水利工程施工中灌浆技术的应用探究

徐敏

摘 要： 针对现有灌浆施工技术在应用到水利工程中，存在灌浆压力过大或过小，无法保证施工安全性和稳定性的问题，开展水利工程施工中灌浆技术的应用探究。通过合理选择钻机和钻具、对施工现场布置、设计灌浆材料、完成灌浆施工与特殊情况处理，提出一种全新的灌浆技术。通过实例证明：新的灌浆技术的应用可以将灌浆压力控制在最佳工况范围内，促进施工安全性和稳定性的提升。

关键词： 水利工程 灌浆技术 灌浆材料 工程施工

中图分类号： TU753文献标识码： A文章编号： 1679-3567（2024）05-0028-03

Exploring the Application of Grouting Technologies in the Construction of Water Conservancy Engineering

XU Min

Lanling County Bureau of Water Resources， Linyi， Shandong Province， 277700 China

Abstract： In order to solve the problems of the application of existing grouting construction technologies in hy‐draulic engineering， such as too large or too small grouting pressure and the inability to ensure construction safety and stability， the application of grouting technologies in the construction of water conservancy engineering is ex‐plored. By selecting drilling rigs and tools reasonably， arranging the construction site， designing grouting materials， completing grouting construction and handling special situations， a new grouting technology is proposed. Through examples， it is proved that the application of the new grouting technology can control grouting pressure within the optimal working condition range， so as to promote the improvement of construction safety and stability.

Key Words： Water conservancy engineering； Grouting technology； Grouting materials； Engineering construction

在水利工程中，灌浆技术是一种重要的地基处理技术，能够有效地提高地基的承载力和防渗性能，保障水利工程的稳定性和安全性[1]。灌浆技术主要分为两类：接触灌浆和回填灌浆。接触灌浆是指在坝体施工缝和岩体断层处进行的灌浆，主要目的是增加水利工程的稳定性；回填灌浆是指在水利工程回填区进行的灌浆，主要目的是提高地基的承载力和防渗性能[2]。灌浆技术在水利工程中的应用范围非常广泛。本文将从灌浆技术的分类、应用范围、施工工艺和质量控制等方面对灌浆技术在水利工程施工中的应用进行探究。

1 钻机钻具选择

由于地质条件的复杂性，以及对不同地层的要求，对钻机的适应性提出了更高的要求。钻孔多、钻孔深度浅、钻孔特殊，对钻机的外形尺寸提出了更高的要求，即钻机的外形尺寸要小，钻机重量轻、搬运方便、维护方便、钻孔角度可调[3]。按照上述要求，可以考虑选用XY-2等钻机。在钻机的选用上，注浆工程仅仅是从工程需要的钻孔孔径、孔深、倾斜度等几个方面来考虑，很难达到注浆工程的钻孔施工要求。为确保项目顺利完工，必须符合以下条件。

在选用钻具时，应充分考虑地层情况及灌浆施工对钻具的要求。在选择钻具时，要根据岩体的可钻性来进行分析，强度适宜使用硬质合金或者金刚石钻头；但是由于岩层大多是破碎的，而且有软硬互层，这就给合金钻头的使用带来了很大的困难。为此，可选用常规φ53 mm岩心管和φ42 mm钻杆。在配置时要考虑到钻机的数量、钻孔的数量、孔序、钻孔的排数、施工效率等方面的因素，让其数量与施工进度相符，并且要考虑到钻具的损耗情况，配置好备用的钻杆和钻具。

2 施工布置

首先，要明确施工目标和要求，根据工程实际情况制订详细的施工计划。这包括了解工程的设计要求、地质条件、施工环境等因素，为施工布置提供基础依据。其次，要合理规划施工现场的布局[4]。根据施工工艺流程和设备需求，合理安排施工设备、材料和人员的布局。包括设备安装位置、材料存储和运输路径、人员的工作区域等，确保各环节的高效运作。此外，还要考虑到施工现场的安全和环境保护。设置安全警示标志、配备安全设施，确保施工安全；同时采取有效的环保措施，减少施工对环境的影响。

综上所述，对施工进行几点布置。（1）设置排污沟和排污池：沿注浆轴线一侧全长布设一条排污沟，在设有制浆站的地方设置一个排污池，施工过程中生成的废浆经开挖的小沟渠自流到排污池进行沉淀，上部清水排入围堰内。（2）泥浆制浆站：在每一个制浆站旁边都设置一个泥浆制浆站，为制膏浆和覆盖层成孔提供所需的泥浆，该泥浆站占地大约150 m2，需要对地面进行硬化，包括黏土堆料场、膏浆改性剂仓库以及泥浆制浆站。掺合料库房面积约20 m2。（3）水泥与膏浆制浆站：制浆站为卧式灰箱自动制浆系统，在制浆站中设有一套水平灰箱自动制浆系统，1 m3储浆桶1台，注浆泵和杆泵各1台，水泥膏浆使用特殊的膏浆制浆机制浆，首先，将其制成浆，然后用轴流泵将其输送到膏浆机中，然后再加入水泥浆，经过3～5 min就可以实现膏浆制浆。（4）砂浆与混凝土的拌和运输：在水泥砂浆搅拌站旁有一处平行场地，用于处理小型溶洞，其中包括砂浆搅拌机、储浆桶、砂浆泵等。灌浆所需的灰浆为工地拌合料，混凝土为预制料。

3 灌浆材料设计

在进行灌注回填混凝土时，针对无充填溶洞，可选用细石混凝土进行回填封堵。封堵段的长度不得小于2 m，且不大于3倍溶洞洞径，细石混凝土应当满足表1中记录的工作性能。

砂石选用天然石料，细度模数2.6～2.9的中细砂，卵石选用质地坚硬、洁净、级配良好的连续级配集料，粒径宜为5～10 mm，不得有超径料：采用导管法或泵送法等方法，以分层流的方式浇筑，在水下浇筑细石混凝土时，要在导管口附近立即形成一个锥体，然后将混凝土不断地灌注到堆内[5]。在施工过程中，应尽量加速浇注，保证导管下部一直埋入混凝土中，同时要保证其具有符合要求的流动度，并且不会卡在导管出口，将混凝土顺利地顶起，从而完成工程施工。

灌浆材料以P.O 42.5水泥为主，不能用其他矿渣和火山灰质水泥。通过80 μm方孔筛时，水泥颗粒尺寸应达到不超过5%；砂宜选用质地较硬的天然砂或人造砂，粒度不宜超过1.5 mm；粉煤灰选用一级或二级粉煤灰，一级灰宜选用一级灰，外加剂以慢凝高效减水剂为主，将纤维素类作为絮凝剂。

4 灌浆施工与特殊情况处理

由于灌浆工作范围位于地下，无法对施工过程中出现的个别状况进行及时、准确地预测和掌握，容易出现冒浆、不抽浆、涌水、不灌浆等现象。对于岩溶区采用灌浆，其主要形式为溶洞、地下暗河、溶蚀缝等。当注浆过程中遇到这种情况时，必须进行早期检测，并制定相应的处理措施；当出现意外状况时，现场工作人员要迅速查找原因，采取适当的有效措施，才能确保注浆工作的顺利进行，并确保施工质量[6]。例如：响水河水库周边区域的灌浆试验中，出现了大量冒浆，灌浆量远超预计，注浆压力增加等现象，为保证试验成功，必须采取相应的对策。在注浆过程中，如果出现浆液漏失或大量浆液流向不明，应及时采取封堵、排出、降压、增加浆液浓度及多次注浆的方法。若有多个注浆孔贯通，则必须在同一时间内完成注浆，若不能同时完成，则应及时清理串孔等，确保下一次注浆质量。注浆应不间断地进行，如遇到被打断的情况，需遵循以下原则：如果不能及时补浆，必须马上将钻孔冲洗干净，然后才能继续灌浆；如不具备清洗条件，应先清除钻孔，再重新灌浆。

5 实例应用分析

5.1 工程概况

依托某水利枢纽I等工程，对其进行灌浆施工。该工程通过279 km的渠道，可通航千吨级船舶，计划灌区136.7万亩，解决了147.6万人口生活用水问题。水库下游段顶部海拔一般在300～500 m之间，河谷陡峭，两岸峭壁陡峭，形成“v”字形的山谷，少数地方形成狭长的阶地。谷口长度2 km左右，为一个由低山向盆地过渡的丘陵地形，右侧地势较高。由不能溶解的沉积岩组成，如泥页岩和砂岩。表2中记录了该水利工程所在地区地层岩性。

地层潜水主要分布于柳江等主要河流及其支流河道、河滩附近，以及部分山谷构造的表层覆盖层中。这些地层潜水的特点是赋存空间广泛，水位相对较高，水量相对丰富。此外，裂隙水主要集中在碎屑岩的裂隙中，岩性以砂岩、硅质岩为主，具有密实度高、渗透性较差的特点。这些裂隙水具有较强的储水能力，但水平向渗透系数非常小，具有一定的隔水能力。因此，裂隙水的分布受到一定的限制，切割了地下水的分布。在水利工程中，地层潜水主要被用于供给水库和农田灌溉用水。同时，由于地层潜水的水位较高，可以通过排水井、排水沟等设施将地层潜水排走，以降低地下水位，防止地下水对工程造成不利影响。

5.2 施工技术应用效果分析

针对上述工程项目，严格按照本文上述内容，对其进行灌浆技术施工。通过对施工效果的分析，实现对该项技术应用可行性的验证。选择将灌浆压力作为检验内容，检查灌浆压力是否符合设计要求，以及灌浆过程中是否出现异常压力波动。通常情况下，灌浆最大扩散半径会随着灌浆压力的增加而增加，但在灌浆压力达到1 MPa之后，增加的速度会逐渐减小，因此综合分析，灌浆压力在0.8～1.0 MPa范围内灌浆压力视为最佳的工况值。根据这一论述，通过观察灌浆管路和压力表，检查灌浆压力是否稳定，是否符合设计要求。将得到的数据结果记录如表3所示。

从表3中可以看出，各个孔位的灌浆压力都处于一个相对稳定且有效的范围内，即0.86～0.92 MPa。这一数据与之前提到的施工规定要求的0.8～1.0 MPa范围完全吻合。

通过上述数据和实际情况的对比分析，可以明确地得出结论：应用本文中提出的灌浆施工技术在实际应用中，不仅可以确保施工的质量和安全性，而且能够达到最佳的施工工况，展现出显著的应用优势。

6 结语

总之，在水利工程施工中应用灌浆技术能够有效地提高地基的承载力和防渗性能，保障水利工程的稳定性和安全性。在实际应用中，需要根据不同的工程要求和地质条件选择合适的灌浆材料和施工工艺，并加强质量监督和检测，以保证工程的顺利完成和使用安全。

参考文献

[1]葛亮.宜春市四方井水利枢纽工程基础帷幕灌浆处理技术及防渗效果分析[J].陕西水利，2023（12）：158-159，164.

[2]郭建涛，王玉霞.基于接缝灌浆技术的水利工程防渗墙槽段防渗方法研究[J].大众标准化，2023（16）： 45-47.

[3]姜腾飞.结合精细地质模型的水利工程灌浆技术有效性和稳定性分析[J].水利科技与经济，2023，29（7）： 75-80.

[4]贾绪锦.水利水电工程灌浆施工技术与质量管理对策探析[J].工程建设与设计，2022（18）：124-126.

[5]童利勇.水利水电工程灌浆施工技术与质量管理的策略分析[J].绿色环保建材，2021（11）：170-171.

[6]施炎，黄灿新，王团乐，等.基于GIM的水利水电灌浆工程三维可视化分析方法与应用[J].长江科学院院报，2022，39（8）：133-139.