水利水电工程灌浆施工技术与质量管理分析 黄伟声

发表时间:2021/3/8   来源:《基层建设》2020年第28期   作者:黄伟声
[导读] 摘要:灌浆施工技术在水利工程项目中应用较为广泛,比如对于大坝加固或相关的防渗施工等,其施工技术及质量控制方面对于整个水利项目的质量影响非常巨大。
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        摘要:灌浆施工技术在水利工程项目中应用较为广泛,比如对于大坝加固或相关的防渗施工等,其施工技术及质量控制方面对于整个水利项目的质量影响非常巨大。本文根据多年工程实践,对水利工程的灌浆施工技术及质量管理措施进行分析,以期提升水利项目整体质量。
        关键词:水利水电工程;灌浆施工技术;质量管理
        前言
        在国内外水利工程建设过程中,注浆技术由于具有优越性,在水利水电工程建设得到广泛应用。注浆技术的操作实质上就是将一定量的混合液倒入建筑物的相关主体中,然后经过固化,最终使整个建筑主体具有更强的特点。一般水利水电工程对自身的安全性和透水性有较高的要求,相应的灌浆施工工艺和质量管理工作均能够满足这一要求。
        一、水利水电工程建设中较为常用的灌浆技术
        ①接缝灌浆技术。接缝灌浆技术主要用于对水利工程的裂缝和接缝进行回填,防止空气和水对大坝上的侵蚀渗漏,延长水利工程的使用寿命。
        ②固结灌浆技术。采取固结灌浆技术,主要是进一步降低水渗透性,巩固地质。在地质条件允许的情况下,可以在拟建的坝基及其下游部位设置复杂的应力条件下的灌浆孔。如果坝体太高,可以在项目范围内布置灌浆孔。灌浆深度一般为5-9m,也有16-35m的超深孔,对于固结灌浆,更适合较厚的大坝。③高压喷射灌浆技术。高压喷射注浆技术主要应用于喷射流高压,采用微扰法或切割法,高压力的影响下,浆体很快地渗透到破裂的地基和周围中,水泥凝结后,原本松散的地基变成高强度的凝结体。
        新型高压喷射形式主要有3种:①旋喷形式;②摆喷方式;③定喷方式。
        旋转射流的主要方法是在喷射时旋转的同时提起喷枪,使喷射后形成圆筒状凝聚体形状。摆喷主要用于高压喷射时将喷枪抬起,形成一种哑铃状凝结体。固定喷射方式,即当喷枪升起时,它不摆动或旋转喷枪,这样喷射后就会形成板状冷凝体形状。这种方法比较实用,几种形式的高压喷射(见图1)。
 
        二、水利水电工程灌浆施工流程
        (一)灌浆材料的选择
        灌浆材料的选择是整个灌浆工程前期最重要的工作。主要有两个问题。一是选择相应的灌浆原材料。由于当前水利在大规模开发建设,相应的原材料市场乱象频发,竞争十分激烈。因此,在选择及采购原材料时,我们要严格控制原材料质量。在原料配比过程中,应适当调整相应的配比。而且需要对水利水电工程不同部位所要求的特性进行微调,然后使相应的灌浆与工程更加匹配。常用的灌浆材料是粉煤灰和其他添加剂。另外,在灌浆搅拌过程中,应加入一定量的膨胀剂。这些都是为了使灌浆在干燥过程中,不会出现干燥收缩等情况,从而提高工程的整体质量。
        (二)钻孔施工
        在整个灌浆施工过程中,钻孔也是一个重要的环节。钻孔施工最重要的要求是垂直。相应的孔不仅要垂直于整个水平面,还要与孔的上下部分一致。其中最复杂的是帷幕上的钻孔,而且对孔间距也有严格的要求。另外,钻孔顺序也有相关规定,应严格按照规定操作,否则会影响到灌浆施工质量。
        (三)灌浆方式的选择
        循环灌浆和纯压力灌浆两种灌浆方法在水利工程中应用广泛,这两种注浆技术各有优点。循环灌浆主要是对相应的孔进行灌浆作业,在孔口完成自己的循环。从本质上讲,这也是一种纯粹的压力方式。纯压力灌浆是通过相应的管道将灌浆直接输入空体底部。与循环灌浆相比,纯压力灌浆对浆液本身的要求更高,对浆液浓度的要求也更高。
        (四)合理控制灌浆顺序
        由于水利水电工程建设规模越来越大,灌浆过程往往需要分阶段进行,以确保灌浆能够及时干燥固化,从而尽可能保证水利水电工程的质量。在灌浆过程中,每次灌浆的最佳深度应保持在2~5cm之间,然后根据灌浆本身的性质确定每两次灌浆之间的时间控制。
        三、实例分析水利水电工程灌浆施工及其质量管理措施
        (一)工程概况
        某小型水库主要应用于灌溉和水产养殖,主河1.4km,总库容73.5万m3,校核洪水位172.33m,校核洪水位172.33m,根据(gb50201-94)对白沙水库洪水进行复核,设计计洪水标准 30a,相应校核洪水位为172.43m。
        (二)大坝存在问题
        ① 上游边坡没能得到有效保护,高程172.10m以上是护坡草皮,以下则是干砌块石护坡,相对平坦,但一些街区之间有很大的空隙和杂草。背水坡采用植草护坡。当前的状况是坝坡不平坦,水坝边界也不清晰,杂草丛生。同时在附近开挖道路,严重影响大坝安全。标高168.80m处排水沟杂草丛生,淤塞严重,几乎没有任何用处;②坝顶经常有重型车辆经过,坝顶已严重受损。暴雨天气下,坝顶泥泞不堪、大量积水;③坝后168.83m高程长期湿坡,坝体没有排水及反滤设施,对于坝体的渗流稳定性造成影响;④根据相关渗流计算,坝基接触带的风化面明显高于土壤水力允许度而产生变形;⑤背水坡的砖砌结构渡槽老化严重。
        (三)坝体防渗加固方案比选
        根据该大坝的渗漏原因,再结合相关工程实践经验,大坝防渗采用单管高压旋喷桩方案和劈裂灌浆方案。经比选,劈裂灌浆方案比单管高压旋喷灌浆方案可节约约65.7万元,而劈裂灌浆的施工要求比较高,如掌控不好,会造成永久性裂缝,另外是排水固结时间及施工周期较长,需要多次注浆。
        高压旋喷桩单管施工技术相对成熟,旋喷固结体强度高,低坝区域施工孔倾角好,成墙容易控制,防渗效果好,有效解决了坝体与坝基接触带渗漏问题。因此,建议采用高压旋喷桩单管作为防渗加固方案。为解决坝体与坝基之间的渗漏,本次采取单管防渗施工方案,旋喷灌浆位于坝轴线坝顶,单排孔布置,孔距0.45米,截水墙比坝基全风化层低2米。单管旋喷灌浆钻孔总数231个,总进尺2283m,防渗面积1027m2,设计桩径0.6m,最大防渗墙深14m,根据加固后的渗流计算结果,坝基全风化层最大水力坡降小于允许水力坡降[J允]=0.63,理论上坝基全风化层加固后不会发生渗流变形。因此,坝基强风化层不在此加固中处理。
        (四)单管高压旋喷防渗墙施工工艺及其质量管理
        单管旋喷防渗墙其原理是通过钻孔、灌浆管、喷嘴形成预定深度,通过钻孔和灌浆管(管道)和喷嘴形成预定深度。预设泥浆压力(压力20-40mpa)由高压泵调节。喷嘴式通过高压软管和喷嘴喷射,受影响和切割的土壤被迫混合填充。同时,将钻杆以一定速度提升,形成新的人工高强度地下防渗结构。这些单独的结构被粘在一起形成地下连续防渗墙。具体施工与质量管理措施如下:①钻孔:可采用75型地质钻机,钻孔位置与设计孔位偏差1~2cm。钻孔过程中应严格控制偏差≤0.6%。测斜仪在每钻3-5米测量一次。如果孔斜度超过规定值,应重新钻孔,超过设计墙底深度0.3m。
        ②下喷射管:在降低喷射管之前,应进行表面喷涂。在检查机械和管道正常运行后,应将喷管降到设计深度,喷嘴应与喷射方向一致,无偏斜。当使用振动钻时,排出管和钻孔同时进行。为防止喷嘴堵塞,可采用低压送浆、铺管的方法。
        ③喷射灌浆:当喷射管下降到设计深度时,按照施工规定进行现场喷涂试验,当浆液回到孔口,观察情况正常后,再按照预定的速度自下而上喷射。孔旋喷完成后,应及时向孔内灌注泥浆或水泥浆,直至孔内泥浆不掉浆为止,以保证桩顶的密实度。拆除喷射管时,其搭接段应进行喷射,重叠长度为0.5m。喷射灌浆分为两个阶段:第一个序孔距1米,第二个序孔距0.5米。
        ④开挖检查:单管高压旋喷施工完成28天后,沿墙轴线每间隔2-3m开挖检查点,对墙体的壁厚及完整性进行检测。
        ⑤钻孔取芯检查:采用钻孔注水试验,取岩心进行室内试验,检测渗透及抗压强度等性能。
        四、结束语
        由于我国经济社会快速发展,对水利水电工程规模和精度的要求也在不断提高。灌浆在整个水利工程中的作用及工程质量的影响不可低估。因此,在施工过程中,我们需要对注浆工作有更严格的把握。当前我国水利水电工程建设虽有一定发展,但一些先进技术仍需向西方学习。今后,我国相关科研人员和技术人员需要不断探索和更新灌浆过程中的新技术,使灌浆过程中每一步的选择更加多样化,适应更加复杂的地质环境,使整个过程更加顺畅,为水利水电工程建设发展贡献自己的一份力量。
        参考文献:
        [1]徐德江. 水利水电工程灌浆施工技术与质量管理的策略分析[J]. 江西建材,2020(03):107+109.
        [2]金玲. 水利水电工程灌浆施工技术与质量管理措施分析[J]. 低碳世界,2017(10):109-110.
        [3]张继军,周青高. 水利水电工程灌浆施工技术与质量管理措施分析[J].施工技术,2016,45(S1):930-932.
        [4]蒋宗宝. 水利水电工程灌浆施工技术与质量管理措施分析[J]. 四川水泥,2016(04):129.
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