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摘要：水利水电工程是一项社会基础建设工程，对维持社会长治久安和国民经济发展具有重要作用。灌浆技术作为水利水电工程大坝施工中的一项重要技术，对大坝的稳定性与安全性能意义深远。根据不同标准灌浆技术可划分为多种类型，对比分析循环式和纯压式的技术要点，汇总水利水电工程大坝施工前、施工中和运行中存在的问题。针对存在问题，分别提出基础灌浆技术、高压灌浆技术和固结灌浆技术的应用措施。灌浆技术在水利水电工程大坝施工中的应用，可为施工中紧急情况处理和缺陷弥补提供借鉴。
关键词：水利水电；灌浆技术；施工技术
引言
水利水电工程作为国家社会稳定的一项重要基础工程，工程涉及子工程较多，其中大坝工程是最重要且不可或缺，大坝的施工直接影响着水利水电工程的质量和运营。大坝施工过程中，技术复杂多样，灌浆作为其中一种重要的技术被广泛应用，并受到高度重视。大坝修建过程中，首先应根据大坝的地质环境等条件制定出可行的施工方案，运用灌浆技术，保证大坝结构的稳定性，防止出现渗漏等现象。
一、灌浆施工概述
1.1灌浆施工的概念
灌浆就是指按照一定的比例调配出具有流动性和凝胶性的浆液，将这些浆液在合适的压强和压力下灌进地基的缝隙、孔隙或者接缝中，对建筑物进行填充、胶结，进行防渗或者固化工作。在水利水电工程中，灌浆施工技术是指对水利水电工程建筑的缝隙或者裂隙断层等进行喷浆处理，提高工程结构的稳定性和牢固性。
1.2灌浆施工的特点
灌浆施工技术在水利水电工程建设的过程中十分常见，主要是因为灌浆施工技术有其他技术所不具备的特点和优势。第一，灌浆施工的过程简便，在灌浆施工之前，对施工的场所进行清理，再对要施工的部位进行钻孔，然后就可以配料，将水泥、石灰等按照规定的比例调配制作成浆液，最后往钻孔中灌注浆液，进行回填，施工就完成了。第二，施工的成本低且稳定性强，灌浆施工的材料通常都是混凝土等一些低价位的材料，而且用料不多，过程简便易操作，但是在施工过程中，通常会在浆液制造时加入一些添加剂，这就使得浆液在灌注到缝隙后的稳定性提高，减少了建筑的质量问题。第三，灌注工程是对建筑的缝隙进行填补，因此具有很强的稳定性。灌浆施工是在高压喷枪喷射时，将混凝土浆液注入，使得钻孔周围的较松软的土层都能注入浆液，提高了加固的作用，增强了建筑的稳定性。
二、灌浆技术及分类
灌浆技术在水利水电大坝施工过程中应用十分普遍，是整个施工过程中一个重要的组成部分。灌浆技术直接关系到大坝建成后的质量，与水利水电工程的施工质量以及大坝周边居民及行人的人身安全紧密相关，受到绝对的重视。通过对水利水电工程的施工特点，将灌浆技术分为帷幕灌浆、固结灌浆、旋喷灌浆、高压灌浆等多种类型。灌浆技术主要是借助一些易凝固的液体材料对建筑物缝隙进行填充，按照实际情况计算出相应的比例，并利用灌浆设备以及辅以钻孔施工，使得所配的浆液填充到缝隙中，增强整个建筑的稳定性。此外，基岩的灌浆方式可分为循环式和纯压式两种类型，纯压式的灌浆技术对于设备以及技术操作的要求都相对较低，但对灌浆的浆液材料要求较高，施工质量无法得到有效保障，因此在施工中多采用循环式灌浆技术。纯压式与循环式灌浆技术对比情况详见表1。
表1 纯压式与循环式灌浆技术的要点对比表
三、水利水电工程灌浆施工技术的应用
3.1工程概况
某水利水电灌浆工程拟定灌浆长度在1 .56km 左右，具有分布范围广和工程量大的特点。此外，施工现场大多是临水或临空面，场地较为狭小，基本没有可利用的道路，增大了施工组织的难度。现围绕该工程实际情况，对其灌浆施工技术的具体应用作如下深入分析。
3.2充填灌浆施工
第一，待混凝土的实际强度达到设计要求的70%以后开始充填灌浆。
第二，充填灌浆一般分成两个次序实施，且后序孔将顶孔包含在内。
第三，在充填灌浆时，灌浆压力与浆液的水灰比均根据图纸要求确定，由监理工程师审核通过后严格执行。衬砌结构采用素混凝土，灌浆压力按0.2～0.3MPa控制；当衬砌采用钢筋混凝土时，灌浆压力按0.3～0.5MPa控制。一序孔采用水灰比为0.5～0.6：1的浆液；二序孔使用水灰比为0.5～0.6：1或1：1的浆液。在空隙相对较大的区域，应使用水泥砂浆进行灌注，但要注意砂的掺加量不能超过水泥总重量的2倍。
第四，在规定的灌浆压力条件下，灌浆孔不再吸浆，恒压保持10min之后即可完成灌浆。
第五，若灌浆过程因故中断，应尽快恢复，当中断的时间超出30min时，应在恢复前进行清洗，如果恢复灌浆后发现灌浆孔不吸浆，则要重新进行钻孔与灌浆。
第六，灌浆完成以后，应立即将钻孔中的污物与水排除干净，然后利用水泥砂浆进行封堵，将孔口抹平，从混凝土表面伸出的管应割除。
第七，充填灌浆施工完成后进行质量检查，检查的方法为对检查孔进行注浆试验，也可直接取芯检查。检查的时间为灌浆完成7d或28d。在灌浆完成后，应根据相关要求把资料上交至监理工程师，由监理工程师进行孔位及灌浆质量等的检查。注浆法检查操作步骤为：向钻孔中灌注水灰比为2：1的质量合格的泥浆，其灌注压力和之前灌浆施工时的压力完全相同，若注浆开始的前10min以内实际注入量小于10L，则视为质量合格。检查孔直接取芯检查：对钻孔进行探测并观察岩芯的实际情况，若浆液的充填达到饱满和密实，则视为质量合格。按照监理工程师提出的要求，采用以上方法实施质量检查，若检查发现未能满足以上标准的要求，则要按照监理工程师给出的要求及时处理。
第八，完成对灌浆孔或检查孔的质量检查，并确认质量合格后，应尽快使用水泥砂浆对钻孔进行封堵，将钻孔封堵密实，同时对孔口处进行抹压，使其保持平整，平整度应达到所在部位对应的设计要求。
3.1帷幕灌浆施工
帷幕灌浆施工工艺流程如图1所示。
图1 帷幕灌浆施工工艺流程
3.1.1钻孔
（1）孔位布置
布孔严格按照图纸要求于监理工程师指定位置实施，实际的钻孔位置和设计之间的偏差不能超过1 0cm。若因特殊原因必须对孔位进行调整，则应由监理工程师进行审批，通过后方可实施，此时要对实际的钻孔位置进行准确记录。
（2）钻孔方式
帷幕灌浆孔，包括检查孔，都利用地质钻机与合金钻头施钻。另外，在覆盖层之内，还应进行泥浆护壁，将覆盖层中的灌浆孔钻好以后，向钻孔中放置保护管。
（3）孔向与孔斜的控制
钻孔过程中，钻机必须保持平稳和牢固，现场利用罗盘对其立轴角度进行测量，要求与设计孔向完全相符。无论是灌浆孔还是检查孔都要做好孔斜的检测与控制，确保灌浆顺利完成，形成连续的帷幕。测斜利用专门的仪器进行，根据规范与图纸控制孔底偏差，若检测发现偏差超出允许范围，应立即采取措施纠偏，如果纠偏无效，则应重新进行钻孔。对于顶角在5°以内且对测斜提出明确要求的孔，其孔底偏差严格按照如下要求控制：当钻孔深度为20m 时，单排孔的孔底偏差不能超过250mm；当钻孔深度为30m 时，单排孔的孔底偏差不能超过450mm；当钻孔深度为40m 时，单排孔的孔底偏差不能超过700mm；当钻孔深度为50m 时，单排孔的孔底偏差不能超过1 000mm；当钻孔深度为60m时，单排孔的孔底偏差不能超过1300mm。灌浆孔除孔口处的直径为76mm 外，其他部位均为56mm；先导孔除孔口处的直径为91 mm 外，其他部位均为76mm；而检查孔全孔段直径均为91 mm。
具体的钻孔深度根据图纸确定，实际孔深和设计要求的孔深相差不能超过20cm，在终孔以后，孔中残留物总厚度不能超出200mm。
在钻孔完成以后，应在孔口处塞入木塞保护，防止杂物掉进钻孔中。
（4）钻孔冲洗与压水试验
1）钻孔冲洗。所有灌浆孔在灌浆开始前都要进行冲洗。按照监理工程师的指示，利用风、水进行联合冲洗，也可利用导管以较大的水流量进行冲洗，冲洗的顺序为从孔底处向钻孔外部。冲洗时，压力按灌浆压力80%控制，如果压力超出了1MPa，则按1MPa计；风压一般按灌浆压力50%控制，如果压力超出了0.5MPa，则按0.5MPa计。
2）压水试验。钻孔冲洗完成后、灌浆开始前进行压水试验。对于先导孔与检查孔，在灌浆开始前采用单点法实施压水试验，对于特殊部位，应采用五点法进行压水试验，而对于普通的灌浆法，可直接采用压水法来试验。试验中，压力按灌浆压力80%控制，其不能超过1MPa，连续压水20min，按照5min的时间间隔测读压水流量数值，将最后读取的数值作为计算值，采用透水率的形式表示，单位为Lu。在帷幕灌浆中，不论从上到下还是从下到上进行，对于检查孔，均需按照从上到下的顺序进行分段试验。
3.1.2灌浆
（1）灌浆方法
帷幕灌浆应严格按照逐序加密基本原则实施，一般都分成两个次序，先对I序孔进行施工，再对II序孔进行施工。
（2）镶孔口管
混凝土和基岩之间的接触段为第一段，应先行灌浆，在灌浆中使用双管循环，灌浆孔底部和射浆尾管之间的距离应控制在0.5m以内，在孔内实施循环灌浆。在灌浆完成后，利用水灰比为0.5：1的水泥浆进行镶管，确保管比找平以后的混凝土表面高出10cm，避免泥水污物进入孔中，同时管嵌入到岩层中的长度应达到2m以上。
（3）灌浆压力
灌浆压力根据图纸确定，灌浆时应做好对抬动情况的实时观测。在灌浆过程中，应尽可能快地达到设计要求的压力，但要注意当注入率相对较大时，应采用分级或者是间歇的方法来升压，以确保灌浆的压力和注入率保持匹配。实际的灌浆压力利用压力表测得，所用压力表的指针实际摆动范围不能超过灌浆压力的1/5，做好对摆动幅度的准确记录。为了使现场的操作与控制更加方便，可将压力表安装于自动记录仪的旁边，灌浆孔和压力表之间存在的管路，其长度应控制在30m以内。
（4）浆液配比与变换标准
对于普通浆液，它采用以下五个比级：5：1、3：1、2：1、1：1、0.8：1和0.5：1，在开灌时，应使用5：1的比级；而对于细水泥浆，采用以下四个比级：2：1、1：1、0.8：1和0.6：1，在开灌时，应采用2：1的比级。在灌浆过程中，若灌浆的压力恒定，实际注入率不断减少，则可不对浆液的水灰比进行改变。当发生以下条件其中一种时，都采用浓一个比级浆液进行灌注：注入量超过300L，同时压力保持不变；灌注的持续时间超过1h，同时压力保持不变；注入率超过30L/min。
（5）灌浆结束标准
当实际灌浆压力达到最大设计压力，且注入率小于或等于1L/min时，恒压保持1h，之后即可完成灌浆。
3.1.3封孔
封孔是帷幕灌浆施工的最终环节，应引起施工人员的高度重视，避免封孔不到位导致帷幕灌浆施工质量达不到预期要求。在全孔灌浆结束且经监理工程师检查确认合格后，方可封孔。对于已经封闭的孔，应在孔中的浆液达到凝固以后，将孔中的浮浆与污水都清理干净。如果孔的上部存在超过3m 的空余部分，应通过机械压浆来封孔。
四、水利水电工程灌浆施工的质量控制
4.1 全面审核施工图纸
在开展灌浆施工前，要全面审核灌浆施工方案，并且对施工现场的地质、水文进行全面的勘测，对香肠的岩石体积。吸浆与渗水有充分了解，然后根据施工现场的实际地质情况对钻孔进行科学合理的布局，并且对钻孔的位置、数量进行确定，选择合适的灌浆方法，确保灌浆施工的顺利开展。
4.2 做好施工过程中的质量控制
在水利水电工程施工过程中，在应用灌浆施工技术的时候，想要保证施工质量，就必须要对钻孔、管道彻底的清理干净，并且要做好密封操作，然后再进行灌浆施工，避免钻孔与管道当中存在沉渣。另外，还要加强对浆液的封锚处理，全面检查施工设备，并进行维护，确保施工设备、管道的连接稳固。在对水泥浆搅拌的时候，必须要具有连续性，从而保证水泥浆具有较强的流动性与均匀性，尽量防止水泥浆有淤泥情况出现，从而确保灌浆施工的顺利开展与施工质量，最终提高水利水电工程的整体施工质量。
4.3 加强质量检验工作
灌浆施工具有较强的隐蔽性，因此灌浆施工的质量不能直接观察出来，为了确保灌浆施工具有较高的施工质量，在灌浆施工完成以后要加大检查的力度，有效的控制施工质量。具体质量控制方法如下：1.灌浆施工在开展的过程中会有大量的施工数据产生，要对这些数据进行整体、分析与总结。2.首先对钻孔进行检查，对岩体与浆液之间的胶结程度进行充分的观察，同时钻孔检查工作要通过压水试验完成。对岩芯进钻取，从而开展帷幕与固结的灌浆工作，在开展帷幕灌浆工作时要完成孔数检查工作。3.通过压水试验对钻孔进行检查的时候，操作流程要根据单孔压水试验的操作进行，并且分三个压力阶段完成，分别是50.6kPa、101.3kPa、151.9kPa。在开展压水试验前，要对钻孔利用1.5 倍左右设计水头的压力进行冲洗，一直到流量稳定以后，才可以正是开始三个阶段的压水试验工作。
五、结束语
水利工程的施工与运营与灌浆技术有密切的联系，不同的灌浆技术有不同的应用环境和特点。针对水利水电工程存在问题，提出基础灌浆技术、高压灌浆技术和固结灌浆技术的应用措施，其中基础灌浆技术主要应用于地基工程中，高压灌浆技术主要应用在大坝地基与外体裂缝的处理，固结灌浆施工主要应用钻孔施工。灌浆技术在一些紧急情况处理和缺陷弥补中，通过合理应用，可最大限度得发挥灌浆技术的优势，在水利工程大坝施工中意义深远。
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论文作者:于坤莉
论文发表刊物:《建筑细部》2019年第11期
论文发表时间:2019/11/7
标签：钻孔论文; 浆液论文; 压力论文; 技术论文; 大坝论文; 水利水电工程论文; 帷幕论文; 《建筑细部》2019年第11期论文;