水利水电工程灌浆施工探讨

摘要：灌浆施工是一个复杂的系统工程，其施工质量影响因素诸多。实施干扰相悖，反映在总系统方面是变量众多、层次重叠,、子系统或变量相互间存在非线性关系。本文介绍了水利水电工程灌浆施工控制过程理论。

关键词：水利水电；工程建设；灌浆技术；控制

中图分类号：TV 文献标识码：A 文章编号：

引言：灌浆，就是将某种具有流动性和胶凝性的浆液。按一定的配比要求，通过钻孔用灌浆设备压入建筑物或其基础部分缝隙中的措施。灌浆又称注浆，其实质是使浆液在被灌载体中渗透、扩散、充塞，经一定时间后凝固和硬化，从而达到加同载体和抗渗防水的目的。水利水电灌浆施工过程控制是一个复杂的控制系统，涉及到方方面面。要作好灌浆过程的施工，首先要做好一系列的施工控制，且在施工过程中选取具体的参数、控制手段和方法，才能使灌浆这一隐蔽工程作到可控，从而达到预期的灌浆施丁目的。因此，对水利水电工程灌浆的施工技术具有一定的实际意义。

一、水利工程基础灌浆施工种存在的问题 1、钻孔每段测斜 在施工中发生孔斜超过设计要求，多数是钻孔初期对钻孔控制不严，钻孔速度过快导致钻机失稳、长时间使用短钻具等原因造成。规范要求严格控制20m孔深以内的偏差已经充分考虑到，随着孔深的增加，在没有特殊地质结构的情况下，孔斜增加的概率在不断减小，这时可以适当减少测斜频率，一般控制在10m一次为宜。从另一角度分析，孔深超过10m，即使发现严重孔斜，能够纠正的可能性也非常小，更多采用重新开孔的方法。 2、混淆概念，追求过长的屏浆时间 灌浆工程中，经常采用也比较容易混淆的两个词是“屏浆”和“闭浆”。屏浆指灌浆段的灌浆工作达到结束条件后，为使已灌入的浆液加快凝固、提高强度，继续使用灌浆泵对灌浆孔段内施加压力的措施；闭浆指灌浆段的灌浆工作结束后，为防止孔段内的浆液返流溢出，继续保持孔段封闭状态的措施。 一般情况下的固结和帷幕灌浆达到结束标准即可以结束灌浆，采用自上而下孔口封闭法进行灌浆为灌浆后继续钻进，一般屏浆30min左右；在处理渗漏量较大岩层时一般采取屏浆措施提高灌浆质量。而现在有些工程设计时，常延长规范要求的结束持续标准，也就是增加屏浆时间，以追求保证灌浆质量更好。例如某工程导流洞固结灌浆，设计要求灌浆结束后进行“全孔灌浆法封孔”，封孔时间≥1h。实际上，加上灌浆持续时间30min总计时间已有90min，但这段时间之后，隧洞的固结灌浆孔仍需进行闭浆处理，以达到良好的封孔效果。所以，在需要闭浆处理施工部位，长时间屏浆意义并不大。 3、注重结束压力，忽视起始压力 在灌浆过程中，压力作为一个重要的质量控制指标备受关注，在浅孔灌浆中多以经验结合灌浆试验确定灌浆的压力；在深孔灌浆中另以理论计算方法辅助设计灌浆压力。 但往往忽视灌浆起始压力的控制与选择，合理的起始灌浆压力，对灌浆的质量同样有着不可忽视的作用。

二、灌浆质量子系统控制

灌浆质量子系统主要包括灌入能力、可塑性以及强度特性等。其控制目标因水利枢纽工程性质与设计旆工要求而变。其控制方法：根据预定的控制目标进行浆材选择。并参照下述的10个灌浆定理预测和协调地质条件、浆材性质及施工技术工艺之间的关系，以及在坝基或混凝土坝体中的渗流场、温度场诸反应。使其达到最优选择。其灌浆定理概括如下：

(1)尺寸效应定理。对于渗透灌浆，浆材颗粒尺寸d必须小于被灌介质缝隙Dp或孔隙的尺寸R，即必须满足浆材对孔(缝)隙的尺寸效应：

R=Dp/d>1 （2）

为考虑群粒的堵塞作用的累加影响，式(2)在被用于施工控制时，要求：

R=Dp/d≥3 (3)

注意，若为粒状浆液，其渗流状态除受尺寸效应控制外，同时也受下述流变效应控制。

(2)劈裂定向定理。采用劈裂灌浆方式进行灌浆时，劈裂现象必然会首先发生在载体中垂直最小主应力的平面上。

(3)劈裂判别定理。劈裂灌浆可以采用数值法和Q=f（p）功曲线法来表示灌浆载体中发生水力劈裂的条件并判别其性质。数值法——对钻孔压水试验结果进行分析。可区分三类情况：当流量与水头呈线性关系时．水在裂隙中呈层流状态．灌浆载体中未发生水力劈裂；流量与水头呈平方根函数时。渗流呈紊流状态．可能裂隙中发生了阻塞或裂隙中的充填料被压密：当流量的增长高于水流的增长时，表明渗流断面已被扩大．这是由于载体劈裂、裂隙充填物冲走或裂隙变形等原因所致。Q=f㈣曲线法——根据钻孔压水试验结果，按照图l中的曲线形式判别劈裂性质：P与Q呈直线关系，灌浆载体未发生水力劈裂，见图1(a)；流量随压力不可逆地增大，载体裂隙发生了冲刷或塑性变形，见图1（b）；流量的增大是可逆的，载体裂隙发生了弹性变形，见图1（c）。

（4)吸渗反应定理。化学浆液对低透介质的渗透主要不是压渗作用。而是由于浆液对载体的润湿能力和亲和力。即所谓吸渗作用。浆液对载体的润湿。以其接触角来表示，若接触角0>90°，浆液是载体的润湿相。亲和力F>O．有吸渗作用：若0

三、环境效应子系统控制

灌浆旋工工程对环境效应的影响评价，在遵循了国家对水利枢纽下程建设要求的长远观点、时代观点、生态学观点、经济观点和全流域观点后，明确灌浆工程的总体目标就是实现自然环境、人文社会环境等和谐共处地发展，并以此作为权值、评价值的重要依据。至于环境效应子系统的评价因子包括有以下几类：

自然因子：降水量、雾、水质、水温、风速等。

环境因子：气温、湿度、生活污染物、生产污染物、地下水、水体污染等。

化学因子：水化学、污染带褥q、有害气体等。

物理因子：飘尘、弃渣、弃液等。

其他因子：爆破及施工机械噪声、运输等。

四、灌浆作业注意事项

灌浆作业注窟事项：①灰浆进入灰浆泵之前庖通过筛子，灌注用灰浆泵应徐徐启动，检查排出口的灰浆浓度，且在排出口关闭后。灰浆泵的压力应给到4—6kg／cm²，并要保存一段时间，灌浆作业不能中断，连续进行是十分重要的。除此之外。应检查有无遗漏灌浆的孔道。②材料投入，一般以水、减水荆、铝粉及水泥为序。但银粉应按灌注后须膨胀率来确定投入时阆，铝粉因轻风就能将其吹走，可先与水泥混合投放。③水泥等材料，在进入灰浆泵之前可通过1．2mm左右孔眼的筛子，以免灰浆泵发生故障，或发生灌注通路阻塞事故等。灌注速度不能过快，否则，灰浆不能很好的流进去，会遗留有空隙．对灰浆泵给的压力也不能过大。④当排出口灰浆流不出来的时候，应中止灌浆。有排出口送进压缩空气或者压力水，将灰浆排出孔道之外，孔道应仔细清洗，并查清原因。⑤关注作业，应在灰浆浓度没有很大变化的30分钟左右的时间内进行完毕，关于这一点，特别是在夏季施T时，应特别加以注意。为防止混入空气，一束作业要连续进行。⑥灌注完成后，要进行养生。清洗工具，检查灌浆记录等。搅拌罐、灰浆泵的清洗是十分重要的．若清洗不好，残留的灰浆流进灰浆泵或套管中去就会引起堵塞事故。⑦灌注到孔道内的灰浆与大气完全隔离，水份不能很快失去，所以在温暖季节或夏季，灰浆一般可以不必养生。⑧夏季中午温度较高不宜进行灌浆施上。灌浆前，灰浆通路应先通水，这在炎热季节灌浆施工是非常重要的。这样不仅能降低注入通路周围的温度。也能防止灌注作业中灰浆水份的散失。

结束语：

水利水电工程的灌浆施工过程控制是一项复杂的、系统的、多方面的控制系统。所以，只要我们真正地理解灌浆施工工程概念、结构、控制好灌溉质量、工程费用、环境效应等子系统的控制，相信水利水电工程的基建工程将会得到更加科学、有效的建设。

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