水利水电工程灌浆施工分析

摘要：水利水电灌浆施工是一个较为复杂的系统工程，身为施工人员应具备熟练的灌浆施工技术，能够根据施工地区的实际情况，来选择正确的灌浆施工技术，以此来保证水利水电工程的整体施工质量。本文提出了水利水电工程灌浆施工中存在的问题，分析了水利水电工程灌浆施工技术，探讨了施工注意事项。

关键词：水利水电工程灌浆施工问题技术注意事项

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灌浆技术的施工控制是一项复杂且系统，涉及面广的工程。灌浆工程看作是一个包含几个子结构的、复杂的系统，灌浆施工控制理论即是在某种“最优化”意义下求解该系统的方法和策略的统称。它除了包含浆液的灌浆载体中渗流和相互作用规律的数学表述、模型化和最优化技术外，还补充了公理化、因果反馈和工程分析等内容。因此，在实施灌浆施工前，相关的施工人员一定要预先做好提前的施工控制工作，如参数的选取，灌浆手段与和方法的选取，只有如此，才能使得灌浆工程得到完美实施，从而使得水利水电工程达到预期的目的，并取得一定的社会经济效益。

一、水利水电工程灌浆施工中存在的问题

1、传统的控制模型或方法舍弃了许多系统因子, 而且在大多数情况下只从子结构的范畴考虑问题, 因此, 无法协调控制(计算)精度与系统复杂程序之间的矛盾。

2、工程实践中要求施工控制理论和方法尽可能简单实用, 这是由于施工条件的局限性(工期短、现场人员理论水平不高以及造价限制等) 所造成的。从另一方面讲, 控制技术或理论的复杂性并不等于精确性。

3、由于灌浆系统的结构存在不确定性, 导致系统分析结果可能失真。因此, 要完善灌浆的施工控制就必须做好理论基础工作, 建立合理的施工控制概念结构。

二、水利水电工程灌浆施工技术

1、浆液材料基本要求

常用的水泥浆材料包括：水泥、粉煤灰、水、外加剂等。将浆体制成 7.07×7.07×7.07cm立方体试件，标准养护7d ，其抗压强度应到 5MPa以上。浆体应具有良好的可泵性、和易性、保水性，浆体过稠不能均匀布满板底空隙，浆体过稀，干缩性大。在施工中，为了防止浆体的干缩，浆液中宜掺加一定量膨胀剂。流动度是影响可灌性的主要因素，一般流动度越高，可灌性就越好。由于在现行规范中未对此做明确规定，参照预制梁板压浆施工经验，采用水泥浆稠度试验漏斗，以浆体自由全部流完的时间作为流动度来控制。在标准条件下，不同水灰比、不同材料配比之间的流动度结果及试件强度，水泥净浆不管掺或不掺减水剂，其流动性都比相同条件下水泥粉煤灰浆体的流动性要好。因此，对于不掺减水剂的水泥净浆，其流动度不应小于16s，掺减水剂的浆体可减小到 12s，流动度最大应不大于26s。

2、灌浆准备

首先要做好灌浆机具、料物、劳力和场地等的准备工作。制浆和灌浆机械的布置应考虑灌浆泵容量的大小、输浆距离的远近、扬程高低和料场位置等因素尽量遵循施工干扰少、搬迁次数少以及电源和交通方便等原则。其次，灌浆施工前应确定好观测点位置，埋设好观测设备，并应准备好观测、试验仪器以及观测记录表和成果表。第三，对灌浆所用土料和浆液进行试验。第四，灌浆施工前应做灌浆试验。

3、灌浆工艺

灌浆施工工艺是土坝安全和保证灌浆质量的关键。根据坝体分段，区别对待，单排布孔，分序钻灌孔底注浆，全孔灌注，综合控制，少灌多复”的原则，灌浆施工过程主要包括造孔、制浆、灌浆和封孔等工序。

4、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施工要求而变。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D或孔隙的尺寸R，即必须满足浆材对孔(缝)隙的尺寸效应：

R= D/d＞1

为考虑群粒的堵塞作用的累加影响，上述公式在被用于施工控制时，要求：

R= D/d≧3

应当注意，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来表示灌浆载体中发生水力劈裂的条件并判别其性质。即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。

（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，即所谓的吸渗作用。浆液对载体的润湿，以其接触角来表示，若接触角θ>90°，浆液是载体的润湿相，亲和力F>O，有吸渗作用；若θ＜90°，则无吸渗作用，浆液必须藉外加压力才能迫其灌入。

三、注意事项

1、严格控制浆液浓度。在灌浆施工中，应定期严格检查裂缝情况，并结合监测结果合理调整浆液浓度。一般而言，浓度较低的浆液具有较好的流动性，但也极易从灌浆范围散出，造成不必要的浪费，且易在收缩过程中使岩石缝面和水泥之间产生缝隙；浓度高的浆液流动性能较差，难以迅速有效地灌入微细裂缝，最终会影响灌浆质量。

2、注重灌浆压力的控制。控制好灌浆压力，不仅能有效避免岩石面和地面隆起，还能防止灌浆施工事故的发生。因此，灌浆压力控制在整个水利水电工程施工中具有十分重要的意义。

3、严格检查灌浆施工质量。鉴于水利水电工程的灌浆施工大都在水下进行，且大都属于隐蔽性较强的工程，因而在工程竣工后，应重点做好以下几项质量检查工作：一是加强对原始记录的检查和灌浆资料的分析；二是采用钻设检查孔的方式对固结灌浆和帷幕灌浆进行岩心钻取检查，重点检查其胶结情况，并对检查孔进行压水试验，从多方确保灌浆施工质量。

综上所述，我们不难看出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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