水利水电工程灌浆施工技术及其质量管理措施研究

发表时间:2020/9/9   来源:《中国电业》2020年10期   作者:郭长武
[导读] 在对水利水电工程进行施工的过程中,高压灌浆施工技术的合理应用是保障水利水电工程基础强度、避免地基渗水等情况发生的关键。
        摘要:在对水利水电工程进行施工的过程中,高压灌浆施工技术的合理应用是保障水利水电工程基础强度、避免地基渗水等情况发生的关键。因此,为保障当今水利水电工程施工的顺利进行,进一步提升施工质量和工程后期的应用效果,并延长水利水电工程的使用寿命,本文对水利水电工程施工过程中的灌浆施工技术及其质量管理措施进行研究。文章首先对高压喷射灌浆施工技术及其原理进行了概述,然后对水利水电工程中的高压灌浆技术应用优势进行分析,接下来分析了水利水电工程施工中的高压灌浆施工技术要点,最后对具体施工中的质量管理策略进行分析。希望通过本次的分析,可以为水利水电工程施工过程中高压灌浆施工技术的合理应用及其质量的良好控制提供相应参考。
关键词:水利水电工程;基础施工;高压喷射灌浆技术;技术要点;质量管理策略

        引言:随着当今时代社会经济的良好稳定发展,各项的基础设施建设也在不断完善。水利水电工程属于当今社会发展中的一项重要基础设施,它在人们的生产和生活中都扮演着至关重要的角色。因此,水利水电工程的建设施工质量将会对当今人们的生产、生活以及社会经济的发展起到决定性作用。基于此,在进行水利水电工程的具体建设施工过程中,施工单位一定要注意保障施工质量,将高压灌浆施工技术加以合理应用。通过这样的方式,才可以有效保障水利水电工程的基础施工质量,以此来为整体工程质量与后期应用效果的保障奠定坚实基础。
一、高压喷射灌浆施工技术及其原理概述
        高压喷射灌浆技术是以普通灌浆技术为基础发展而来的一种新型灌浆施工技术。在应用传统灌浆方法进行基础施工的过程中,基础结构填充不够完整、填充密度不能满足实际质量需求的情况十分常见,这样的情况不仅会对建筑工程基础的牢固性造成不利影响,同时也会对建筑工程后期的使用质量及其安全性造成一定程度的威胁,甚至会影响到整体建筑工程的应用年限。而高压喷射灌浆技术的应用则刚好可以弥补传统灌浆技术施工中的这些劣势,以此来实现施工质量与后期应用质量的进一步提升[1]。
        在应用高压喷射灌浆技术进行建筑工程施工的过程中,主要应用的是高压注射原理,凭借着填料密度大、范围广、强度高和填充完整等的多种优点,该技术在当今的水利水电工程中已经得到了十分广泛的应用。同时,将高压喷射灌浆技术应用到水利水电工程的基础施工中,也可以起到良好的防冻和防渗作用。加之高压喷射灌浆技术的操作方法比较简单,所以可在一定程度上降低工作人员的劳动强度,并实现施工时间以及施工成本的进一步节约。
二、水利水电工程中的高压灌浆施工技术应用优势
(一)搅拌和冲切作用
    在通过高压喷射灌浆技术进行水利水电工程的具体施工过程中,喷射的泥浆流会给现场及周围的土层带来一定的搅动效果以及冲切作用,而在浆料被逐渐填充以及扩散的过程中,其下部介质也将逐渐出现固化和硬化情况。这样就会让原来的底层结构出现相应变化,进而达到最佳的稳定效果以及防渗效果。
(二)置换和升场作用
    在通过高压喷射灌浆技术进行施工的过程中,喷射出的物质不仅仅只有泥浆,同时也包括压缩空气。通过这些物质在孔内所进行的连续性喷射,就可以起到良好的水提升效果。同时,在连续性的喷射作用下,切割产生的碎屑将会伴随着钻井的进行而逐渐自动上升,一直上升到井口位置。在这些碎屑持续性上升的过程中,原来存在碎屑的位置会逐渐被浆料填满,这样就达到了理想化的土层更换效果[2]。
(三)渗透挤压作用
    在对水利水电工程进行施工的过程中,通过高压喷射灌浆技术的合理应用,可以让土地原有的渗透性得以良好改善。同时,伴随着施工距离的不断增加,高压射流程度将会不断降低。虽然高压射流强度会呈现出逐渐降低的趋势,但是地层依然会始终受到一定程度的挤压作用。而在完成了喷雾结构的施工之后,静压精料会逐渐渗透进地层内部,以此来实现地层渗透性的有效改善。
三、水利水电工程中的高压灌浆施工技术要点分析
(一)施工顺序
        在应用高压灌浆技术进行水利水电工程的基础施工过程中,一般会采用分段式灌浆和一次性灌浆的方法来进行施工。
        在应用分段式灌浆法进行施工的过程中,首先需要对岩石状况做到全面考虑,以此来实现灌浆方法的合理选择。如果岩石层没有较大的硬度,且岩层倾角也比较小,在具体的施工中,可以按照从下到上的施工顺序来进行灌浆施工,且应该将距离控制在3-5m之间,这样将会为具体的施工操作提供更多便利。如果岩层比较破碎,且施工操作也比较复杂,在具体施工中,可以按照从下到上的顺序分段进行灌浆施工,以此来保障施工质量与施工进度。
        在应用一次性灌浆方法进行施工的过程中,对于灌浆孔通常都有着比较高的要求,灌浆施工中,也应该保障每个灌浆孔内部都有着同样的压力,且应该将深度控制在10m以上。具体施工中,对于施工缝隙以及工程的透水性,应注意加强观察,且应该尽量降低施工缝隙的宽度,以此来保障工程质量。
(二)灌浆材料设计
1、浆液配比强度计算
        在对水利水电工程进行建设施工的过程中,要想让高压喷射灌浆技术得到合理应用,并使其在工程中发挥出自身充分的优势,一项关键的内容就是严格遵照行业标准对砂浆强度进行科学配置。根据我国建筑部在2015年颁布的《水工混凝土配合比设计规划》中的相关规定,在进行水利水电工程高压喷射灌浆施工中的水泥浆液配置过程中,应按照以下公式对砂浆的配制抗压强度加以精确计算:
        
        在以上公式中代表设计龄期内的砂浆抗压强度,其单位是MPa;代表适配强度,其单位是MPa;t代表保证率系数;代表标准差,其单位是MPa。标准差的选取以及经过计算所获得的砂浆配制抗压强度如下表所示:

2、浆液配比设计
        因为水泥浆液的流动性和水灰比之间有着正比关系,而抗压强度则和水灰比之间有着反比关系,也就是说,随着水灰比的增大,水泥浆液的流动性将会提升,而抗压强度则会降低。因此,在通过高压喷射灌浆技术进行水利水电工程的施工过程中,施工单位一定要严格根据施工现场的实际情况来进行原材料的调整,保障水泥浆液的配比与实际需求相符。如果浆液配比在经过优化之后依然无法满足实际需求,则可以适当添加一些减水剂,以此来有效改善浆液性能,使其与实际工程设计需求相符,尽最大限度保障水利水电工程的基础施工质量[3]。下表为某水利水电工程基础高压喷射灌浆施工中的水泥浆液配比设计:

(三)钻孔施工
1、钻孔斜率标准
    在通过高压喷射灌浆技术进行水利水电工程的基础施工过程中,一个最为关键的环节就是钻孔。而在具体的施工中,钻孔又是一个有着比较大难度的工序,钻孔过程中,如果不能对水平垂直度做到精确把握,就会导致斜孔等的现象发生,进而影响到后续的施工效果,让施工质量难以得到有效保障。因此,在具体的钻孔施工过程中,施工单位一定要注意对钻机垂直度进行不断调整,将倾斜率控制在0.5%以内,以此来最大限度避免斜孔问题,确保工程质量。
2、钻孔顺序
    在应用高压喷射灌浆技术进行水利水电工程的基础施工中,钻孔作业的要求与规定都十分严格,因此,具体施工中,钻孔顺序一定要和灌浆施工的顺序做到良好对应。钻孔过程中,首先应该按照设计的顺序对成孔进行编号,以此来降低施工中的失误几率,然后按照编号的顺序来进行钻孔,且应该保障钻孔和灌浆施工之间的有效对应。通过这样的方式,才可以有效保障钻孔施工的顺利进行,避免由于钻孔顺序问题而影响到工程质量[4]。
3、钻孔和裂缝冲洗
    在高压喷射灌浆作业开始之前,施工人员一定要做好灌浆孔和缝隙的冲洗清理工作。通常情况下,可以先通过高压喷洗的方式以及多次的低压冲洗等方式进行清洗。具体清洗过程中,工作人员一定要按照实际情况来合理选择清洗方式,以此来将灌浆孔内和缝隙中的灰粉残留物去除干净,保障水泥浆液和岩石这两者之间可以实现有效贴合。在对灌浆孔进行冲洗的过程中,可借助于钻杆原理,通过压缩空气和压力的方式来进行循环吹洗。如果灌浆孔比较完整,并且岩石的缝隙也很少,冲洗时直接采用低压冲洗法便可达到理想的冲洗效果。
(四)灌浆方法
1、高压喷射施工
        高压喷射施工应在喷射管下到了预设深度之后,并保障压缩空气、高压水真题以及水泥浆输送效果的情况下才可以开展。喷射过程中,首先需要保持1-3min的静态喷射,在此过程中应保障喷射压力、喷射速度以及提升高度一致。为保障施工质量,喷射过程中一定要做好各项参数的控制,以下是高压喷射灌浆施工中的几个典型参数控制标准:

2、下入喷射管
    喷射管下入是保障高压喷射灌浆施工效率和质量的关键,因此,施工单位一定要对喷射管的下入做到足够重视。在从坚固泥浆墙中钻出时,钻杆需要钻入到孔内,一直到达底部。在下入喷射管之前,首先应该做好地面喷射,并对整个管道的运输操作性能以及机械设备操作性能进行详细检查。同时,也应该严格按照实际情况和工程需求对喷射流的摆角以及摆动模式进行合理校正,保障喷射管在入孔之后可以正常工作,以此来保障高压喷射灌浆施工的顺利进行。
3、套管跟管施工
    如果在高压喷射灌浆施工中应用到了套管跟管施工,施工单位可以按照以下的两个方法来进行施工:第一,在完成了钻孔工作后,应将钻杆去除,然后在孔内注入护臂泥浆,或者是将PVC管安置在孔内来起到护臂作用。第二,在完成了钻孔工作之后,应该将钻杆取出,然后将喷射管放入孔内,再将套管拉出。在通过泥浆护臂法做好了钻孔终孔工作之后,可以直接下入喷射杆,待到喷射杆下入之后再将套管直接拔出即可[5]。
(四)灌浆施工技术应用中的注意事项
    在具体的高压喷射灌浆施工中,施工单位首先应保障基础灌注孔数量的充足,并严格进行施工现场混凝土规格、建筑差异以及机械设备运行状态等的检查。同时,施工单位也应该灌注孔和灌浆嘴实际尺寸与设计相符。另外,在正式进行高压喷射灌浆工作之前,一定要做好施工现场的沉降测试,施工中要从沉降更显著的区域朝着沉降不显著的区域逐渐进行喷射施工。这样才可以保障施工的可靠性,提升水利水电工程基础施工质量,以此来保障整体工程的质量及其安全性。
四、水利水电工程灌浆施工技术质量管理措施
(一)控制好灌浆压力
    在进行水利水电工程基础的高压喷射灌浆施工中,因为压力大小和施工质量之间有着直接关系,所以,要想保障施工质量,就应该控制好灌浆压力。一般情况下,在施工中可以通过两种方式来进行灌浆压力的控制,第一是一次性升压,第二是分段式升压。在通过一次性升压进行施工时,首先应清洗好灌浆孔,对岩石的大小、完整度、硬度和裂隙量等做到全面了解,将所有对于该施工方法不利的条件排除,保障岩石质地足够坚硬,透水性足够小,在保障所有条件与实际技术应用需求相符的基础上,需要合理调整浆液配比,并将灌浆压力在足够短的时间内升高到标准值。分段式升压灌浆法在岩石渗水性比较大、吸浆量比较多的情况下十分适用,在通过分段式升压方法进行施工时,应该逐渐将压力升高,以此来保障施工效果。
(二)加强质量控制和检查
    灌浆施工过程中,施工单位应加强对施工质量的检查与控制,使其与工程设计标准和实际相符。比如,在对钻孔进行检查时,应保障钻孔清理干净、不存在石粉和沉渣残留的基础上才可以进行灌浆。而在灌浆过程中,应注意灌浆的均匀性和连续性,并做好压力控制,如果出现了泄压问题,应及时进行返工,以此来避免严重后果。另外,在高压喷射灌浆施工结束之后的一个月之内,施工单位都应该对灌浆区域内的钻孔效果和灌浆效果进行严格检查,以此来保障施工质量。
(三)严格进行图纸审核
    在施工之前,建设单位和施工单位应该对施工图纸进行严格审核,并合理评估施工方案是否合理,这样可以保障具体施工的顺利进行。比如,在进行固结注浆或者是帷幕注浆之前,应该对岩心片进行压球试验,并注意检查钻孔的合格性,全面了解胶结情况。这样才可以让工程图纸的审核更加科学、客观,进而有效避免工程设计与实际不符的情况发生。
(四)精心选择施工材料
    在确定了具体施工工艺之后,一项最为关键的内容就是工程材料的合理选择。具体选择中,应根据钻孔的直径来确定浆液颗粒大小,避免浆液流动性过大对强度的不利影响。同时也应该对各种材料的配比加以科学计算,以此来保障高压喷射灌浆施工的稳定性,提升整体工程的施工质量。
(五)加强施工过程监管
    为保障施工质量,建设单位和施工单位应在施工过程中加强相应的管理工作。首先,应该将工程质量责任落实到每一名工作人员身上,对其施工操作和作业流程做到严格规范,一旦出现返工情况,应对相关人员严格进行责任追究。其次,应安排专业的技术人员做好施工现场的监督和检查工作,让施工流程和施工技术的应用错误得以及时发现和及时纠正,保障每一道工序的施工质量,让高压喷射施工技术在具体施工中发挥出充分的作用与优势。最后,在工程结束后,应做好工程竣工验收工作,对各个灌浆孔、灌浆面进行胶合情况的全面检查,不遗漏任何问题,对于发现的问题,应及时要求施工单位进行返工,以此来保障工程质量。
(六)做好漏水处理
    具体施工中,漏水问题是一个十分常见的问题,此类问题不仅会加大施工成本,也会对水利水电工程后期的应用造成不利影响。因此,在具体的工程质量管理中,相关单位一定要全面明确漏水原因,并通过科学的处理技术来进行处理。通过这样的方式,才可以有效提升水利水电工程的防渗漏效果,保障工程质量。
结束语:
    综上所述,在当今社会经济的不断发展中,水利水电工程的建设施工质量直接关系到人们的生产生活质量。因此,在进行水利水电工程的建设施工中,施工单位一定要做好基础工程的施工质量控制,将高压喷射灌浆技术合理应用到具体施工中,通过各个工艺流程、工艺参数的合理控制来保障该技术的应用效果。同时,相关单位也应该做好工程质量管理,以此来有效避免灌浆施工技术质量问题对整体工程的不利影响。
参考文献:
[1]宋成镇.基于水利水电工程灌浆施工技术研究[J].科技创新与应用,2020(22):149-150.
[2]刘鹏.水利水电工程灌浆施工技术及其质量管理措施研究[J].建材与装饰,2020(20):285-288.
[3]王博.水利水电工程灌浆施工技术与质量管理的策略分析[J].四川水泥,2020(7):172-174.
[4]石泽雄.关于水利水电工程大坝施工中灌浆技术的探讨[J].建材与装饰,2020,(19):291-292.
[5]白永喜.浅谈水利水电工程灌浆施工技术与质量管理的策略[J].城镇建设,2020(5):357-358.
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