(中國水利水電第六工程局有限公司，遼寧 丹東 118000)

隨著水利工程建設的不斷加快，各種各樣的問題相繼出現(xiàn)，有很多水利工程的地基條件無法滿足水利工程專用地基的相關要求。對于這種情況，使用灌漿施工方法進行處理，可以很好地適應地質條件，使地基達到施工要求。

1 灌漿技術簡介

水利工程施工時，天然地基在地質結構和水文環(huán)境的影響下，常常會有一定的缺陷存在，為了保證水利工程地基的可靠性，需要對這些缺陷進行處理。灌漿技術是一種較為常用的人工處理措施，主要是通過壓力將特定混合比配置的混凝土漿液注入到建筑自身的裂縫中，在硬化后達到提升巖基抗震性、防滲性、整體性和穩(wěn)定性的目的。在施工過程中，想要取得良好的灌漿效果，需要認真研究灌漿材料、灌漿特點和灌漿方法，要根據(jù)實際情況對工藝和材料進行調整。目前，使用灌漿技術主要應用于防滲工程和水工壩體加固，根據(jù)施工具體目的可以分為高壓噴射灌漿、接縫灌漿、固結灌漿、帷幕灌漿、固結灌漿、補強灌漿，其中使用比較普遍的是接觸灌漿、帷幕灌漿和固結灌漿[1]。一般接觸灌漿主要是用來提高岸肩接觸面的密實性或者壩體混凝土的強度，帷幕灌漿的主要作用是防止建筑物地基滲水，通過帷幕灌漿施工，可以和大壩上游迎水面的壩基構成連續(xù)的防滲幕墻，來降低或者阻止地基中的地下水，減少滲流量，削弱壩堤的滲透壓力。對于一些地質結構復雜的水利工程項目，在確定壓力、灌漿孔深度、灌漿孔距離、灌漿孔排距等參數(shù)時，可以使用固結灌漿的方法確定。

2 灌漿技術的應用范圍

2.1 巖溶地區(qū)灌漿技術的應用

對于巖溶地區(qū)，為了使填充物的結構更加密實，一般會采用不沖洗高壓水泥灌漿的方法對巖溶地區(qū)的地基進行處理，使其具有較高的防滲性和穩(wěn)定性。另外，利用高壓灌漿技術，可以使水泥以條形的狀態(tài)滲透到土壤中，并在滲透的過程中，形成網(wǎng)狀結構。因此，高壓水泥灌漿可以使地基具有良好的抗劈裂能力和更高的穩(wěn)定性。

2.2 嚴重漏水情況下灌漿技術的應用

在水利工程中，基礎很容易產(chǎn)生嚴重漏水的情況，這主要是由于水利工程建設選點錯誤造成的。如果使用傳統(tǒng)的灌漿技術，不僅成本大，收益也比較低。此時，就需要采用以下兩種方法進行處理：

a.模袋灌漿。在采用模袋灌漿法進行施工時，一般以聚丙烯、尼龍等耐磨性比較高的材料作為模袋。通過將水泥砂漿裝入到模袋中，水分會隨著擠壓逐步流失，只剩下砂土和水泥在沙袋中，有效降低了水泥砂漿的含漿量，提升了砂漿的凝結速度，進而起到良好的溶洞阻塞作用。

b.填充級配料。通常情況下，使用的級配料主要有粗砂、水泥、礫石，如果單純使用級配料進行填充沒有取得良好的效果，可以使用黏度相對較高的水泥沖灌級配料，從而形成自然的反過濾層。在進行級配的過程中，要靈活掌握材料的數(shù)量，使用加大的粒料在狹窄處組成橋架，從而阻塞灌漿過程中遇到的縫隙，形成反過濾層，將過濾層堵死。

3 灌漿技術的施工控制

3.1 解析灌漿施工控制的概念與結構

a.所謂的灌漿施工控制是一個由若干個子結構組成的、操作繁雜的系統(tǒng)，并在某個“最優(yōu)化”的條件下得出控制這個系統(tǒng)的措施。該系統(tǒng)不僅能夠從數(shù)學表述、最優(yōu)化及模型化技術上正確表述漿液在灌漿載體內(nèi)的滲流與相互之間影響的法則，還填補了公理化、工程分析及因果反饋等與其相關的內(nèi)容。

b.下圖為灌漿系統(tǒng)的整體控制進程。使用最優(yōu)性準則與工程分析聯(lián)合的方法來統(tǒng)籌安排系統(tǒng)的運行，使用最優(yōu)化方式與普通的漿液滲流理論來控制各子系統(tǒng)。由耦合變量來完成各子系統(tǒng)間的鏈接，且子系統(tǒng)的獨立可以采用先松弛一個、最優(yōu)化其必要條款等方式來完成。

具有代表性的壓水試驗曲線示意圖

c.在整個系統(tǒng)中先使用最優(yōu)化分析再使用工程分析：?先使用最優(yōu)化分析法分析出施工控制的措施與決策的變量，再用灌漿工程的觀點監(jiān)測分析對施工控制措施與變量進行檢驗，目的是驗證該技術的可行性；?灌漿時，由于系統(tǒng)已開始運作了一段時間，其狀態(tài)會出現(xiàn)一些變化，有可能導致輸出的內(nèi)容發(fā)生變動[2]。因此在灌漿控制數(shù)學模型中輸入新的狀況變量，并對其靈敏度與反饋信息進行分析，以便識別該系統(tǒng)的穩(wěn)定能力。

3.2 灌漿工程中質量子系統(tǒng)的控制

在灌漿工程中，質量子系統(tǒng)是由強度、灌注能力與可塑性等組成的。由于質量子系統(tǒng)的控制目標會隨著水利總工程的設計、施工、性質要求的變化而變化，因此要依據(jù)預設的控制目標選用具體的控制方式，例如選用漿材，為了使?jié){材實現(xiàn)最優(yōu)選擇，要參考灌漿定理預測、地質條件、漿材性質、施工技術間的聯(lián)系及滲流場(壩基、混凝土壩體)、溫度場的反應進行選擇。其中灌漿定理如下：

a.尺寸效應定理。如果灌漿采用的是滲透方式，則漿材的顆粒直徑d一定不能小于被灌載體的縫隙D、孔隙R，也就是要使?jié){材符合孔(縫)隙的尺寸效應：R=DP/d>1，為了降低群粒堵塞的幾率，應在施工控制中要求R=DP/d≥3。需要考慮的內(nèi)容是：若是粒狀漿液，尺寸效應與流變效應都會對其產(chǎn)生影響。

b.劈裂定向定理。如果采用的是劈裂灌漿方式，則劈裂現(xiàn)象一定會先在灌漿載體內(nèi)的垂直最小主應力平面上出現(xiàn)。

c.劈裂判別定理。若采取的是劈裂灌漿，灌漿時，能夠利用曲線法(Q=f(p))與數(shù)值法來表述漿液在介質中產(chǎn)生水力劈裂的因素及判定其性質。其中數(shù)值法主要是分析鉆孔壓水試驗結果，能區(qū)別三種狀況：

1)當流量和水頭的關系是線性函數(shù)時，表明滲流形態(tài)是層流，也就是介質內(nèi)沒出現(xiàn)水力劈裂。

2)當流量和水頭的關系是平方根函數(shù)時，表明滲流形態(tài)是紊流，縫隙中出現(xiàn)堵塞或壓實了填充料。

3)流量的增長速度若比水流的快，說明滲流斷面面積增大，通常這種情況是由載體裂隙、劈裂填充材料移位或裂隙變形造成的。Q=f(p)曲線法主要是依據(jù)鉆孔壓水試驗結果，按曲線形式(上頁圖)判定劈裂性質：(a)中p與Q都是直線，表明介質內(nèi)無水力劈裂；(b)中流量與壓力成正比，即流量增加，壓力也單方面增加，表明介質內(nèi)發(fā)生了沖刷或塑性變形；(c)中流量呈多向或雙向增大，表明介質內(nèi)發(fā)生了彈性變形。

d.吸滲反應定理。吸滲反應是在低透載體和化學漿液內(nèi)出現(xiàn)的，它們的滲透不是壓滲，而是通過漿液對載體介質的潤濕與親和力來完成的。一般潤濕是由接觸角來表示的，如果接觸角大于90°，則能吸滲；若小于90°，則不吸滲，需外加壓力。

3.3 灌漿控制中環(huán)境效應子系統(tǒng)的控制

在水利樞紐工程中，通常是依據(jù)國家對工程要求的生態(tài)、經(jīng)濟、時代、長遠及全流域等觀點來評價灌漿施工對環(huán)境產(chǎn)生的影響。要著重強調對自然環(huán)境及人文環(huán)境的影響。一般能夠影響環(huán)境的因素有霧、水溫、水質、運輸、降雨量、水化學、地下水、有害氣體、水體污染、施工中的飄塵污染與噪音污染以及廢棄料等，在灌漿過程中、交工后要考慮影響工作人員的健康和附近建筑物的安全的因素[4]。

a.使用“質量指標級別值表”來區(qū)分質量指標的級別值，見表1。

表1質量指標級別劃分

量化值狀 態(tài)理想良好一般較差惡劣范圍值18～88～66～44～22～0代表值97531

b.使用“影響程度級別值表”來區(qū)分影響程度的級別值，見表2。

表2影響程度級別值

量化值影 響 程 度極端巨大中度微弱無范圍值18～88～66～44～20代表值97530

c.質量指標級別、影響程度級別、時效三者間的關系。在環(huán)境效應中的表示方式：0為評價最初時間，t為評價的任意時間，E(t)為質量狀態(tài)評分，E1(t)為沒有實施灌漿。由此得出環(huán)境質量的公式為

ΔE(t)=E(t)-E(0)

在t內(nèi)，實施灌漿工程和沒實施灌漿工程的質量變化為

ΔER(t)=E2(t)-E1(t)

對于I(t) (絕對影響程度)， 若從時間上說， 質量的最好與最差是灌漿工程作用于生態(tài)環(huán)境的最大值， 分別為E(t)=10、E(t)=0。因此當作用限度值為D(t)=10-E(0)時， 是正面作用；C(t)=0-E(0)=-E(0)時，是負面作用。由此可得，I(t) (絕對影響程度)為

R(t) (相對影響程度)為

在灌漿工程中，IT(t)(影響時效)指的是灌漿工程造成環(huán)境質量變化的歷程、作用的時間與伴隨著時間積聚的影響，在環(huán)境效應中，它指的是質量變化的累積時間，用“質量·年”來表示。

4 結 語

實施灌漿工程時，其控制系統(tǒng)是非常繁雜的，牽涉的方面也比較多。因此在灌漿過程中要嚴格控制每一道工序，首先要控制好上述內(nèi)容，其次就是選擇施工時的具體控制措施、方式及參數(shù)，只有這樣才能完全控制灌漿工程，才能實現(xiàn)灌漿工程的施工目標。

[1] 張跟軍.淺談水利樞紐工程大壩灌漿施工中的抬動控制[J].經(jīng)營管理者,2009(13)：67-68.

[2] 董煒,周升舟.水利水電工程灌漿施工技術[J]. 價值工程,2010(11)：56-57.

[3] 劉清華.淺談堤壩防滲施工技術[J]. 中國高新技術企業(yè),2011(9)：34-35.

[4] 盧元海,方偉.小灣水電站壩基固結灌漿特點和施工質量控制[J].西北水電,2008(1):78-79.