水利水電工程水泥灌漿施工技術的有效性研究

陳文超

（安徽省水利水電工程建設監理中心，安徽 合肥 230000）

0 引言

水利水電工程關系到人們的日常生活與社會的發展，比如電力供應、農業灌溉、生態環保建設等，都與之存在直接的關系。合理組織水利水電工程的施工，是確保工程項目穩定運行的關鍵。灌漿是通過設備將漿液傳輸到地基裂隙、斷層破碎帶或者自身存在裂縫的工程結構部分，保證其達到整體性標準，消除質量、安全隱患，提高工程安全性。因此，灌漿施工是水利水電工程常見技術，應用效果好，實踐價值高[1]。

1 灌漿施工的作用

1.1 壓密作用

漿液灌入環節會給地層造成較大的擠壓力，然后保證整個結構的密實度提升，力學性能滿足要求。

1.2 充填作用

灌注完成后漿液會形成結石填充孔隙，達到充填效果的要求。

1.3 固化作用

漿液與地下土層發生化學反應，組合成為整體結構，一般是性能較高的“類巖體”結構。

1.4 粘合作用

漿液屬于膠凝物質，其填充到有裂隙的建筑結構中粘合性較強，總體承載效果較好。

2 灌漿施工技術要點分析

2.1 鉆孔施工

灌漿孔的制作主要是通過回轉式鉆機進行，如果孔深在10m以內，也可以通過風鉆或者架鉆的方法進行。在該環節中，需要注意下述幾個問題：首先孔斜率的問題。水利工程的施工中，孔垂直度要求較高，所以灌漿孔鉆孔階段，通常要保證鉆孔垂直度合格，這樣可以讓漿液填充后結構性能更高，且沒有返漿的問題。其次，鉆孔施工順序控制。灌漿施工環節，不管是帷幕灌漿，還是固結灌漿施工，都要做好鉆孔順序的控制，嚴格按照灌漿施工工藝進行，根據一序孔、二序孔、三序孔的順序進行，后序孔作為前序孔的檢查孔，做好質量管控，消除質量問題。最后，按照工藝進行壓水試驗，監測吸水率參數，保證其符合設計標準[2]。

2.2 鉆孔沖洗及壓水試驗

灌漿孔利用風水聯合沖洗或者導管通入大流量水流的方式沖洗處理，保證沖洗徹底。裂隙沖洗根據地層條件進行，一般都會做好灌漿試驗分析。沖洗壓力非常的重要，保證其滿足沖洗的標準，即沖洗合格等。裂隙沖洗應該在回水澄清后10min結束，并且總體沖洗時間保證單孔在30min以內，穿孔不超過2h。回水如果不能達到澄清的標準，應該持續沖洗作業，內部殘留沉積物厚度控制在20cm以內。

2.3 灌漿方式選擇

目前主要有如下兩種灌漿方式可供選擇：

純壓灌漿：該方式就是把泥漿加壓直接灌入到成孔內，并未進行循環，一般使用到裂隙相對大的巖層結構或者孔深較大時，深度在12m以內。在灌注施工中，應用濃度較高的泥漿進行施工，會產生一定的質量問題，比如無法灌入到細小裂隙空間內，很難達到設計要求，質量問題明顯。

循環灌漿：該灌漿施工方式包含孔口循環與孔內循環兩種，一般在孔口位置上進行泥漿循環叫做孔口循環，也可以稱之為純壓循環。而孔內循環是利用內外兩個導管開展循環，將漿液直接返出到孔外。循環灌漿作業能夠保證泥漿在孔內流動順暢，提升灌漿施工效果。

2.4 灌漿順序控制

灌注的順序可以分為：一次性灌注；上而下分段灌注；下而上分段灌注。

一次性灌注：就是一次性鉆入到規定深度，然后開展整體性灌漿施工，該方式一般為孔深10m以下的情況，且透水問題不嚴重，否則就要實施分段灌注。

上而下的灌注：該方式灌漿施工壓力較大，灌漿質量合格，能夠防止發生事故問題。一般使用到巖層發育明顯或者破碎明確的情況下，效果比較好。孔深度在3-5m的情況下，實施沖水和灌漿施工，在漿液凝固后可以進行后續作業施工。

下而上的灌注：該方法采取的是分段灌漿施工作業方式，單次灌漿施工長度為3～5m左右，灌注施工環節可以利用分段塞孔的方式分隔處理，下段部分施工后開始上段施工，效率較高、成本較低[3]。

圖1 帷幕灌漿施工圖

3 灌漿施工質量控制措施

3.1 灌漿壓力控制

灌漿壓力控制包含如下兩種方式：一次性升壓法，應用到裂隙發育不明顯、透水量小、巖石硬度較高的情況下，這種方式灌漿施工，需要在短時間內就將灌漿壓力提升到標準壓力，然后再漿液累計吸漿量達到規定要求后進行漿液配比制作，并且逐級進行濃度的提升，保證單位吸漿量在逐步的減小，直到最終灌漿施工完成；分段升壓灌漿：該方法一般應用到滲水嚴重、吸漿量較大的情況下，通常可以分成幾個階段進行灌漿施工，逐步把壓力提升到標準值。在某一級壓力灌漿施工環節，如果單位吸漿量超出了規定的限度，應該在降低一級壓力之后才能開始繼續灌漿施工，通常來說，壓力分級應該比較少，分為兩個或者三個階段為最佳。

3.2 泥漿濃度的調整

泥漿濃度使用灰水比參數表示，通過水與干料的比例可以做出調整。在工程實施中，結合不同巖層條件所產生的縫隙尺寸來確定泥漿粘稠度參數，以結構性能合格為標準。因此，灌注作業環節，需要考慮到條件變化選擇合適的粘稠度參數。粘稠度的調整是根據吸漿量、灌注壓力進行設定，下述幾種情況為調整的標準：（1）灌注總量固定。在相同灌注壓力下，某個粘稠度的泥漿灌入重量超出設計要求，而灌注壓力與灌注環節的吸漿率并未存在明顯變化，可以適當增大粘稠度。（2）灌注速度固定。在某個規定時間范圍內，壓力固定之下，確定泥漿總量超出標準時應該適當增大泥漿濃度。（3）灌注總量與吸收率固定。灌注壓力固定，吸收率超出設計要求，可以適當增加粘稠度，一般灌注總量為600～800升。

3.3 灌漿漿液流量控制

正式施工環節，漿體密度粘稠度要合理控制，粘稠度過高會造成板體孔隙無法全部填滿，而粘稠度過小，干縮性較高，需要加入膨脹劑以避免發生干縮問題。漿體流動速度尤為關鍵，其主要影響可灌性，速度越小，則表示可灌性較低；速度越大，可灌性越好。因為當前的灌漿工藝規范并不明確，所以要考慮到預制梁的壓漿施工經驗做出對比分析，然后做好漿體流動速度控制。進行綜合性分析，確定合適的流動速度才能提高施工效果，這是保證施工質量的關鍵所在[4]。

3.4 灌漿完成和處理

灌漿完成的判定根據就是吸收量、灌注時間方面，一般應該在規定時間、壓力的基礎之下固定灌漿量，且吸收率沒有發生明顯的變化，就可以確定灌漿施工完成。然后按照要求進行審核檢查，且根據技術標準做封孔處理。

3.5 質量檢驗

因為灌漿為隱蔽性功能，所以在竣工之后進行必要的質量檢驗，以保證其符合工程的要求。（1）孔的設置檢測，一般采用鉆芯法進行，可以實施固結與帷幕灌漿質量觀察，觀察膠結的狀態，對于所有檢查孔進行壓水試驗，帷幕灌漿過程需要檢查孔數，抽取10%的灌漿孔檢查，孔徑在110mm以上。固結灌漿的情況根據5%實施檢測，在可能出現問題的位置進行檢查，孔徑在l40mm以上。（2）對于施工原始記錄進行檢查，了解灌漿技術資料。（3）壓水試驗檢查，嚴格控制操作規程進行，分階段開展壓力試驗。在實驗前，按照設計水頭壓力進行孔的沖洗處理，各個階段水試驗結束后開始進行。

4 灌漿技術在水利水電大壩施工中的應用

當前技術發展速度非常快，水利水電工藝水平得到很大的提升，水工大壩規模逐步擴大，灌漿技術應用范圍也在擴大，不同水工大壩會選擇不同灌漿施工技術，其具體要求也不同，下面對于灌漿技術在水利水電大壩施工中的應用進行分析。

4.1 大吸漿量情況的灌注方法

水利水電工程大壩建設作業階段，灌漿施工需要在1～3h內完成，但是因為地質狀態的影響，水泥漿液持續從基礎結構冒出，造成灌漿無法繼續。該問題需要采取如下措施：首先低壓環境下灌漿作業，隨時了解漿液流動狀態，然后進行灌漿施工。其次，通過規定方式限定吸漿問題，提高流動速度。再次，適當增加漿液年度，降低流動速度。灌漿作業環節，可以根據實際情況加入必要的速凝劑材料，可以促進凝固速度的提升，避免漿液流動。水利水電大壩工程作業階段，通過關注間歇砂漿與砂漿方式可以促進灌漿質量的提升。灌漿施工環節，間隔2～8h，漿液凝固一定時間可以進行掃孔、復灌作業。

4.2 水利水電大壩壩體的接縫灌漿

水利水電大壩各項準備工作結束后，壩體填筑施工就能夠顯現出其施工的主體結構部分。在壩體建設環節，首先應該做好必要的規劃設計，合理計算確定壩體工作量，制定出切實可行的施工工藝與流程，進行壩體工作量分析與評價，保證工程量與施工方向符合工程的實際情況。結合壩體現場施工情況，做好施工材料、施工場地的準備。按照壩體作業時間，提供充足壩體施工材料，加強材料質量管理，防止出現土料熱量流失的問題，促進施工質量的提升。水利水電灌漿作業環節，需要做好壩體接縫灌漿施工質量控制，一般來說會選擇盒式灌漿、騎縫式灌漿、重復式灌漿施工等幾種方式，保證管路設置符合施工的要求。在施工中環節，三種接縫灌漿施工方式是不同的，盒式灌漿施工的質量比較高，且不容易出現管路堵塞的問題，所以被大量的應用到壩體接縫灌漿施工中。重復灌漿施工方式不會發生堵塞問題而實現重復灌漿施工，騎縫灌漿系統可以達到灌漿擴散的要求，能夠達到大范圍的灌漿施工要求，保證各個位置的灌漿施工質量合格。

5 結語

綜上所述，水利水電工程項目中，灌漿施工質量控制是極為重要的工作，但是因為復雜性高、系統性強，容易導致一系列的問題，對于企業、人員都有著比較高的要求。因此，我們需要研發出先進灌漿施工技術，并且做好施工環節的管理控制，以保證灌漿施工質量合格，為水利水電工程發揮出應有的作用而提供良好的基礎[5]。