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水利施工技术及灌浆施工应用研究

发表时间：2020/9/23 来源：《基层建设》2020年第17期作者：王峰

[导读] 摘要：水利枢纽工程是极其重要的工程内容，要充分了解水利工程的地形地质、水文条件，合理开展水利工程的施工技术应用，结合工程实践采用固结灌浆施工方法，优化钻孔布置、钻灌参数和钻灌程序，有效提高水利枢纽工程主坝基础部位的混凝土施工速度，解决水利枢纽工程主坝混凝土浇筑和固结灌浆的干扰问题。

        鄂尔多斯市河湖保护中心内蒙古鄂尔多斯 017100
        摘要：水利枢纽工程是极其重要的工程内容，要充分了解水利工程的地形地质、水文条件，合理开展水利工程的施工技术应用，结合工程实践采用固结灌浆施工方法，优化钻孔布置、钻灌参数和钻灌程序，有效提高水利枢纽工程主坝基础部位的混凝土施工速度，解决水利枢纽工程主坝混凝土浇筑和固结灌浆的干扰问题。
        关键词：水利工程；固结灌浆；施工；优化
        水利枢纽工程施工技术的应用是关注焦点和重要研究课题，要结合水利工程的技术标准和结构，合理选择适宜的施工技术和方法，灌浆施工技术是一种防渗漏技术，保证水利工程的地基透水性、渗流稳定性、强度、承载能力和压缩形变能力。
        一、水利工程灌浆施工技术概述
        灌浆也即注浆，是在钻孔的前提下将具有一定流动性和胶凝性的浆液压入构筑物及其基础部分的缝隙之中，通过浆液的渗透、扩散、充塞方式，利用浆液的凝固、硬化实现载体加固和抗渗。
        灌浆施工技术的具体流程主要包括以下方面：（1）钻孔。利用相应的钻孔设备进行水利工程钻孔施工作业，可以根据不同的地质条件和结构选择不同的钻孔工具，如：利用风动凿岩机或潜孔锤工具进行孔深较浅的固结灌浆；利用回转式或冲击式钻机进行孔深较大的岩基灌浆；利用回转式钻进或跟管钻进的方式进行破碎地层的灌浆等。（2）冲洗。采用高压水枪进行孔洞的冲洗，保证孔洞内部的清洁，同时要注意施工过程中的开裂现象，及时检查并加以防范。（3）压水。要全面了解和把握地质状况，精准分析各项施工数据和参数，并进行渗透测试和实验，使之具有合理的水压、流量和流速，能够由上而下地进行水压施加作业。（4）灌浆。合理确定灌浆顺序和灌浆方法，通常选择循环方式的灌浆施工方法，有效保证浆液的流动性和品质。（5）封孔。可以选择压力法进行封孔作业，较好地提高封孔施工的效果，提高封孔施工的稳定性。
        二、水利枢纽工程中的灌浆技术施工应用分析
        某水利枢纽工程包括拦河坝、河床式电站、泄流底孔、表孔、排沙洞、开关站等，工程属于II等工程，采用基础处理固结灌浆施工方法，分为5个不同模块：坝踵齿槽A块和B块固结灌浆、坝后消力池无盖重固结灌浆、一级消力坎固结灌浆、二级消力池差动尾坎固结灌浆、一/二级消力池部分基础加强固结灌浆。
        1、钻孔作业
        结合地质条件和结构，选择回转式钻机工具进行钻孔作业，采用金刚钻头或硬质合金钻头进行钻进，依照施工图纸的要求进行施工，保证钻孔的孔位、深度、孔径、钻孔顺序、孔斜符合要求。并在钻孔作业中进行孔斜测量，使孔斜在规定的要求以内。
        在灌浆孔的钻孔作业中，要对所有钻孔进行统一编号，并依照设计图纸合理埋设管道，使灌浆孔的开孔孔位与设计位置的偏差在10cm以内。还要加强钻孔前的观测，在预先埋设孔口管的前提下，合理确定钻孔方向，采用慢速低压的方式进行钻进作业，有效控制孔斜。在固结灌浆作业的钻孔施工过程中，要合理控制孔底的深度，使之与设计深度保持在1/40的孔深偏差以内。并要对所有的帷幕灌浆孔进行全孔量测，发现钻孔偏斜的现象，进行及时纠偏和调整，如该纠偏措施仍旧无法符合要求，则要报废原孔。同时，还要对岩芯进行保护，进行钻孔取芯的试验，保证固结灌浆取芯数量在总灌浆孔数的5%以上，并绘制钻孔柱状图，将芯样的最大长度控制在3m以内。并通过对钻孔冲洗水、钻孔压力、芯样长度的监测和记录，获悉岩石或混凝土的具体特性。

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        2、冲洗和压水试验
        在灌浆前要进行灌浆孔的裂隙冲洗和压水试验，结合工程地质条件，选取压力冲洗、风水联合冲洗的方式，进行孔壁的冲洗施工，保证适当的冲洗压力，单孔冲洗时间在半小时以上，串通孔冲洗时间在2小时以上，并对回水尚未达到澄清要求的孔段进行持续冲洗，确保孔内残余物的厚度在20cm以内。在进行灌浆孔裂隙冲洗之后，要进行孔段的连续灌浆作业，避免中断时间过长，如若特殊原因中断超过24小时，则要对灌浆孔裂隙进行重新冲洗。
        在完成灌浆孔裂隙冲洗之后进行压水试验，可以采用简易压水试验法进行操作，压力为灌浆压力的80%，压力值为1MPa，压力试验时间为20min，进行压水流量的读取测量。
        3、灌浆试验
        首先要进行浆液试验，依照不同的水灰比、掺合料和外加剂进行配制试验，测量浆液的密度、比重、流动性、沉淀稳定性，获悉浆液的初凝/终凝时间；然后再进行现场灌浆施工作业，结合水利工程的建筑物布置和地质条件，合理确定孔深、灌浆分段、灌浆压力等参数，依照一定的施工程序和方法进行灌浆试验，并采用压水法和弹性波孔间穿透法，检查各孔的单位吸水率、耗灰量，要注意不能在帷幕灌浆线上进行灌浆试验，并应在灌浆作业开工前14d完成。
        在进行浆液搅拌的过程中，要保证各类浆液的均匀搅拌，测定浆液密度、黏滞度等参数，采用减水剂和高速搅拌机进行水泥浆液和稳定浆液的拌制，通常情况下选用纯水泥浆液，特殊情形时掺加适量的速凝剂和稳定剂，并对浆液密度进行测定和调制使用。在集中制浆的过程中要注意控制浆液温度，通常保持在5℃-40℃为宜。
        4、固结灌浆
        对于岩基固结灌浆施工来说，要在相应部位混凝土达到50%设计强度之后才能灌浆，对于无盖重灌浆的区域要预先清理裂隙，按照分序加密的原则进行固结灌浆作业，采用孔内循环的全孔一次灌浆法，固结灌浆压力控制在0.2-0.4MPa，根据现场灌浆情形进行灌浆压力的适当调整，尽量避免灌浆中断、串孔、冒浆、漏浆、孔口涌水等情况。在规定压力下，当浆液注入率低于0.4L/min时，再灌注半小时即可结束灌浆作业。
        5、封孔
        可以采用机械压浆封孔法进行灌浆孔的封孔作业，必须在验收合格之后才能进行封孔操作，并要预先冲洗干净孔内的污物，确保灌浆孔的全孔封填密实。
        三、小结
        综上所述，水利工程灌浆施工技术日益引发人们的关注，相关技术人员要全面把握水利灌浆施工作业流程和具体操作方法，结合具体的水利工程地质条件和水文情况，依照规定开展灌浆施工作业，并进行灌浆施工质量检查和验收，确保灌浆施工各工序和环节的质量控制，包括灌浆材料控制、施工程序控制、浆液质量控制等，并加强灌浆施工的监理旁站，及时进行异常情况的处置，确保水利灌浆施工进度和质量。
        参考文献：
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        [4]邵江波.灌浆技术在水利水电工程大坝施工中的应用探微[J].工程与建设，2019，33（06）：933-934.
        [5]邓建杨.帷幕灌浆施工技术在水利大坝基础防渗加固中的应用[J].内蒙古水利，2019（09）：58-60.