水利工程大壩基礎(chǔ)帷幕灌漿施工技術(shù)

羅志衛(wèi)

摘要：隨著科學(xué)技術(shù)的突破式發(fā)展，中國(guó)水利工程也得到高速發(fā)展，而防滲技術(shù)是解決水利工程建設(shè)潛在風(fēng)險(xiǎn)的關(guān)鍵。重點(diǎn)探討了水利工程中帷幕灌漿技術(shù)在防滲施工中的運(yùn)用，闡明了灌漿技術(shù)的技術(shù)要點(diǎn)，分析了帷幕灌漿施工過(guò)程中易發(fā)生的故障并提出了解決措施。

關(guān)鍵詞：水利工程;帷幕灌漿;滲漏;水泥漿

中圖分類(lèi)號(hào)：TV543.5

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

DOI：10. 15913/j .cnki.kj ycx.2019.11.031

近年來(lái)，中國(guó)水利工程獲得了傲人成績(jī)，為工業(yè)發(fā)展、居民生活質(zhì)量提升以及國(guó)民經(jīng)濟(jì)進(jìn)步等作出了巨大的貢獻(xiàn)。隨著大規(guī)模水利工程項(xiàng)目的建設(shè)，大壩結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)安全性和穩(wěn)定性成為人們關(guān)注的重點(diǎn)。由于實(shí)際工程中大壩長(zhǎng)期處于水中，受自然因素、建設(shè)技術(shù)的影響，容易出現(xiàn)滲漏的情況，進(jìn)而影響建設(shè)質(zhì)量，嚴(yán)重時(shí)甚至危及周邊居民安全[1]。因此，研究先進(jìn)防滲技術(shù)是解決水利工程建設(shè)潛在風(fēng)險(xiǎn)的關(guān)鍵。

1 帷幕灌漿技術(shù)及優(yōu)勢(shì)分析

1.1 帷幕灌漿技術(shù)

帷幕灌漿技術(shù)指在地基上或者巖石層上進(jìn)行鉆孔，之后向其內(nèi)部灌漿（如水泥漿等），在灌人漿液的壓力作用下把開(kāi)挖斷面和巖層周?chē)p里面的水分排出，而原來(lái)被水分填充的位置則被灌人的漿液占據(jù)，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間后，泥漿凝固，從而在巖縫位置形成泥漿和巖層緊密結(jié)合的結(jié)合體，且該結(jié)合體具有一定的強(qiáng)度，從而起到了防滲和加固強(qiáng)化的作用。

1.2 帷幕灌漿技術(shù)優(yōu)勢(shì)分析

帷幕灌漿技術(shù)在水工應(yīng)用中具有四大顯著優(yōu)勢(shì)：實(shí)用性強(qiáng)、安全性高、穩(wěn)定性強(qiáng)、經(jīng)濟(jì)性強(qiáng)。利用帷幕灌漿技術(shù)，可以有效防止?jié)B漏現(xiàn)象的發(fā)生，顯著提高工程建設(shè)中的施工效果，對(duì)巖層灌漿后，能夠很大程度上提高結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，延長(zhǎng)大壩的運(yùn)行壽命。

2 帷幕灌漿技術(shù)要點(diǎn)分析

2.1 施工前準(zhǔn)備

2.1.1 地貌勘察

依據(jù)工程項(xiàng)目前期提供的文件以及大壩現(xiàn)場(chǎng)的情況，對(duì)工程現(xiàn)場(chǎng)的水文地質(zhì)及環(huán)境進(jìn)行詳細(xì)勘察，收集確定灌漿工藝所需必要信息，如巖層構(gòu)造、滲水性能、水質(zhì)和流速等，用于灌漿工藝的設(shè)計(jì)和確認(rèn)[2]。

2.1.2 灌漿試驗(yàn)

在正式施工之前必須對(duì)施工場(chǎng)地用待用灌漿進(jìn)行測(cè)試。依照測(cè)試得到的結(jié)果來(lái)驗(yàn)證灌漿方案的可行性。利用不同的鉆孔距離、灌漿方法、檢測(cè)方法和標(biāo)準(zhǔn)等，比較試驗(yàn)方案的效果，確保施工工藝的準(zhǔn)確性。同時(shí)，也進(jìn)一步確定施工軸線的位置、鉆孔深度、鉆孔距離、排數(shù)、排距。

2.1.3 灌漿方案確定

基于上述基礎(chǔ)條件，制訂安全、可靠的灌漿方案以及滲漏補(bǔ)強(qiáng)方法，確定灌漿的材料、工藝流程等，并通過(guò)詳細(xì)計(jì)算來(lái)確定灌漿位置和最優(yōu)灌漿壓力。

2.1.4 人員培訓(xùn)

對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工人員進(jìn)行技術(shù)和安全培訓(xùn)，詳細(xì)講解灌漿工序，增強(qiáng)安全意識(shí)，提高工程建設(shè)的質(zhì)量和效率。

2.2 帷幕灌漿材料 一般工況下主要使用常用的硅酸鹽水泥，然而如果遇到酸性較強(qiáng)或其他特殊的巖層環(huán)境，則會(huì)選擇耐酸或具有特殊功能的水泥種類(lèi)。水泥性能要滿足GB 175或其他特種水泥的相關(guān)規(guī)范要求，同時(shí)其強(qiáng)度必須高于P0.32.5。水泥應(yīng)存放在干燥房間防止結(jié)塊，同時(shí)水泥貯存時(shí)間不應(yīng)過(guò)長(zhǎng)。

2.3 帷幕灌漿施工程序

帷幕施工流程如圖1所示。

2.3.1 鉆孔施工

帷幕灌漿施工過(guò)程中，鉆孔工序是第一步也是尤為關(guān)鍵的一步，是灌漿工作的基點(diǎn)，決定著灌漿水平，影響著大壩建筑的可靠性。鉆孔前需要精準(zhǔn)定位待鉆孔的位置和定位軸線，利用“兩點(diǎn)式”的方法固定鉆孔機(jī)，并利用輔助設(shè)備如羅盤(pán)儀對(duì)孔位、鉆孔機(jī)軸的垂度進(jìn)行糾正，防止鉆孔過(guò)程中因?yàn)檎駝?dòng)而導(dǎo)致鉆頭移位。

2.3.2 鉆孔清洗

在鉆孔結(jié)束后，必須對(duì)鉆孔進(jìn)行水壓沖洗，清理鉆孔內(nèi)泥土，防止因泥土過(guò)多而堵塞鉆孔，進(jìn)而導(dǎo)致灌漿失敗，鉆孔沖洗必須待沖洗水澄清后結(jié)束。一般情況下，沖洗的時(shí)間至少應(yīng)為30 min。沖洗水的壓力不應(yīng)低于1 MPa，但也不宜過(guò)大，水壓不足可能會(huì)導(dǎo)致污泥殘留在孔內(nèi)無(wú)法排凈，但是如果水壓過(guò)高又可能將鉆孔沖裂[3]。

2.3.3 水泥漿制備和灌漿

當(dāng)鉆孔鉆到一半深度時(shí)候就開(kāi)始制漿，按照特定的配比，采用集中式泥漿制備工藝制漿。泥漿制備過(guò)程中要防止出現(xiàn)水泥漿的離析情況，所以必須在泥漿制備完成后進(jìn)行檢查，同時(shí)要對(duì)水泥漿的配置過(guò)程進(jìn)行記錄。

2.3.4 灌漿封孔

灌漿結(jié)束后必須對(duì)鉆孔進(jìn)行封堵，一般情況下采用分段壓力封孔法。將水灰比為1：2的濃漿注入鉆孔，停留3d后，在鉆孔頂部遺留的空隙加入黏土填實(shí)并壓緊，至此，灌漿封孔結(jié)束。

2.4 帷幕灌漿質(zhì)量檢驗(yàn)

待帷幕灌漿結(jié)束后，必須對(duì)灌漿的質(zhì)量進(jìn)行檢驗(yàn)，以保證最終水工大壩的安全性及穩(wěn)定性。主要質(zhì)量檢查項(xiàng)目如表1所示。檢驗(yàn)過(guò)程中，需要對(duì)水壓實(shí)驗(yàn)、成果文件、施工記錄的等進(jìn)行評(píng)定，其中檢查孔數(shù)不低于鉆孔總數(shù)的l0%，在灌漿結(jié)束14d后對(duì)孔壓進(jìn)行檢驗(yàn)，主要針對(duì)巖層情況惡劣的位置進(jìn)行重點(diǎn)檢查。當(dāng)發(fā)現(xiàn)孔偏斜嚴(yán)重、透水率超過(guò)設(shè)計(jì)要求的1.5倍、不合格段集中等情況，則認(rèn)為檢驗(yàn)不合格。

3 帷幕灌漿過(guò)程故障及措施分析

3.1 帷幕灌漿故障分析

在帷幕灌漿施工過(guò)程中，發(fā)生最多的故障是孔偏斜嚴(yán)重的情況，其成因復(fù)雜，嚴(yán)重影響灌漿質(zhì)量。

3.1.1 客觀原因

地質(zhì)惡劣。在惡劣地質(zhì)上進(jìn)行灌漿操作時(shí)，由于巖石層的力學(xué)性質(zhì)復(fù)雜，會(huì)導(dǎo)致鉆孔偏移。比如當(dāng)作業(yè)位置地質(zhì)松散時(shí)，由于松散層活動(dòng)性越高，當(dāng)鉆孔較粗時(shí)，則松散層無(wú)法對(duì)鉆孔機(jī)形成有效位置控制，而松散層越厚，則鉆孔方位越容易被改變，因此偏差越嚴(yán)重[5]。

3.1.2 主觀原因

操作工序不恰當(dāng)。在鉆孔過(guò)程中，如果施加壓力過(guò)猛，導(dǎo)致鉆桿彎曲，將會(huì)導(dǎo)致鉆孔偏離原方向。當(dāng)鉆頭磨損嚴(yán)重，由于鉆頭向巖層切入不穩(wěn)定，也易出現(xiàn)鉆孔偏移現(xiàn)象。此外，在松散巖石層上作業(yè)時(shí)，過(guò)高的沖洗壓力和沖洗水量都會(huì)導(dǎo)致鉆孔孔壁破裂，從而使鉆孔歪斜變形。

技術(shù)條件不恰當(dāng)。鉆孔機(jī)的立軸沒(méi)有調(diào)整好垂直度，會(huì)直接導(dǎo)致孔斜，尤其是當(dāng)鉆孔機(jī)的立軸高度過(guò)高或受損時(shí)，會(huì)在鉆孔過(guò)程中擺動(dòng)加大，致使鉆頭的穩(wěn)定性在鉆孔過(guò)程中變差。

3.2 灌漿故障解決措施

3.2.1 使用短鉆具

當(dāng)巖層為松散層或者覆蓋層很厚的情況時(shí)，利用短粗的鉆孔器具可以有效改善鉆孔偏斜的情況。使用短粗鉆具時(shí)，要輕壓力滿轉(zhuǎn)速行進(jìn)，當(dāng)孔偏斜程度已修正至合理值，則恢復(fù)使用原先的鉆具。但是如果偏斜仍較嚴(yán)重，則改用長(zhǎng)粗型鉆具進(jìn)一步修正，直至達(dá)標(biāo)。

3.2.2 擴(kuò)孔修正

當(dāng)鉆孔尚淺時(shí)及時(shí)發(fā)現(xiàn)孔斜的情況，可以采用長(zhǎng)粗鉆孔具，該鉆具直徑較原鉆具大一個(gè)級(jí)別。使用該鉆具從孔口部位開(kāi)始下鉆擴(kuò)張?jiān)祝拚笨椎姆较颉?/p>

4 結(jié)束語(yǔ)

帷幕灌漿技術(shù)是水利工程大壩建設(shè)中的關(guān)鍵技術(shù)，能夠解決水利工程建設(shè)中巖層的滲漏問(wèn)題。在水利工程帷幕灌漿施工過(guò)程中，要重點(diǎn)關(guān)注漿技術(shù)的技術(shù)要點(diǎn)，通過(guò)合理地設(shè)置鉆孔位置、適當(dāng)?shù)貨_洗鉆孔、準(zhǔn)確的制漿和灌漿操作以及最終嚴(yán)謹(jǐn)?shù)馁|(zhì)量檢查，同時(shí)通過(guò)措施預(yù)防施工過(guò)程中易發(fā)生的故障，能夠有效確保灌漿施工的安全、可靠，推動(dòng)水利工程的穩(wěn)定運(yùn)行，進(jìn)一步推進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

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