摘要：水利工程项目在施工中普遍会用到固结灌浆施工技术，以提高基础的荷载能力，增加整体结构的稳固性。本文首先对固结灌注技术做了简单介绍，然后依据某一水电站厂房基础工程为案例，对固结灌浆技术的具体施工工序和要求进行详细分析，为水利工程施工人员提供参考资料。
关键词：水电站；固结灌浆；钻孔；压水试验
1.固结灌浆施工技术概述
随着社会经济的快速发展，我国非常重视水利工程项目建设，越来越多的水电站项目需要建设，这对国民经济的健康发展起到促进作用。水电站建设对地基基础有着严格要求，上部建筑所有的荷载都会作用在地基基础上，然后地基会将反作用力传递给上部结构，以此使水电站的整个结构达到平衡和稳固。所以对水电站厂房基础在施工时要确保其整体性、稳定性、均一性和耐久性等，使其都达到规定标准。
固结灌浆就是将具有胶凝性质的材料、化学溶液以及水、水泥混合搅拌成浆液，通过钻孔、预埋管线、灌浆泵等将浆液注入在地基的岩石、裂缝或者混凝土接缝中，以达到基础稳固的效果。这种方法在实际的应用中，要依据工程项目的实际情况结合施工现场的基础土质情况，对浆液材料进行配比。施工原理是，通过钻孔，在压力作用下将浆液注入基础岩石中，浆液固结以后就会发生硬化，从而使基础强力增大。固结灌浆技术大大提高了基础岩石的稳定和抗渗能力，尤其是水泥浆液，对地基岩体的抗变形能力发挥着重要作用。
2.水电站厂房工程简介
某一水利工程由水电站厂房、拦河坝以及开关楼组成，属于重力坝，大坝高度为70m，顶高位570m，蓄水位平均为568m，死水位平均为535m，校核洪水位平均为575m，水库总容量为0.75亿m3，水电站的总装机容量大约为160MW。通过实地勘察和研究，水电站厂房属于河床式，设置在右岸，厂房地基土质为软弱岩体，综合考虑采用水泥固结灌浆施工技术，以提高基础整体的承载能力。
3.水电站厂房基础固结灌浆施工
由于此项工程地质条件比较复杂，在灌浆的过程中，除了按照施工规范进行低压、限流、浓浆、待凝等措施意外，针对特殊情况、特殊部位，还要采取一些特殊方法。灌浆施工技术具体应用如下：
3.1钻孔作业
钻孔作业首先要设置灌浆试验孔，由于深度不一样，对孔深在5m左右、5-15m以及15m以上的孔分别采取浅孔、中控以及深孔固结灌浆技术。通过讨论，针对本次工程项目适合采用中孔固结灌浆技术。在孔口设置的过程中，设置的依据是拟定的固结灌浆参数，孔的深度为6-6.5m之间，试验孔的个数为25个；其次是设置抬动观测孔，数量为2个，孔的深度为10m，在此次施工中，它的作用就是以免在灌浆压力下，混凝土底板发生振动问题。第三是设置声波检测孔，在灌浆过程中，基础土层可能会在施工前和施工后发生变化，为了判断施工后基础质量和强度达到施工要求，所以需要对其进行前后检测，确保灌浆施工质量。第四是设置检测孔，对厂房基础进行灌浆以后，需要通过检测孔内对灌浆施工进行检测，以判断是否符合施工要求，依据本次工程需要，设置4个检测孔即可。
3.2钻孔作业
在钻孔作业中，依据工程特点需要采用地质钻机进行，在施工的过程中，应该注意以下几个方面：
首先是孔位测量，使用到的用具是全站仪和卷尺。通过全站仪对施工现场进行测量以后，再用卷尺进行加密测量，确保每一个空位误差在10cm左右。第二，孔向确定为铅直孔，通过测斜仪来控制孔向。第三，依据工程设计，孔径数值为Ф70mm。第四是孔深，依据工程设计，施工过程中，要保证深度为5m，上述说到的抬动观测孔的和深度为8m，检查孔的深度为6m。
3.3洗孔作业
钻孔完成以后，需要进行冲洗作业，直至流出的水清澈，然后继续冲洗8-10min就可以了。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆如果孔内流出来的水比较浑浊，需要继续冲洗，孔内保持干净，砂石、泥土等残杂物的厚度不能超过15cm。但是对检查孔以及抬动观测孔不用进行清洗，只需要在孔内安装外管和内管，管径数值分别为Ф50mm和Ф25mm，在孔内设置百分表，以对底部抬动情况进行检测。
3.4压水试验
在固结灌浆之前需要进行压水试验，主要是针对基础岩体的吸水量进行检测，对其透水率进行分析和计算，依据数据对基础岩体的裂缝性和透水性做出判断。在进行此项作业过程中，首先要将止水栓塞紧密贴在孔壁上，利用水泵将水注入到试验段中，这样会就可以通过裂缝渗透在岩体中，在一定时间内，测出渗透量。将相关数据通过下面这个公式进行计算，
q=Q/IP
在这个公式中，q代表透水率，单位为Lu；Q代表稳定流量值，单位为L/min；I代表试验段的长度，也就是说从孔底到栓塞的长度，单位为m；P代表试验段的压力，单位为MPa。
3.5灌浆
一是分序施工，依据此次水电站厂房基础要求，采用两序进行施工，各个排孔之间先要进行I序灌浆然后再进行II序灌浆。同时分序施工的要从上游到下游进行操作，排孔施工要先进行上游和下游排孔，然后进行中间排孔，每一个环节，施工人员都要严格按照施工顺序进行，严谨施工操作。
二是分段，本次水电站厂房基础固结灌浆采用全孔一次性灌浆，这对施工人员的施工技术有了更高要求。
三是采用循环灌浆方式，采取这种施工技术在施工的过程中要注意，栓塞底部至灌浆部分顶部60cm位置时，注射管应距离孔底也是60cm左右。
四是浆液水灰比值，首先是布置制浆的基础设备，依据施工现场条件，制浆站应设置在下游围堰位置，并配置搅拌机以及简易水泥仓库。可以选择型号为Ф50mm官架进行搭建，在上面铺上厚度为4-6cm的竹架板，周围用篷布遮挡，顶端用石棉瓦进行遮盖。根据本次工程要求，选择的灌浆材料是普通水泥，浆液水灰的比为：3：1、2：1、1：1、0.5：1，依据施工原则，应该从比值为3：1的浆液开始灌注。普通水泥作为灌浆的胶凝材料，在实际的搅拌过程中，采用普通搅拌机搅拌均匀即可，搅拌时间一般在3-5min，如果是高速搅拌，时间控制在30s-1min之间，浆液温度控制在5-35℃之间。
五是变浆条件，实践证明，在灌浆作业中浆液随着时间和温度的变化很容易出现变化，所以一旦发生变化需要立即采用可行方法对浆液进行调制。比如：如果当灌浆的压力保持不变，浆液注入的越来越少，这就要对水灰比进行配置，或者说当浆液注入量不变，而灌浆压力不断升高，这时也应该对水灰比进行重新配置；上述讲到浆液水灰比分为4个级，如果一比级的浆液注入时间超过1h时或者注入量在350ml以上，浆液的注入率以及灌浆压力都没有发生任何变化，这时就要对浆液配比重新配置，要把级别改成浓一级；如果注入率已经超过了30L/min时，这时也要把浆液配比改成浓一级。
六是结束标准，灌浆压力保持平衡时，如果注入率一直在1L/min以内，这时就要进行连续灌浆，时间控制在30min左右，保持注浆均匀，然后灌浆作业结束。
3.6封孔
水电站厂房基础完成灌浆作业以后，要及时封孔，在孔内注入水灰比为0.5：1的浆液注入回填。待一定时间后，钻孔中的浆液就会凝固，然后在孔口顶端位置，用砂浆材料填满，最后施工人员对其进行封孔，密实处理。
3.7施工检测结果
整个固结灌装完成以后需要进行工程测试，测试结果表明，浆液的水灰比经过在不同时候做好调至，使基础的抗压强度远远达到工程标准，岩基在很长一段时间内没有出现裂缝或者渗水现象，此次固结灌浆技术施工合格，即确保了工程质量又体现了经济效益。
4.总结
通过以上各个方面的介绍，我们了解到，水电站厂房基础固结灌浆施工技术比较复杂和繁琐，在灌浆之前要进行试验段施工，确定好各项参数以后，再进行固结灌浆。施工人员要明确各个施工参数并对其进行控制，在实际的施工中严格按照施工规范和工序进行，对施工技术加强监督和管理，以提高基础的安全性和稳定性。
参考文献
[1]苏静美 沙湾水电站厂房基础固结灌浆技术研究[J].河北水利，2016（11）
[2]苏海涛 水电站下水库尾水隧洞固结灌浆试验施工技术[J].水利水电技术，2016（15）
[3]邹志俊 水电站厂房基础固结灌浆技术的应用研究[J].水利水电技术，2016（35）
论文作者:徐先锋
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第18期
论文发表时间:2018/10/24
标签：浆液论文; 水电站论文; 基础论文; 作业论文; 厂房论文; 水灰比论文; 钻孔论文; 《建筑学研究前沿》2018年第18期论文;