水工建筑工程施工中的帷幕灌漿施工技術研究

羅海峰

(廣東永芳工程管理咨詢有限公司，廣東 廣州 510630)

隨著我國經濟的迅速發(fā)展，部分基礎設施建設規(guī)模日漸擴大，建設質量同步得到了更大的保障，同時，促使水工建筑項目的建造水平也在逐步提升。但值得注意的是，由于我國的地質條件相對來說比較復雜，在建設項目的時候，要面對的情況也會有所不同，這就會造成在建設施工中會引發(fā)很多的風險，從而影響到項目工程的整體建設質量和施工安全。因此，在水工建設項目中，施工人員和管理人員都要采取相應的措施，避免漏水、滲水等嚴重施工質量問題的發(fā)生，盡可能確保工程的安全與穩(wěn)定。近些年，帷幕灌漿技術憑借自身優(yōu)秀的防滲漏、應用效果好等特點，越來越受到行業(yè)的重視。

1 水工建筑工程特點

1.1 施工難度高

水工建筑項目在其施工的階段，由于受到不同方向水流的影響，其施工難度要比一般的土木結構項目要大得多。例如，在下游位置進行的水工建設項目，由于工程所受的水壓強度比較大，所以在施工中要采用更加嚴格的技術和規(guī)范，以保證工程的安全與穩(wěn)定；另一方面，水工建筑常年浸泡在水里，會持續(xù)被水流沖刷，從而嚴重影響建筑的使用壽命，這對于水工建筑工程而言是一個很大的考驗，如果承受不住，就會出現(xiàn)漏水、滲水等嚴重安全問題。因此，水工建筑項目不僅難度相對較大，同時建設周期也相對較長。如果長期進行建設施工，很有可能會在某個階段出現(xiàn)防滲施工落實不到位等情況，從而危及整體工程項目的安全與穩(wěn)定，甚至會對建設后的水工建筑的正常應用產生不利的影響[1]。

1.2 自然因素較為復雜

水工建設項目一般擁有占地面積較大的特點，不僅需要綜合考慮地形、地質以及水文等方面的影響因素，還需要考慮人文、氣象等等因素，這就造成了工程建設被嚴重地限制。工程建設過程中遇到的問題也比較復雜，特別是地質地貌具有復雜性以及多重性等特點，例如地基斷裂、地質疏松等，都會給工程建設帶來更大的難度，從而影響工程的建設進度。由于地勢的變化，在工程建設中容易發(fā)生裂縫、斷裂等問題，從而引發(fā)建筑漏水等現(xiàn)象。

2 帷幕灌漿技術原理及應用優(yōu)勢

2.1 帷幕灌漿技術原理分析

在水工建筑工程施工中，帷幕注漿技術是當前應用比較廣泛的一種技術，它可以達到防滲、防漏的效果，并且有效保證建筑物基礎的安全性與穩(wěn)定性。這種技術是利用地質鉆機在目標區(qū)進行孔洞鉆探，在形成帷幕后，將水泥漿液注入到這些孔洞中，隨著巖層的裂縫慢慢地滲入，待所有的巖層都被完全滲透，混凝土就會慢慢地固化，形成一種比較牢固的防滲帷幕，防止或者降低地基中的地下水滲入等情況。通常而言，在水工施工中，混凝土重力壩的底部位置或壩體與壩體之間的連接部位是帷幕注漿的主要目標，為了達到較好的防水、防滲效果，必須將注漿深度加深，打入壩體巖石內部。同時，大壩基礎的帷幕注漿和內部排水系統(tǒng)的協(xié)同配合，可以有效地減輕水工建筑物的滲透水等問題對建筑物帶來的巨大壓力，從而保證建筑物的結構安全與穩(wěn)定。除了為項目工程提供加固效果，提升工程的穩(wěn)定性，帷幕注漿技術還具有防水、防滲等功能，其應用價值非常之高[2]。

2.2 帷幕灌漿技術應有優(yōu)勢

2.2.1 安全可靠

一般來說，帷幕灌漿是一種安全系數(shù)相對較高的工程施工技術，其安全性、防腐蝕以及防水防滲性能都很好，這主要是由于混凝土凝結而成的幕墻。在前期的工作中，設計師僅需根據工程的規(guī)模及場地情況，計算出基底河道的承壓需求，然后確定出帷幕的孔徑即可。

2.2.2 簡單易行

在水利工程施工中，采用帷幕注漿技術，一般只要進行相對少量的投資，就能達到預期的防滲效果。此技術的施工工藝也相對較為簡便，首先在合適的位置鉆孔打洞，然后用水泥進行后續(xù)澆注，形成具有較好的具有耐腐蝕性能的防水帷幕。由于采用了防水帷幕，因此一般可以有效地解決漏水等安全質量問題。這種方法通常只采用水泥等材料，以最小的能耗、最小的代價，針對性地解決壩基滲漏這種較為普遍的施工問題。另外，帷幕注漿工藝難度相對較小，只要對鉆孔位置、注漿等工序進行科學的清洗，即可基本保證工程質量達到所要求的效果。這項優(yōu)勢也是此技術得到廣泛利用的重要原因之一。

2.2.3 應用范圍廣泛

在水工建筑工程中，此技術經過長期的實踐與應用，施工應用等方面已經逐漸趨于完善，因此除了水利水工項目之外，此技術也在向著其他工程項目延伸，同時也取得了一些較為令人滿意的效果。隨著此技術的應用范圍愈加廣泛，其應用水平也會進一步得到提升，提升自身施工效果的同時，也能夠同步促進水工建設項目的發(fā)展。

3 帷幕灌漿施工特殊問題處理

在注漿工程中，因其地質情況的復雜性，會面臨不同深度、不同層位等情況，往往會遇到巖石破碎、孔口回水極少以及孔壁崩塌等問題。容易發(fā)生串、漏、冒漿等情況，也有可能出現(xiàn)大量的漏孔，從而加劇滲漏量；同時，由于機械或人為等原因的影響，會造成注漿中斷等特殊現(xiàn)象。為避免突發(fā)事件造成的負面影響，降低事故處理的時間，確保后續(xù)工程順利進行，應當提前制訂相應的防范或處置措施。處理方法為：在濃漿中加入速凝劑、砂類材料，或者應用孔口沖砂、限量以及多次掃孔復灌等方法[3]。

3.1 串漿

在灌漿的階段，泥漿從其他孔中排出，通常被稱為串漿。這是由于巖石中存在大量的裂縫，這些裂縫互相連接，使得這些孔洞之間有直接或間接的聯(lián)系，便會形成一條連續(xù)的通道，從而導致串漿現(xiàn)象。在裂縫逐漸擴大，同時注漿壓力較大、孔間距較小的情況下，串漿問題則會更為突出。

防止串漿：增加第一次序孔間的間隔。適當延長相鄰兩個順序鉆孔順序施工的間隔，在第一次序孔注入的泥漿基本固化后，才能進行下一次序孔的鉆灌作業(yè)，以避免新注入的泥漿破壞了前期的灌漿液結石，在已經鉆灌孔或者是其他的鉆孔之中串出。通過由上到下的分段灌漿方式進行施工作業(yè)。

串漿的施工處理：倘若串漿孔是正在鉆進的鉆孔的時候，應立即停止鉆孔作業(yè)，并在串漿孔中的漏漿部位安裝好灌漿塞，將其堵住，并按施工工藝要求進行正確的灌漿作業(yè)；當灌漿工作完成以后，串漿孔的鉆進工作恢復正常進行。如果串漿孔是待灌的灌漿孔，那么在灌漿過程中，串漿孔和灌漿孔同一時間進行灌漿作業(yè)一臺灌漿泵灌注一個孔[4]。

3.2 冒漿

在灌漿施工工作期間，漿液沿著裂縫或者是層面連續(xù)向上涌出，冒出地面，稱為冒漿。在灌漿孔段和地面存在斜坡的連通裂縫中，當灌漿壓力相對大且灌漿部位又比較淺的時候，很容易出現(xiàn)冒漿現(xiàn)象。在灌漿之前開展洗孔作業(yè)的時候，若出現(xiàn)巖基表層冒水現(xiàn)象，應先解決好冒水點，然后再進行灌漿作業(yè)。一般來說，冒漿的處理對策重點有以下幾點。

3.2.1 地面封堵處理

在裂縫冒漿的位置，用棉線、麻刀等工具將裂縫填滿，如有需要，可在裂縫中用速凝水泥漿或者水泥砂漿等材料將裂縫填滿；在冒漿的地方，鑿開巖石，將漏漿聚集在同一個地方引出，然后用鐵管將噴發(fā)的地方用速凝水泥或水泥砂漿等材料進行封死處理，過了一段時間，就可以堵住鐵管。當冒漿情況過于嚴重，難以堵住的情況下，可以在噴漿處先制作水泥蓋板，然后再進行后續(xù)的注漿操作。

3.2.2 施工工藝操作控制

通常采用低壓注漿的方式。盡可能減少注漿壓力，需要時可以使用自流注漿的方式，并且可以采用濃漿，若是有相關需求，則可以添加砂或速凝劑，堵住漏漿出口，然后逐漸增加注漿壓力，使?jié){液緩慢稀釋，然后按照常規(guī)的程序進行注漿。通過限制的方式，控制注漿量，控制注漿率不大于l0L～15L/min，等到漿液在空隙內緩慢堆積，最后完全封堵之后，再逐步升高。采用間隔、分批注漿的方法。在注入一定濃度的漿液后，立即停止灌注，間隔數(shù)分鐘，重復上述操作，直到冒漿現(xiàn)象停止，待壓力達到規(guī)定的程度，然后再按照常規(guī)程序進行灌漿。

3.3 滲漏嚴重

滲透程度高的巖層，必然是具有較大滲透率的裂隙發(fā)育巖層，或者是廢棄煤洞發(fā)育巖層。通常將以下的一些方法通過分別或是結合的方式來處理。

減少灌注壓力。采用低壓或自流的方式進行注漿操作，在裂縫注漿填滿后，逐步提高工作壓力，然后按照正常施工需要進行灌漿作業(yè)。

提高灌漿濃度。采用高濃度漿液，或者采用細砂漿料進行灌漿，以減小漿料的流動效果，并適當?shù)販p小壓力，進一步限制漿料的流動，在注漿率下降到某一水平后，再進行水灰比相對較大的灌漿操作，同時逐步提升壓力，直到滿足灌漿作業(yè)的相關要求。

如有需要，可將速凝劑添加到水泥漿中，或使用專用的水泥-水玻璃等泥漿進行關鍵的灌漿、堵漏工作。在出現(xiàn)掉鉆的情況下，首先進行水泥砂漿的灌漿，然后在水泥中添加適量的鋸末、細小的棕繩線等，使水泥砂漿充填到空洞內，然后進行間歇灌漿。

對于鉆孔中無回水孔段以及壓水試驗滲透率Lu值大于100的孔段，通常采用水泥-水玻璃雙漿進行灌漿，以降低泥漿的不必要損失和浪費。根據滲漏通道的充填特性和動水特性，輔以相關試驗，選用最佳的泥漿比例，明確確定泥漿的凝固時間和相關配比參數(shù)[5]。

3.4 灌漿中斷

灌漿期間，會因為各種原因而發(fā)生臨時停止灌漿的情況，這也被稱為灌漿中斷。一般情況下，不僅會由于機械設備發(fā)生故障、輸漿管發(fā)生故障以及儀表等發(fā)生故障而導致中斷，還會由于地質條件、停水以及停電等因素而引起中斷問題。

為了降低灌漿中斷造成的負面影響，需要加強灌漿中斷預防措施。灌漿過程中，不僅灌漿壓力相對較高，同時灌漿所需要的時間也相對較長，若是稍有不慎就可能會發(fā)生注漿中斷的問題。防止中斷的方法可以從以下幾方面入手：選擇性能與灌漿要求相匹配的注漿泵，以確保在最大壓力下依舊能夠長期持續(xù)、穩(wěn)定的工作；每次注漿完畢后，應認真清洗泵缸，并認真檢查各個部件的狀態(tài)，如有必要還應當安裝必要的備用水泵。選擇適合灌漿需求的輸送管道，管道與管道的連接要保障牢固，管道不可出現(xiàn)堵塞、破損等情況，盡可能保持管道暢通。壓力表應當避免出現(xiàn)損壞的情況，應當認真檢查。安裝專用的水、電線路，以確保持續(xù)的灌漿工作的穩(wěn)定性。

4 水工建筑工程中帷幕灌漿施工要點

4.1 鉆孔

在帷幕灌漿工程中，鉆孔作業(yè)是其中非常關鍵的也是最基礎的內容，其效果好壞將會對以后的灌漿效果有很大的影響。在進行鉆孔施工之前，有關人員必須對現(xiàn)場進行全方位地、深入地勘察，弄清現(xiàn)場的具體情況，以便制定有針對性的工程方案，并進一步提升鉆孔作業(yè)的科學合理性?；匦姐@機+金剛石鉆頭是目前應用最廣泛的一種帷幕灌漿鉆孔工具組合，在工程施工作業(yè)中也可以采用硬質合金鉆頭替換組合中的金剛石鉆頭。在鉆進作業(yè)中，有關的工作人員要注意各種類型鉆孔的鉆進方式、孔的位置以及方向等等。例如，根據取得的巖芯標準，明確先導孔以及檢驗孔的直徑，為實施取芯鉆打下堅實基礎；最終鉆孔的孔徑需要控制在小于56 mm的范圍中，同時，實際孔位與設計值的偏差不得大于5 cm，理論計算值與實際孔深之間的誤差不能高于0.5cm。灌漿孔眼要滿足孔徑小、孔壁平以及孔向精確等一系列要求。例如，根據相關的數(shù)據信息，判斷帷幕灌漿孔底的偏差是否達滿足規(guī)定的要求，從而有效地控制鉆孔工作的整體質量。在鉆孔施工作業(yè)中，有關人員要對鉆孔的大小進行嚴格地把控，以確保同一類型的孔的大小相同，以增加鉆機的使用便捷性，提升整體的工作效率。另外，每次鉆孔完畢后，必須馬上清除作業(yè)平臺，以保證下次鉆孔作業(yè)的迅速進行。

4.2 制漿

在制作水泥砂漿之前，工作人員要根據科學的工藝技術，合理選擇灌漿材料。在一般情況下，帷幕灌漿的漿液主要包括水、水泥以及外加劑。其中，水泥應該選擇42.5 MPa的常規(guī)硅酸鹽水泥，并確保其保持干爽，如遇濕結塊，嚴禁再用；同時，也必須對它進行科學的篩雜。例如，使用80μm的方形孔篩進行篩雜工作，大多數(shù)可以透過并保留在篩網中的水泥不能高于總量的5%。在對灌漿用水進行選擇的時候，必須根據高噴灌漿技術對水的具體需求以及水工混凝土拌合的用水標準來進行選擇。例如，可以選擇適合飲用的水源，而不能選擇沒有經過任何處置的濕地水和工業(yè)廢水。帷幕灌漿漿液采用純水泥漿，但在其中可以摻入減水劑、速凝劑等物質，但需通過實驗室測試來決定相應的使用量與類型。在配制漿液的時候，必須對原料的使用量、漿液比例、攪拌時間以及攪拌轉速等進行嚴格把控，以確保漿液的質量達標。在這一階段，漿液制作者必須使用稱重方法來對固態(tài)材料實施稱重，其測量值偏差不得大于5%。有關人員需要采取1∶0.5的配比來控制水泥漿液中的水分和水泥的摻入量，使泥漿的輸送流速保持在1.8m/MS以內。同時，根據制漿要求，選擇適合的混合設備。例如，單純的混凝土泥漿，采用常規(guī)的攪拌機進行混合，其時間應該在3min以上，并保證均勻的攪拌速率；采用高速攪拌器對混合后的漿液進行攪拌，攪拌時間要根據試驗的數(shù)據來決定。注意，漿液制作的整個過程總體時間不應大于2h。

4.3 沖洗

在鉆孔完成之后，必須對其進行科學的清洗和清理，以保證下一步灌漿工作的順利進行。沖洗后，灌漿孔內的沉積厚度應小于20 cm。除了灌漿孔，還應對裂縫進行適當?shù)那逑?，使灌漿期的準備工作更具全面性。例如，在現(xiàn)場測試基礎上，可以對復雜的地層進行裂縫沖刷；采用壓力水法對常規(guī)孔段進行裂縫清洗，確保沖擊壓強為灌漿壓力的0.8倍。在帷幕灌漿項目施工中，最為合適的灌漿方式是由上向下的分段灌漿方式。采用此工藝時，必須以先導孔為起點，由上至下對各個次序的灌漿孔進行簡單壓水，以達到改善灌漿效果的目的。

4.4 封孔

根據工程的規(guī)范標準，選擇孔內循環(huán)和孔口封閉技術，將噴漿管延伸到灌漿段的底部。若出現(xiàn)冒漿以及串漿等情況，有關的工作人員要立即上報主管部門，經工程技術人員審批后，按有關程序處理相應的問題。灌漿施工作業(yè)的最終階段是封孔，目前可采用的封孔方式有全孔壓力封孔以及置換封孔，工作人員需要根據現(xiàn)場條件進行科學的清洗，保證封孔工作質量符合項目的規(guī)范要求。

5 結語

綜上所述，在水工建筑工程之中，通過帷幕灌漿技術的合理應用，能夠有效保障建筑的防水防滲水平，因此在實際工作中，必須要堅持精細化、嚴格化的基礎建設原則，制定針對性的、合理性的施工規(guī)劃，最大化保障施工方案實施的有效性。與此同時，還應當切實加強管理水平，確保灌漿帷幕技術的應用能夠充分發(fā)揮出應有的效果與價值，促進水工建筑工程發(fā)展的同時，保障社會的和諧進步。