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水利水电工程施工中帷幕灌浆施工技术的应用探讨

吴恒
  
扬帆媒体号
2023年21期
中国水利水电第九工程局有限公司 贵州省贵阳市 550000

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摘要:水利水电工程对于一个国家的基础建设具有重要意义,而帷幕灌浆作为水利水电工程中的一项关键技术,在岩土工程加固和地下水工程中发挥着重要作用。质量管理与控制是确保工程施工质量的关键环节,在帷幕灌浆施工中更是必不可少的。本文首先对帷幕灌浆技术进行概述,然后探讨了帷幕灌浆施工流程与方法,最后总结了帷幕灌浆施工中的关键技术问题,并研究了帷幕灌浆施工质量管理与控制措施,以供相关人士交流参考。

关键词:水利水电;帷幕灌浆;施工技术;应用探讨

一、帷幕灌浆技术概述

帷幕灌浆技术是一种应用广泛的地下工程施工方法,它主要用于岩土地层的加固和稳定,防止地层松散破坏和地下水渗透。根据不同的灌浆材料和施工方式,帷幕灌浆技术可分为水泥浆体帷幕灌浆、化学浆体帷幕灌浆和树脂浆体帷幕灌浆等多种类型。帷幕灌浆的施工原理主要是通过在地下进行定向钻孔,然后将浆体材料注入孔中,在地下形成一系列立体的灌浆体,从而提高地层的整体强度和稳定性。通过建立帷幕灌浆体,可以有效地加固地层、防止岩土松动和涌水现象,为地下开挖和基坑工程提供保障[1]。

技术特点方面,帷幕灌浆具有施工周期短、适应性强、可靠性高、效果明显等特点。相较于传统的加固方式,帷幕灌浆不受地下水位和地下阻力等条件的限制,可以根据地层的具体情况进行方便灵活的设计和施工,特别适合于复杂地层条件下的工程。而且,帷幕灌浆过程中无需挖掘大面积的施工区域,能够减小对周边环境的影响,具有工程干扰小、对现场环境的破坏性小的优点。

二、帷幕灌浆施工流程与方法

(一)前期准备工作

帷幕灌浆是一种在水利水电工程中常用的加固岩体和土壤的方法。在进行帷幕灌浆工程时,施工准备是至关重要的一步。通过合理的施工方案制定、施工设备的准备以及材料的采购与管理,可以确保施工的顺利进行。在进行帷幕灌浆之前,需要制定详细的施工方案,明确施工的具体步骤、工期和质量要求。施工方案应充分考虑地层情况、孔洞分布、灌浆材料的选择等因素,制定合理的施工方案可有效减少施工过程中的风险。

对于帷幕灌浆施工而言,合适的设备是保障施工质量的重要保障。首先,需要确保钻孔机、输浆设备、配浆设备等施工设备齐全,并且设备的性能应符合施工要求。其次,需要对施工设备进行检查和维护,确保设备在施工过程中正常运转。

参与帷幕灌浆工程的材料通常包括灌浆材料、钻具、灌浆浆管等。对于灌浆材料的选择应根据地层情况、工程要求和施工环境等方面进行综合考虑。在材料采购时,要注重材料的质量和供应渠道的可靠性,以确保施工质量。在施工过程中,需要建立健全的材料管理制度,分类存放、定期检查材料的质量和数量,确保施工过程中材料的使用安全和有效性。

(二)钻孔与冲洗

钻孔与冲洗是帷幕灌浆施工中至关重要的环节,它对于帷幕灌浆的效果以及工程质量起着至关重要的作用。钻孔与冲洗包括钻孔定位与布设、钻孔施工以及钻孔冲洗等步骤。在进行帷幕灌浆施工之前,首先需要对钻孔的位置和布设进行合理的规划。这一步骤需要充分考虑地层的地质条件、工程设计要求以及实际施工环境等因素。在确定钻孔位置时,要根据设计要求和地层情况进行科学合理的布置,保证钻孔的位置符合工程要求,且相互之间不会产生相互干扰。此外,对于不同地质条件和工程要求,还需选择合适的钻孔方式和孔径尺寸[2]。

钻孔施工是指在确定的位置上进行实际的钻孔操作。在进行施工前,需要对施工设备进行检查和调试,确保其正常运转。同时,施工人员需要严格遵守操作规程,注意施工安全。在进行钻孔时,要根据孔径尺寸和孔深进行合理的选择,并及时清理钻头产生的废渣,避免对地质情况产生影响。此外,还需根据钻孔情况不断调整钻进参数,确保钻孔的质量和效率。

钻孔冲洗是指在完成钻孔后,使用高压水或其他方式对孔内进行清洗的操作,以清除孔内杂质并保持孔内通畅。采用高压水脉动冲洗,冲洗时间不少于30 min,回清水10 min。灌浆前均进行简易压水试验,压水压力1.0 MPa。冲洗的目的是为了清理孔内的杂质,保持孔壁的纯净度,为后续的灌浆操作创造良好的条件。在进行冲洗时,需要严格控制水压和流量,同时需要注意冲洗液的回收和排放,以减少对周边环境的影响。

(三)灌浆材料与配比

帷幕灌浆施工流程中,灌浆材料的选用、配比与拌和是至关重要的步骤,直接关系到帷幕灌浆施工效果的质量和持久性。选择适合的灌浆材料是帷幕灌浆施工中的关键环节。常见的灌浆材料包括水泥浆、树脂浆、化学浆等。在选择灌浆材料时,需要充分考虑地层的特性、工程的要求以及当地的环境条件。例如,对于需要提高地层整体强度的工程,可以选择高强度的水泥浆;对于需要提高地层密实度的工程,可以选择具有渗透性好的树脂浆。同时,还需要考虑灌浆材料的成本、供应稳定性和施工操作的便利性等方面因素,综合考虑选择最适合的灌浆材料。

合理的灌浆材料配比和拌和工艺是确保灌浆效果的关键。配比合理可以确保灌浆材料的性能达到预期的要求,保证帷幕灌浆的强度和稳定性。根据工程要求和灌浆材料的性能,需要进行合理的材料配比工作。同时,在拌和的过程中需严格控制水灰比、搅拌时间和搅拌强度等关键参数。合理的配比和拌和操作有利于提高灌浆材料的均匀性和稠度,保证其在灌注过程中的均匀性和稳定性。此外,在拌和的过程中,还需关注搅拌的环境温度和湿度等因素,以确保拌和后的灌浆材料具有良好的流动性和工作性。

(四)灌浆施工

在进行帷幕灌浆施工时,灌浆工艺是至关重要的环节(如图1),包括灌浆方法、灌浆压力与流量控制以及灌浆过程中的监测与调整。帷幕灌浆通常采用压浆法进行施工,包括注浆管法、双管法、单管法等不同的方法。灌浆方法:帷幕灌浆采用孔口封闭灌浆法即“自上而下、小口径钻进、孔口封闭、不待凝、孔内循环高压灌浆”工艺,灌浆尾管距灌浆段底部不大于0.5m。第一段采用孔内阻塞法,其它灌浆段采取孔内循环式灌注。灌浆次序:灌浆孔统一编号,并严格按分排分序加密的原则进行,双排帷幕先灌下游排,后灌上游排,单排帷幕灌浆按灌浆先后次序进行,灌浆分Ⅱ、Ⅲ序施工,其施工顺序为Ⅰ序→Ⅱ序→Ⅲ序。

在帷幕灌浆施工中,灌浆压力和流量的控制是保证灌浆质量和施工效率的关键。灌浆压力的控制需要根据地层的情况和灌浆材料的性能进行合理选择,通常在施工前需要进行试验,确定最佳的灌浆压力。而灌浆流量的控制也十分重要,过大的流量可能会导致浆体溢出,而过小的流量则影响着灌浆的均匀性,因此需要在施工过程中不断调整,保持适当的灌浆流量。

在帷幕灌浆施工过程中,及时的监测和调整是至关重要的。通过现场实时监测灌浆压力、流量和浆体的均匀性等指标,可以及时发现问题并进行调整。当发现灌浆出现不均匀或者漏浆等情况时,需要立即采取相应的措施进行调整,以保证整个帷幕灌浆的质量。此外,还需对灌浆现场进行定期检查和监测,以保证灌浆的效果和质量。

(五)灌浆结束后验收

在帷幕灌浆施工接近尾声时,需要对灌浆结束标准进行判断。通常情况下,灌浆结束标准主要包括以下几个方面的考量:首先是灌浆材料的消耗量,需要按照设计要求的标准进行消耗,确保每个钻孔的浆量达到设计要求。其次是在灌浆结束后,进行注浆管抽拔,必须保证浆体能够在一定时间内固化并能够承受地下水的压力。此外,还需要观察灌浆体出现渗漏的情况,以及浆体的均匀性和密实性等方面来综合判断。

灌浆施工完成后,需要进行灌浆质量检查与验收工作。灌浆质量检查主要包括对灌浆体的密实性、强度、均匀性等方面进行检查。此外,还需要对灌浆体的外观质量进行评估,检查其表面是否平整、无裂缝、无蜂窝等情况。此外,还需要对灌浆体的抗渗性进行检测,确保其抗渗性能符合设计要求。灌浆验收需要根据相关规范和标准进行,验收合格后施工方可结束,并办理工程竣工验收。

三、帷幕灌浆施工中的关键技术问题

(一)钻孔精度控制

保证钻孔的精度对于后续的灌浆施工质量和效果至关重要。首先,钻孔的位置和方向必须符合设计要求,因为不准确的钻孔位置和方向将对灌浆效果产生严重影响。在实际施工中,地层情况往往复杂多变,对钻孔的精度提出了更高的要求。因此,使用高精度的钻孔设备和先进的定位技术非常重要。工程人员需要加强对钻孔设备的维护和保养,确保其稳定的钻进性能。此外,钻孔操作需要由经验丰富的操作人员进行,以保证每个钻孔的位置和方向的准确性。

其次,钻孔深度的控制同样十分重要。根据设计要求,对于不同的地层和工程,钻孔的深度往往有精确的要求。因此,施工人员需要密切关注钻孔深度的控制,并在实际施工中对钻孔深度进行实时监测和调整,避免因地层变化引起的钻孔深度不符合设计要求的情况。

(二)灌浆材料性能优化

对于帷幕灌浆施工,灌浆材料的性能优化是至关重要的关键技术问题之一。在进行灌浆材料性能优化时,需要全面考虑材料的抗压强度、与地层的结合性、流动性、凝固时间等物理化学指标,以确保灌浆材料能够达到设计要求。具体而言,首先需要根据工程的实际情况,选择适合的灌浆材料,例如水泥浆体、树脂浆体、化学浆体等,应根据工程的具体需求和地层条件进行合理的选择。其次,在灌浆材料的配比和拌和过程中,需要根据地层的特性和设计要求进行合理的配比,确保浆体的流动性和凝固时间符合工程要求。同时,要关注灌浆材料的成本和可获取性,确保材料选择和配比的经济性和实用性。另外,通过采用一定的添加剂和掺合料,也可以有效改善灌浆材料的性能,例如通过添加流变剂改善浆体流动性,通过添加快凝剂延短凝固时间等。最后,要加强对灌浆材料性能的监测和检测,在实际施工过程中关注灌浆材料的状态和性能变化,及时发现问题并采取相应的调整措施,确保灌浆材料的性能达到最佳状态。

(三)灌浆压力与流量的调节

水利水电工程施工中,帷幕灌浆是一项关键的施工技术,而灌浆压力与流量的调节则是其中的关键技术之一。在帷幕灌浆施工中,通过控制灌浆压力与流量,可以有效地保证浆液的均匀性和浆液与岩体的结合力,从而确保工程质量和安全性。首先,在灌浆施工中,灌浆压力的调节是非常重要的。灌浆压力的大小直接影响到浆液在岩体裂隙中的渗透性和填充性。如果灌浆压力过大,容易造成岩体的二次破坏,增加了工程的风险;而灌浆压力过小,则会影响浆液的充分渗透和填充,导致浆液的均匀性和坚固性不足。因此,在施工过程中,需要根据岩体裂隙的大小和形态、灌浆管道的长度和材质等因素,科学地调节灌浆压力,以保证浆液的均匀渗透和填充。

其次,灌浆流量的调节也是灌浆施工中的关键技术之一。流量的大小直接影响到灌浆浆液的充分渗透和填充。如果流量过大,浆液容易泛滥,导致灌浆均匀性不足,甚至影响到周边环境;而流量过小,则会影响到灌浆的效率和充填度。因此,在灌浆施工中,需要根据岩体裂隙的大小和宽度、灌浆管道的直径和长度等因素,合理地调节灌浆流量,以确保浆液的均匀渗透和充填。此外,在灌浆施工中,还需要注意对灌浆压力与流量的实时监测和调节。通过实时监测,可以及时发现灌浆管道的堵塞、浆液的泛滥、岩体的变形等突发情况,从而及时调节灌浆压力与流量,确保灌浆施工的安全和有效性。

(四)灌浆过程中的监测与控制

灌浆过程中的监测与控制策略在帷幕灌浆施工中具有重要意义。首先,施工过程中需要建立严格的监测控制标准。针对每个施工环节,包括钻孔、灌浆材料配制、注浆等,需要确定合理的施工标准和过程监测技术方案。其次,应充分利用先进的监测仪器设备,包括测压仪、测量流量的设备、注浆管振动仪等,通过实时监测灌浆压力、流量以及浆体的均匀性等指标,及时了解施工过程中的关键数据,以确保施工质量。在进行施工过程中,还应利用先进的数据处理和实时监控技术,根据监测到的数据及时调整施工参数,确保施工的高效、合理进行。此外,在灌浆施工的不同阶段,对于不同类型的基础和地层条件,需要灵活运用不同的监测与控制方案,并结合实际情况进行技术调整。最后,灌浆过程中应强化对质量的控制,严格进行灌浆效果的实时监测与质量评估,确保每个施工环节均符合质量标准,确保施工的安全、高效进行。

四、帷幕灌浆施工质量管理与控制措施

在帷幕灌浆施工中,建立完善的质量管理体系至关重要。这包括确定质量管理责任部门和人员,并对相关人员进行培训,使其了解质量管理标准和要求。同时,还需要建立相关的文件和记录系统,包括质量管理手册、程序文件等,以确保质量管理措施得到有效执行和持续改进。在帷幕灌浆施工过程中,质量控制是确保施工质量的关键环节。这包括对施工过程中各项关键工艺的控制和监测,例如钻孔质量、灌浆压力与流量、浆体固化情况等。同时,需要加强对施工设备和材料的监督,确保其符合相关标准和规定,保证施工过程中的质量可控。

在帷幕灌浆施工完成后,需要对整个施工过程进行质量验收与评价。这包括对施工中的各个关键环节进行检查和验收,确保其符合相关标准和规定。对施工结果进行评价,包括对灌浆体的性能进行检测和评估,以确保其符合设计要求和工程质量标准。在帷幕灌浆施工过程中,可能会出现一些质量问题,必须采取相应的措施进行处理与改进。这包括对问题的原因进行分析和排查,制定相应的纠正措施,并进行改进措施的落实和跟踪,以防止类似问题的再次发生。同时,应建立健全的质量反馈机制,将施工中的经验教训进行总结和归档,为今后类似工程提供参考和借鉴。

五、结束语

帷幕灌浆施工中的质量管理与控制措施对工程效果的质量和进展具有至关重要的影响。通过建立健全的质量管理体系,严格进行施工过程质量控制,注重质量验收与评价,积极处理和改进质量问题,可以提高帷幕灌浆工程的质量水平,保障工程施工的安全与稳定,从而为水利水电工程的发展贡献更多的保障和支持。希望本文的讨论能够为相关工程质量管理工作提供一定的参考和借鉴。

参考文献:

[1]吴人杰.水利水电工程中灌浆施工技术的要点透析[J].建筑与装饰,2021(14):2.

[2]刘性贵.水利水电工程施工中帷幕灌浆施工技术的应用[J].建筑技术开发,2022(010):049.

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