水利工程中帷幕灌浆施工技术探析

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【摘要】高喷灌浆和帷幕灌浆都属于水利工程施工环节常见的灌浆施工技术类型，可以为提高水利工程建筑地基的防渗性提供极大帮助。本文着眼于水利工程帷幕灌浆施工技术，对该技术应用流程以及技术要点进行简要分析，并分析了帷幕灌浆技术应用的重难点以及相关的应对措施，希望能为相关工作人员提供参考。

【关键词】水利工程；帷幕灌浆；施工难点；技术要点

水体冲刷和侵蚀是造成水利工程建筑损毁的原因之一，所以水利工程建筑的运行安全性与其防渗能力有直接关系。因此，科学选定和优化水利工程建筑施工的防渗技术十分必要。当前，帷幕灌浆施工技术是常见的水利工程防渗施工技术之一，具有极高的实用价值和可靠性，能够为保障建筑安全奠定基础。

1水利工程的灌浆工艺概述

水利工程灌浆工艺的主要应用功效是提高工程建筑地基的防渗能力，使其在面对水体侵蚀和冲刷的过程中表现出较高的稳定性和耐久性。在此环节，常用的灌浆工艺有两种：①高喷灌浆；②帷幕灌浆。高喷灌浆是借助于高喷钻机喷射浆液，让浆土重新排列，进而获得固定形状的固结体的过程；而帷幕灌浆则通过在岩土或土层缝隙中灌入浆液，打造连续阻水帷幕，从而减小地基面临的渗透压力与渗流量的工程。这两种灌浆工艺的工序十分接近，都需要依照钻孔、制浆、灌浆、封孔、质量检查和验收等阶段。图1为帷幕灌浆的施工现场图。

2水利工程中帷幕灌浆施工要点

2.1钻孔。钻孔是帷幕灌浆施工环节最为基础也是最重要的一项工序，钻孔工作的有效性将会对后续的灌浆成果产生直接影响。钻孔前，施工人员必须开展全面、细致的现场勘查，明确施工地点的实际情况，从而为制定针对性施工方案和提高钻孔科学性做好充足准备。“回旋式钻机+金刚石钻头”是最为常见的帷幕灌浆钻孔工具组合之一，施工时也可使用硬质合金钻头来代替金刚石钻头[1]。在钻进工作中，施工人员需要重点关注不同类型钻孔的钻进方式、孔径、孔位以及孔向。比如，基于获取岩芯的标准确定先导孔与检查孔孔径，从而为开展取芯钻提供辅助；终孔的孔径应控制在56mm以下，而且实际孔位与设计位置的偏差不能超过5cm，理论与实际孔深的误差也必须保证在0.5cm以内。灌浆孔应符合孔径小、孔壁平、孔洞直、孔向准确等要求，还必须完成孔斜测量和孔底偏差控制。比如，以表1中数值为基准确定帷幕灌浆的孔底偏差情况是否符合标准，从而对钻孔工作质量进行有效控制。钻孔环节，施工人员应该对钻孔的尺寸进行合理控制，从而保证同类型孔的尺寸一致，提高钻机使用的便捷性和工作效率。此外，每完成一次钻孔，都应该立即清理操作平台，为快速开展下一次钻孔提供保障。2.2制浆。制作浆液前，施工人员应该先合理选用灌浆原料，然后再基于科学方法完成浆液制作。通常来说，帷幕灌浆的浆液主要由水、水泥和外加剂组合而成。其中，水泥应选用42.5MPa的普通硅酸盐水泥，且必须处于干燥状态，若受潮结块则禁止使用；还需要对其进行有效筛杂。比如，利用80μm方孔筛筛水泥，大部分可通过且留在筛网上的水泥量不超过总量的5%。选用灌浆用水时，应基于高喷灌浆技术的用水要求和水工混凝土拌和的用水标准选水。比如，可选用适宜饮用的水，不可选用未经处理的沼泽水和工业污水。帷幕灌浆浆液应选用纯水泥浆，但其中可添加减水剂、速凝剂等外加剂，但必须经过室内试验确定用量和种类。制作浆液时，施工人员需要合理控制原料用量、浆液比例、搅拌时间、搅拌转速和浆液温度，从而保证浆液的可用性。在此环节，浆液制作者需采用重量称量法对固体材料进行称重，结果的误差范围不应超过5%。施工人员需要以1:0.5的比例控制纯水泥浆液中的水泥和水用量，并将浆液的输送流速控制在1.8m/s左右。而且，还应基于制浆需要选用不同类型的搅拌机。比如，使用普通搅拌机搅拌纯水泥浆液，搅拌时长应超过3min，且搅拌速度必须保持匀速；使用高速搅拌机搅拌添加掺合料与外加剂后的浆液，搅拌时长需基于实验结果确定，搅拌速度应超过1200r/min且保持匀速。需要注意的是，浆液的整体制作时长不宜超过2h[2]。在冬夏两季，施工人员必须充分考虑环境温度对浆液温度的影响，做好针对性防护措施。比如，炎热季节施工应采取防热和防晒措施，保证浆液温度在5~40℃范围内；冬季以不超过40℃的热水制浆液，并加强管路防寒保暖工作。2.3冲洗。钻孔完成后，需进行妥善的冲洗清孔才能为后续灌浆提供保障。经过冲洗，灌浆孔内的沉积厚度必须控制在20cm以下。除灌浆孔以外，施工人员还需要妥善开展裂隙冲洗，从而提升灌浆准备工作的全面性。比如，基于现场试验，确定复杂地质地区的能够开展裂隙冲洗；基于压力水完成常规孔段的裂隙冲洗，保证冲洗压力是灌浆压力的0.8倍。2.4灌浆。水利工程的帷幕灌浆施工环节，最为适用的灌浆方法是自上而下的分段灌浆法。应用这种方法时，需要从先导孔开始，自上而下地对各次序的灌浆孔进行简易压水，从而为提高灌浆成效奠定基础。在实践工作当中，需保证第一排帷幕灌浆与旋喷灌浆共孔，并基于循环式灌浆方法作业，保证射浆管与孔底的距离不超过50cm。需要注意的是，帷幕灌浆的自上而下施工流程，既可以与压水试验同步开展，也可以先完成试验再分段灌浆。分段灌浆的过程中，合理设置灌浆段并保证灌浆压力合理是提升帷幕灌浆施工质量的关键。此时，各灌浆段的长度可控制在5m左右，若条件允许可适当增长但不得超过10m；灌浆压力则应该随土层厚度的增加而增加，其可基于0.05MPa/m的标准增压。在实际作业环节，相关工作人员还需要根据实际情况灵活变换浆液，逐级调整浆液的水灰比[3]。比如，开始灌浆时，选择水灰比为5:1的浆液。浆液注入量超过300L或灌浆时间大于30min，但灌浆压力与注入率无变化时，可选用水灰比为3:1的浆液灌浆，后续也应根据压力与注入率变化不断调整浆液浓度。2.5封孔。封孔前需依照相应标准结束灌浆，若处于常规地质条件下持续灌浆1h，但规定压力下的注入率小于1L/min时，可结束灌浆。若处于复杂地质条件或灌浆压力低时，可适当延长灌浆时间。进入封孔阶段，施工人员应该选择使用新鲜水泥和全孔灌浆的方式封孔。此时，封孔所用的水泥水灰比应该为0.5。

3水利工程帷幕灌浆施工难点

帷幕灌浆施工技术的应用难点主要表现在施工过程的质量控制方面，由于施工地质条件复杂、干扰因素众多，所以施工技术往往难以顺利落实，进而导致个别工序的施工成果不尽如人意。为此，现场施工人员需要针对易出现的施工质量控制问题制定针对性解决方案，从而攻克施工难点。一方面，灌浆意外处理。所谓灌浆意外，是指帷幕灌浆时出现冒浆、漏浆液、串浆等问题。在实践中，施工人员可通过调整浆液浓度、降低灌浆压力、限制浆液流速与流量和应用间歇灌浆手段等方式处理浆液的冒漏问题；可基于同时灌浆、一泵灌一孔或先清洗串浆孔再灌浆的方式避免串浆问题。另一方面，大量注浆难结束。面对这一难题，施工人员需要先对浆液流量和流速进行有效调整，进而依照规定标准停止灌浆。比如，基于降低压力、提升浓度、限制流量与流速和开展间断性灌浆等方式调整灌浆状态，提高水泥浆液中的速凝剂比例或灌入混合浆液等。对现有浆液成分以及灌浆状态进行调控后，需清理灌浆孔，然后依照终孔灌浆的技术要求再次灌浆直至结束。在实践中，施工人员需关注回浆浓度，如果出现回浆变浓情况则可用水灰比相同的新浆液替换现有浆液。而后，还需观察灌入效果，若无明显变化则可在灌注新浆30min后停止灌浆。

4结语

总而言之，在水利工程之中帷幕灌浆施工技术的有效应用，的确能够提升建筑防渗效果，提高水利工程施工质量、延长水利工程基础设施的使用寿命。应用帷幕灌浆施工技术时，相关工作人员应该重点关注灌浆问题，并对其中可能出现的因故中断、串浆、灌浆孔口涌水、灌浆难以结束和溶洞灌浆等技术难点进行妥善处理。

参考文献

[1]袁胜利.水利工程中帷幕灌浆施工技术的有效运用[J].四川建材，2020，46（11）：118，135.

[2]彭坤.水库除险加固工程大坝帷幕灌浆施工与质量控制分析[J].湖南水利水电，2020（5）：55-57.

[3]戚侠光，刘敏.水利工程施工中的帷幕灌浆技术的运用探索[J].工程建设与设计，2020（7）：148-149，154.

作者:张力 单位:中国水电基础局有限公司