張華東

(長(zhǎng)泰縣水利局，福建 漳州 363900)

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水利水電工程灌漿施工及其質(zhì)量管理

張華東

(長(zhǎng)泰縣水利局，福建 漳州 363900)

目前，水利水電工程中使用的灌漿技術(shù)不止一種，每種技術(shù)都有其自身的特點(diǎn)，在質(zhì)量管理工作中，應(yīng)以具體應(yīng)用的技術(shù)為依據(jù)，制定可行的管理方案。文章首先闡述了我國(guó)水利水電工程建設(shè)中比較常用的灌漿技術(shù)，其后重點(diǎn)就高壓旋噴施工的實(shí)際應(yīng)用展開了具體分析。

水利水電工程；灌漿施工；高壓噴射；質(zhì)量管理；應(yīng)用

0　前　言

隨著思想觀念的改變和技術(shù)的進(jìn)步，水利水電工程的功能也更加多樣。這些水利工程具有防洪與供水、發(fā)電等功能。豐富的功能使得水利水電工程的重要性更加突出，對(duì)地區(qū)發(fā)展的影響力也得到了普遍認(rèn)可。因而，現(xiàn)代水利工程實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)功能與公益功能的完美統(tǒng)一，除了可以保證一方安定之外，還可以創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)利潤(rùn)。

1　水利水電工程灌漿施工簡(jiǎn)述

建筑工程在施工過(guò)程中，需要考慮的基本問(wèn)題是地質(zhì)構(gòu)造與工程環(huán)境，但水利水電工程不一樣，其在考慮地質(zhì)條件之外，還要考慮水文環(huán)境。水文環(huán)境處于不斷的變化之中，造成水利水電工程建設(shè)難度較大。水利水電工程的選址比較特殊，地基構(gòu)造也大多不適合直接施工，在工程建設(shè)中，首先要考慮的一項(xiàng)問(wèn)題就是，借助何種處理手段，才能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)地基條件的改善，使其達(dá)到水利水電工程的建設(shè)要求。通常來(lái)說(shuō)，大多數(shù)水利工程進(jìn)行基礎(chǔ)處理時(shí)，都會(huì)涉及到灌漿技術(shù)[1]。結(jié)合應(yīng)用效果來(lái)看，水利水電工程地基處理中采用該項(xiàng)技術(shù)，不僅能夠有效避免地基破損問(wèn)題的產(chǎn)生，還可以起到優(yōu)化地基性能的作用，對(duì)于保證水利水電工程的質(zhì)量具有重要意義。

2　目前中國(guó)水利水電工程建設(shè)中比較常用的灌漿技術(shù)

2.1接縫灌漿技術(shù)

接縫灌漿技術(shù)是對(duì)水利工程的裂縫和接縫再次填充混凝土，以防止水分和空氣對(duì)大壩的進(jìn)一步侵蝕，防止泄漏并延長(zhǎng)水庫(kù)的使用壽命。

2.2固結(jié)灌漿技術(shù)

固結(jié)灌漿技術(shù)主要是為了鞏固地質(zhì)，同時(shí)減少滲透水性，如果地質(zhì)環(huán)境允許，可以在擬建大壩的基礎(chǔ)范圍及其下游部分應(yīng)力條件復(fù)雜的區(qū)域布置灌漿孔洞。若是壩體過(guò)高，可以全局范圍進(jìn)行灌漿孔洞的布置，灌漿深度一般為5～9m，也有達(dá)到16～35m的超深孔洞。對(duì)于固結(jié)灌漿來(lái)說(shuō)，它較適用于較厚的壩體。

2.3高壓噴射灌漿技術(shù)

高壓噴射灌漿技術(shù)，主要是用較高壓力的噴射流,利用微擾的方法或切割的方式,滲透進(jìn)入水利工程地基的裂縫,在高壓噴射流的較大壓力的影響下,泥漿將快速滲透進(jìn)入有裂紋的基礎(chǔ)和周圍的土壤,再與天然石材的裂縫再次快速混合,當(dāng)水泥漿硬化徹底,原本松散地基會(huì)變成高強(qiáng)度的凝結(jié)體。

新型高壓噴射形式主要有3種：

1)第1種是旋噴形式。

2)第2種是擺噴方式。

3)第3是定噴方式。

其中旋噴的方式主要是在進(jìn)行噴射的時(shí)候，一邊將噴射槍提升，一邊進(jìn)行旋轉(zhuǎn)操作，這樣在噴射結(jié)束后就會(huì)形成一個(gè)圓柱體的凝結(jié)體形狀。

擺噴主要是在進(jìn)行高壓噴射的時(shí)候，一邊將噴射槍提升，一邊將噴射槍進(jìn)行暴動(dòng)，這樣在噴射結(jié)束后則會(huì)形成一個(gè)啞鈴狀的凝結(jié)體形狀。定噴則是在進(jìn)行高壓噴射的時(shí)候只用一種噴射方法，就是在提升噴射槍的時(shí)候不擺動(dòng)也不旋轉(zhuǎn)噴射槍，這樣在噴射結(jié)束后則會(huì)形成板狀的凝結(jié)體形狀，人們也會(huì)將這種噴射方法叫做定噴板，這幾種高壓噴射方法都是比較實(shí)用的。高壓噴射的幾種形式見(jiàn)圖1。

圖1高壓噴射形式(旋噴、定噴、擺噴)

3　實(shí)例分析水利水電工程灌漿施工及其質(zhì)量管理措施

3.1工程概況

白沙水庫(kù)位于漳州市長(zhǎng)泰縣坂里鄉(xiāng)新春村，所在河流為九龍江支流，距新春村1.5 km，是一座以灌溉為主，兼有養(yǎng)殖功能的小(2)型水庫(kù)。壩址以上集雨面積3 km2，主河道長(zhǎng)度1.4 km，河道平均坡降40.7‰。水庫(kù)總庫(kù)容73.5 萬(wàn) m3，其中正常庫(kù)容60 萬(wàn) m3,死庫(kù)容13 萬(wàn) m3。水庫(kù)原設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為20a一遇設(shè)計(jì)，200a一遇校核，相應(yīng)設(shè)計(jì)洪水位為171.99 m(黃零高程，下同)，校核洪水位為172.33 m。水庫(kù)正常蓄水位為171.20 m，死水位為166.37 m。本次除險(xiǎn)加固根據(jù)《防洪標(biāo)準(zhǔn)》(GB50201—94)對(duì)白沙水庫(kù)進(jìn)行洪水復(fù)核，設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)30a一遇，相應(yīng)設(shè)計(jì)洪水位為172.15 m，校核洪水標(biāo)準(zhǔn)300a一遇，相應(yīng)校核洪水位為172.43 m[2]。

2011年5月長(zhǎng)泰縣水利局組織專家對(duì)長(zhǎng)泰縣白沙水庫(kù)進(jìn)行大壩安全鑒定，并評(píng)定為三類壩，存在較多的安全隱患，已經(jīng)影響了水庫(kù)的正常運(yùn)行，限制了水庫(kù)效益的正常發(fā)揮。為保證水庫(kù)的安全運(yùn)行，確保工程效益的發(fā)揮，改善水庫(kù)的環(huán)境，滿足水庫(kù)可持續(xù)發(fā)展的要求，除險(xiǎn)加固勢(shì)在必行。

3.2大壩存在問(wèn)題

1)迎水坡未全部護(hù)砌，其中172.10 m高程以上為草皮護(hù)坡，壩坡不平整；172.10 m高程以下為干砌塊石護(hù)坡，壩坡較平整，但局部塊石間縫隙較大并長(zhǎng)有雜草。背水坡為草皮護(hù)坡，目前雜草叢生，壩坡極不平整，壩界不清，附近村民在壩坡挖路，嚴(yán)重影響大壩安全[3]。168.80 m高程處的排水溝長(zhǎng)滿雜草，淤積嚴(yán)重，基本失去作用。

2)壩頂由于有載重車輛經(jīng)過(guò)，目前已嚴(yán)重?fù)p壞，坑坑洼洼，一遇暴雨就大片積水，泥濘不堪。

3)大壩背水坡168.83 m高程以上長(zhǎng)期存在濕坡，面積約8 m2，壩體沒(méi)有排水反濾設(shè)施，對(duì)大壩滲流穩(wěn)定不利。

4)經(jīng)滲流理論計(jì)算，壩基面全風(fēng)化表層(即壩基接觸帶)的水力坡降>土體容許水力坡降，壩基接觸帶會(huì)發(fā)生滲透變形。

5)背水坡164.60 m高程處渡槽為磚砌結(jié)構(gòu)，年久失修，槽身老化，砌縫砂漿脫落，長(zhǎng)草。

3.3壩體防滲加固方案比選

根據(jù)大壩滲漏原因，結(jié)合以往類似工程的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，壩體防滲分別采用單管高壓旋噴樁、劈裂灌漿兩種方案進(jìn)行比選。

通過(guò)比選，劈裂灌漿方案比單管高壓旋噴方案節(jié)省投資約65.70萬(wàn)元，但劈裂灌漿施工工藝技術(shù)要求高，若控制不好反而使壩體劈開過(guò)大無(wú)法回彈，形成永久性裂縫，灌漿施工排水固結(jié)時(shí)間較長(zhǎng)，工期較長(zhǎng)，需要多次灌漿才能達(dá)到防滲目的，還無(wú)法處理壩基接觸帶的滲漏問(wèn)題[4]。

單管高壓旋噴樁施工工藝較成熟，旋噴固結(jié)體強(qiáng)度大，在低壩上施工孔斜好控制容易成墻，成樁后整體性好，防滲效果好，耐久性好，且能處理壩基接觸帶的滲漏，徹底解決壩體和壩基接觸帶的滲漏問(wèn)題。因此，本次加固推薦采用單管高壓旋噴樁作為壩體的防滲加固方案。

為徹底截?cái)鄩误w和壩基接觸帶滲漏通道，本次加固擬采用單管高壓旋噴防滲墻防滲。旋噴布置在壩頂壩軸線處，旋噴范圍為壩0+000～壩0+104，布單排孔，孔距0.45 m，防滲墻深入到壩基全風(fēng)化層以下2 m。單管旋噴總鉆孔數(shù)231孔，鉆孔總進(jìn)尺2283 m，防滲面積1027 m2，設(shè)計(jì)樁徑≥0.6 m，最大的防滲墻深度為14 m。從加固后的滲流計(jì)算成果可知，壩基全風(fēng)化層的最大水力坡降均小于容許水力坡降[J允]=0.63，因此理論上，加固后的壩基全風(fēng)化層不會(huì)發(fā)生滲透變形。因此，本次加固不對(duì)壩基的強(qiáng)風(fēng)化層進(jìn)行處理。

3.4壩體單管高壓旋噴防滲墻施工工藝及其質(zhì)量管理

單管噴射灌漿防滲墻的基本原理是使用鉆孔和灌漿管(管)和噴嘴形成預(yù)定的深度,用高壓泵將預(yù)制泥漿壓力(壓力20 ～ 40 MPa),通過(guò)高壓軟管和噴嘴,從噴嘴種噴射出來(lái)噴霧,影響和切削土體進(jìn)行強(qiáng)制混合填充。同時(shí)以一定速度提鉆桿,從而形成一個(gè)新的人工地基或定強(qiáng)度的地下防滲結(jié)構(gòu)。這些個(gè)體結(jié)構(gòu)連接膠合即組成地下連續(xù)防滲墻。

具體施工與質(zhì)量管理措施如下：

1)造孔：可采用75型地質(zhì)鉆機(jī)，鉆孔孔位與設(shè)計(jì)孔位偏差≤1～2cm。鉆進(jìn)過(guò)程應(yīng)嚴(yán)格控制孔斜，要求鉆孔偏斜≤0.6%。鉆孔每鉆進(jìn)3～5 m，用測(cè)斜儀量測(cè)一次，發(fā)現(xiàn)孔斜率超過(guò)規(guī)定應(yīng)在鄰近位置重鉆。鉆孔的有效深度應(yīng)超過(guò)設(shè)計(jì)墻底深度0.3 m。

2)下噴射管：下噴射管前應(yīng)進(jìn)行地面試噴，檢查機(jī)械及管路運(yùn)行情況都正常后，將噴射管下放到設(shè)計(jì)深度，將噴嘴對(duì)準(zhǔn)噴射方向不偏斜是關(guān)鍵。用震動(dòng)鉆時(shí)，下管與鉆孔合為一體進(jìn)行。為防止噴嘴堵塞，可采用邊低壓送漿，邊下管的方法。

3)噴射灌漿：當(dāng)噴射管下到設(shè)計(jì)深度后，應(yīng)先按規(guī)定參數(shù)進(jìn)行原位試噴，待漿液返出孔口、情況正常后，方可開始按預(yù)定的提升速度自下而上邊噴射邊轉(zhuǎn)動(dòng)，邊提升直到設(shè)計(jì)高度，停送漿，提出噴射管。每孔旋噴結(jié)束后，應(yīng)利用回漿或水泥漿向孔內(nèi)及時(shí)回灌，直至孔口漿液不下降為止，以保證樁頂密實(shí)。旋噴灌漿需中途拆卸噴射管時(shí)，搭接段應(yīng)進(jìn)行復(fù)噴，復(fù)噴長(zhǎng)度≥0.2 m；灌漿因故中斷后恢復(fù)施工時(shí)，應(yīng)對(duì)中段孔段進(jìn)行復(fù)噴，搭接長(zhǎng)度≥0.5 m。旋噴灌漿分兩序孔逐漸加密施工，第1序孔距1 m，第2序孔距0.5 m。

4)開挖檢查：在單管高壓旋噴防滲墻成墻28d后，沿墻軸線布設(shè)開挖檢查點(diǎn)，開挖檢查點(diǎn)每處開挖長(zhǎng)2～3 m，深2～3 m，檢查墻體的均勻性和完整性、墻段連接和墻厚、固結(jié)體垂直度、形狀的質(zhì)量。

5)鉆孔取芯檢查：在成墻28d后，沿墻軸線布設(shè)鉆孔檢查點(diǎn)進(jìn)行鉆孔取芯檢查。利用鉆孔做注水試驗(yàn)，并取芯樣做室內(nèi)試驗(yàn)檢測(cè)抗壓強(qiáng)度、滲透系數(shù)等物理力學(xué)性能指標(biāo)。

5　結(jié)　語(yǔ)

總體來(lái)講，我國(guó)的水利水電工程建設(shè)水平還是相對(duì)較高的，施工技術(shù)也較為先進(jìn)。鑒于水利水電工程所發(fā)揮的關(guān)鍵作用，在此類工程的建設(shè)中，必須重視對(duì)灌漿技術(shù)的充分利用。同時(shí)，在施工過(guò)程中，也要重視做好技術(shù)管理與質(zhì)量控制，使該技術(shù)更好的服務(wù)于我國(guó)的水利水電事業(yè)。

[1]張全保.水利水電工程施工中關(guān)于新技術(shù)的應(yīng)用分析[J].科技風(fēng)，2015(21)：131.

[2]邵文秋.試析水電工程中灌漿施工技術(shù)[J].建筑·建材·裝飾，2015(14)：234-235.

[3]李東東.關(guān)于水利水電工程施工技術(shù)及注意問(wèn)題的分析[J].水能經(jīng)濟(jì)，2015(07)：61.

[4]周先水.試析水利水電工程中混凝土施工技術(shù)及質(zhì)量控制措施[J].建筑·建材·裝飾，2015(13)：224.

1007-7596(2016)07-0117-03

2016-06-14

張華東(1968-)，男，福建長(zhǎng)泰人，工程師，從事水利水電工程建設(shè)工作。

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