灌浆自动记录仪在溶洞处理中的信息化应用

2019-02-22刘喜才

中国设备工程 2019年3期

刘喜才

（吉林省水利水电勘测设计研究院, 吉林长春 130021）

1 灌浆设备

1.1 设备概况

为了能够对岩溶区域的施工情况进行准确的掌握，本文对某施工工程进行调查研究，并将施工数据进行记录分析，希望能够为今后的溶洞处理提供经验支持。首先，本次施工工程中主要采用自动灌浆记录仪进行应用，灌浆自动记录仪能够进行电脑处理，并且利用真彩触摸屏对各种操作进行显现，这其中包括了各项施工参数的显示与设定。灌浆自动记录仪还具有打印功能，能够准确的记录实际施工中的灌浆流量、灌浆压力、灌浆密度与灌浆时间。这种先进的灌浆设备能够用于帷幕灌浆、岩溶注浆等多种复杂的灌浆工艺环境的要求。对本次使用的灌浆自动记录仪进行分析，其中设备的硬件系统主要由计算机软件、内置打印机、远程数据采集模块、压力传感器、通信电缆等相关基础设备组成（图1）。

图1 灌浆设备图

1.2 灌浆自动记录仪的工作原理

在灌浆自动记录仪设备的工作过程中，因为受到灌浆浆液的分向流经流量和压力影响，使得设备中的流量及压力传感器进行物理量转换为电量，这样帮助计算机在数据采集时进行有效的转换，经过相应的电脑设备处理后，根据实际的灌浆设定要求来打印，掌握施工过程中设备的各项参数，真正提高了灌浆施工工程的工作效率，并且还能够有效的降低人为因素对整个灌浆施工的影响，有利于在复杂地域下对灌浆工程施工质量的控制与管理。

1.3 设备记录分析

本次研究的某工程施工现场，处于一个河流的断裂带上，并且这个断裂带为非全新活动断裂带，所以在施工过程中不会出现崩塌、滑坡等不良地质灾害问题。通过对工程施工现场进行勘测，其主要是石灰岩的分布区域，并且溶洞发育较好，属于不良地质施工条件。为了能够保证灌浆施工的质量，本次施工受到施工深度的影响，决定采用灌浆自动记录仪进行施工质量控制，希望能够提高溶洞灌浆的效果。

下面为了能够体现出灌浆自动记录仪在施工过程中的实际注浆质量，分为用两种记录方式，对本次施工灌浆的成果进行灌浆段灌浆压力、灌浆流量与灌浆历时等关系曲线的绘制，并对这些数据进行准确的对比分析。如图2～5中的数据资料所示。我们从图2可见，当施工过程中使用人为记录灌浆流量曲线时，这时绘制的图形呈一种递减形式，因为人工记录，所以非常的笼统，不能够真正反映出实际灌浆的流量情况。下面的图3～5中所显示的数据资料，是本次灌浆自动记录仪在施工过程中，对自身灌注密度、灌浆流量、注浆压力等数据的关系曲线绘制。通过对这些绘制的曲线图形进行对比发现，采用灌浆自动记录仪的施工数据记录更加具体，数值的波动非常的轻微，非常符合实际灌浆施工的情况。图5中所显示的灌浆施工注浆压力曲线也能够直接显示出灌浆施工的稳定性，使得实际灌浆施工的情况更加明确。

图2 人工记录灌浆曲线

图3 灌注自动记录仪灌注密度曲线

图4 灌注自动记录仪灌注流量曲线

2 灌浆施工关键技术

2.1 灌浆小循环布置图

本次灌浆施工工程中采用的自动灌浆记录仪设备，具有多种连接方法，本次工程施工的溶洞环境施工条件没有恒定压力，在进行溶洞处理时，采用了“单流量计小循环”的灌浆施工设计，如图6所示。

图5 灌注自动记录仪灌注压力曲线

图6 小循环灌浆平面布置图

2.2 灌浆施工方法

根据对施工现场的详细勘察报告进行分析，对溶洞的发育情况进行物探探明，整个工程施工受到施工深度的影响，需要对其采取相应的处理措施。本次施工主要针对已探明的溶洞进行单液注浆。而在实际的灌浆施工时，还需要根据实际探明的地质资料进行深度确定，从而准确的掌握整个溶洞的实际范围。本次施工的溶洞平面位置呈现一种不规则的形态，考虑到这个溶洞面积的大小等因素，所以进行地质孔间距的设计，以及孔洞数量上对其进行科学的调整，保证灌浆施工的质量与效果。在进行溶洞处理时，必须要遵循“先外围后内部、先下部后上部”的钻孔施工顺序。在进行灌浆施工时，要遵循由外向内进行的顺序，通过先对施工溶洞的边界的钻孔进行充填双液灌浆，这样能够让其形成一种止浆墙，阻断后期灌注浆液的漏失通道，再逐步的加密灌浆孔，见图7。

图7 小循环灌浆平面布置图

2.3 灌浆中特殊情况的处理

（1）处理灌浆中断的方法。在灌浆施工过程中，如中途发生故障，必须立即停止施工，并及时的查出发生故障的原因。故障得到有效解决后，需立即冲洗灌浆管，恢复灌浆施工。当无法进行灌浆管的冲洗，或者其在冲洗时效果不理想，需要在原灌浆孔位置附近，重新进行补孔施工，然后再进行灌浆施工。一般施工过程中如果恢复灌浆时，需要采用与原水灰比相同的浆液进行灌浆施工，当注入量与故障前的相似，那么需要仍采用中断前的水灰比浆液进行灌浆施工。但当注入量较故障前发生减少，需及时停止灌浆，查找出减少的原因，并针对性的采取相应的补救措施。

（2）处理串浆方法。未来能够降低灌浆施工中串浆问题的发生，可以在溶洞灌浆施工时，将灌浆孔分为2个工序，先进行第1工序灌浆孔灌浆施工，然后再第2工序孔，从而避免串浆问题。此外，还可以采用一钻一灌的处理方法进行解决。

（3）处理冒浆方法。当灌浆孔施工过程中，灌浆孔周围出现冒浆裂隙问题时，可以通过对其进行预先封堵，并对灌浆施工进行及时的观察，从而对冒浆现象进行防范，发生问题，及时的进行堵塞，保证灌浆施工的质量。

2.4 供浆排污系统

本次溶洞处理施工过程中设置了集中供浆站，主要是利用搅拌机制拌浆液来对施工进行供浆，并且用1台泥浆泵进行浆液的输送。在施工中每一段距离都会为灌浆段设置排污坑，然后利用排污泵将污水排除，并定期对施工废料进行清理，保证施工现场的环境卫生符合要求。

3 实施效果

针对本次施工工程的实际情况，利用灌浆自动记录仪对溶洞处理进行应用，然后对溶洞灌注施工后的填充物进行随机抽样检测，其结果符合施工的强度要求。因此，针对本次施工情况，并结合灌浆自动记录仪进行分析，发现灌浆自动记录仪主要有几点优势。首先，灌浆施工时孔口压力的脉动性，主要是由注浆泵的工作方式所决定，而灌浆自动记录仪能够有效抵抗这种脉动的干扰，从而保证了记录仪各项记录数据的稳定性。其次，因为各孔各洞的吸浆能力不同，所以应用灌浆自动记录仪施工时，其能够更加准确的掌握实际注浆工作的操作。最后，应用自动记录仪进行绘制的注浆曲线更加直观、可靠，符合灌浆施工的实际情况。