術具有重要的作用和意義，而基礎灌漿施工技術的水平也會對水利施工工程的綜合質量和價值產生一定程度上的影響。經過長時間的研究與分析發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)的基礎灌漿技術雖然可以滿足水利施工工程當中的技術要求，但是存在著施工周期長，且牢固性質量低下的情況，因此水利工程施工項目的相關單位需要對基礎性建設引起一定的重視，提升施工技術水平，從而提升水利施工工程的質量。

1 基于灌漿施工技術的水利工程施工設計

為了提升水利施工工程的牢固性能，在傳統(tǒng)的水利施工工程的基礎上進行改進，建設基礎灌漿施工技術下的水利工程作業(yè)流程如圖1所示。

圖1 水利工程作業(yè)流程框圖

從圖中信息可以看出，整個施工工程分為5個步驟，成孔設備就位與成孔可以統(tǒng)稱為一個鉆孔取芯的步驟，接著實現(xiàn)清洗、壓水、注漿步驟，最后用封孔的方式將上部的凹穴填補完成，按照上述的施工順序進行基礎灌漿技術下施工工程的具體設計。

1.1 鉆孔取芯

依據水利施工工程實際的施工環(huán)境，首先需要選擇適合環(huán)境土質的成孔設備，嚴格按照相關水利工程的施工規(guī)定，計算孔位并確定孔向。其中第n個孔位可以利用公式1進行計算。

dn=dn-1+rsinθ

(1)

式中：dn表示的是第n個孔的位置，dn-1代表的是前一個孔的孔位，r表示的是分度圓直徑，而θ則代表的則是成孔的角度[2]。為了保證灌漿的牢固性，鉆孔的孔位選擇垂直鉆孔，也就是θ的取值為一個常量90°，從而便可以有效的固定灌注樁。除此之外還要規(guī)定一個合理控制的誤差，將孔位的誤差控制在±0.1之內，以免影響后續(xù)的施工。根據實際灌漿作業(yè)面，選取回轉式鉆機進行施工，其孔深可控制在10厘米以內。要求做到孔徑統(tǒng)一、孔壁平整，防止出現(xiàn)返漿等現(xiàn)象。

1.2 沖洗

當完成鉆孔作業(yè)之后，孔底以及孔壁的位置會有一些雜物的殘留，因此需要進行沖洗工作。沖洗時可以壓力水作業(yè)為主，使用高壓水槍先清理鉆孔位置，可以徹底的清潔孔洞內部，當重新鉆孔內部的裂縫位置，需要控制高壓沖洗的壓力，若正常位置的沖洗壓力為P，則特殊位置的沖洗壓力為，使用這種方式來避免裂縫擴張甚至開裂的情況發(fā)生[3]。在沖洗的過程當中按照“孔底 -孔外”順序進行作業(yè)，每次沖洗完成過后需要靜置10 min，這樣可以及時平衡孔內的空氣和水氣，以確保良好的清理效果。

1.3 壓水

沖洗環(huán)節(jié)完成之后進行鉆孔壓水，在全面了解施工環(huán)境的情況下，對鉆孔進行仔細測量，記錄下鉆孔深度、直徑等相關數據信息進行記錄，并對鉆孔孔洞的滲透能力進行研究。當測量好水壓之后，從上至下進行壓水工作，由此便可以保證接下來的工作可以順利進行。

1.4 灌漿

按照水利施工工程的實際任務要求和環(huán)境情況選取適宜的灌漿設備以及漿液的成分。通常情況下施工的灌漿設備選用的是臥式單杠活塞灌漿泵，其灌漿作用的原理是在壓縮氣體壓力的影響下，逐漸形成間斷式的氣壓脈沖，當鉆孔表面有漿液溢出時停止灌輸[4]。當選好設備之后選擇灌漿漿液的成分以及相關參數，具體的參數設置值如表1所示。

表1 灌漿參數表

在表中的參數范圍之內，考慮到不同水利施工工程的施工要求和各種客觀因素，基礎灌漿施工技術下水利施工工程在實現(xiàn)時進行參數的具體計算和部分調整，接著從上向下分段進行鉆孔的分段，每一個鉆孔劃分成為3～5 m的孔段，以此順序依次完成灌輸施工作業(yè)[5]。使用這種方式可以精確的控制每一個那段的漿液用量，有層次的將漿液壓入鉆孔的縫隙當中，未灌入的部分還可以從回漿管當中返回到拌漿筒當中，也能夠實現(xiàn)漿液的循環(huán)利用，得到更好的灌漿效果。

1.5 封孔

將以上的步驟完成之后即可進入最后一步作業(yè)，即為封孔操作，在此基礎灌輸施工工程當中使用粘液封孔器對地表凹穴進行填補，使用的粘液封孔器的原理如圖2所示。

圖2 粘液封孔器原理圖

2 實現(xiàn)水利工程施工

按照基礎灌漿施工技術下水利工程的設計流程進行施工，大體可以將水利工程的施工環(huán)境分成兩類，一類是巖溶地形而另一種是嚴重漏水的施工環(huán)境，分別在兩個環(huán)境當中實現(xiàn)設計的水利施工工程。

2.1 巖溶地形下的施工環(huán)境

巖溶地形是水利施工工程當中最常見的表面結構之一，由于其特有的穩(wěn)定性對水利施工工程的質量會有一定的影響。在添加填充物的同時，按照設計的施工工程流程進行基礎灌漿的施工操作。在此過程當中未來保證基礎部位的穩(wěn)定性，需要精確的計算灌漿量和灌漿壓力的數值。由于在此環(huán)境當中沒有其他元素對施工造成影響，所以灌漿的方式可以使用劈裂灌漿方式，在此方式下計算灌漿量需要考慮到灌漿類型、巖土的孔隙率以及漿液的充填程度，綜合所有的考慮因素可以利用公式2進行計算。

(2)

式中：λ代表的是漿液灌入率，ρg為土顆粒相對密度，τ為初始孔隙比，W表示的是天然含水量，Wp表示的是塑限含水量，V為土體的體積[6]。在此基礎上便可以通過公式計算出具體的灌漿壓力，其中灌漿終壓的計算表達式如公式3所示。

(3)

式中：Hρ代表的是巖溶土層的灌漿厚度。另外按照類似的計算方法對灌漿的泵壓進行計算，計算公式如下。

(4)

將計算出的數據具體的投入到實際施工當中，最后封孔實現(xiàn)灌漿施工工程。

2.2 工程環(huán)境嚴重漏水

在水利施工工程當中中，工程建設的環(huán)境時非常復雜的，特別容易出現(xiàn)漏損現(xiàn)象[7]。由于工程當中有水的影響，會改變灌漿漿液的濃度和密度，所以需要對此進行具體計算分析。首先要計算有漏水情況下灌輸漿液的密度，計算方式如公式5所示。

(5)

公中：m就是灌漿漿液的固體質量，也就是溶質質量，V表示的是原始漿液當中的液體體積，V0表示的是環(huán)境當周漏水的水容量。計算出漿液的密度后，即可以計算漿液的濃度。

(6)

式中：m0的表示每一刻孔段灌輸的漿液質量。灌漿作業(yè)需要按照漿液施工時的實際濃度進行含量的調整，以此保證灌漿的質量和漿液凝固后的牢固性能。

3 實驗分析

針對基礎灌漿施工技術下的水利工程的牢固性進行實驗分析，分別選取巖溶地形和嚴重漏水的水利工程施工現(xiàn)場作為實驗環(huán)境，此實驗當中使用傳統(tǒng)水利工程作為實驗的對照組，而設計完成基礎灌漿施工技術下的水利施工工程為實驗組。兩個水利施工工程使用的鉆孔設備相同，實驗環(huán)境盡量保證變量唯一。在實驗過程當中首先按照不同的灌漿施工技術方法在兩個實驗環(huán)境當中進行灌漿處理，實驗組按照設計的技術流程，選取適宜的打孔設備在右岸里程為k000+k180-k000+k200，且孔間排距為2.0 m的規(guī)格進行打孔，調制灌漿液、灌輸并封孔完成水利施工工程的流程。對照組則按照傳統(tǒng)水利施工流程進行灌漿作業(yè)，

最后用不同程度的壓力作用在已經凝固的灌漿位置上，記錄不同壓力下灌漿位置的變化情況，即實驗結果如表2所示。

表2 實驗結果數據表

從表1中的信息可以看出，當外界施加的壓力至1 500 MPa時，對照組的位置已經出現(xiàn)了明顯的裂縫痕跡，而實驗組表面依舊沒有明顯的變化，而當壓力為2 000 MPa時，對照組已經無法再繼續(xù)使用，而實驗組表面只是出現(xiàn)了輕微的裂縫跡象。由此可以推斷出，在水利施工工程當中使用基礎灌漿技術可以起到良好的應用效果，水利施工工程的牢固性更強、質量更高。

4 結語

綜上所述，在水利工程的施工項目當中，各種技術是同的系統(tǒng)性和復雜性與諸多的環(huán)節(jié)有關，隨著水利工程施工要求的逐漸提升，施工單位需要借助更加科學和高效的技術來確保工程的質量。在水利施工工程當中應用基礎灌漿技術，使得施工工藝得到了優(yōu)化和改善，同時也不斷的推動中國水利工程建設的快速發(fā)展。