新型智能灌浆技术在大坝施工中的应用

林泽森

摘要：目前，随着大型水利工程的不断兴起和地下基础处理工程建设发展规模的不断扩大，灌浆技术在国内外得到越来越广泛的应用。传统的灌浆工艺在现代电子技术、光纤通讯技术、数字化进程的影响下，只有朝着检测智能化、控制数字化方向发展，才能有效利用新智能灌浆、压水检测系统，提高功效，确保灌浆检测数据的真实、有效。文章主要分析新型智能灌浆技术在福建长泰枋洋水利枢纽工程大坝施工中的应用，对施工过程进行智能控制，以达到良好的施工效果，提高整体工程质量，以供实践参考。

关键词：新型智能灌浆;大坝施工

福建长泰枋洋水利枢纽为厦门市第二供水水源工程，上存大坝最大坝高89.3米，正常蓄水位201米，总库容为1.23亿立方米，为大Ⅱ型水库，是福建省重点项目，也是福建省近年来水利工程建设最大的项目。工程地质条件十分复杂，施工难度大。智能灌浆系统是融合灌浆技术、计算机技术与互联网技术的高度集成设备。将传统的人工配浆、人工调压改为计算机控制自动配浆、自动调压，有效降低了工作强度。将自动配浆系统、自动调压系统有机结合，以数据中心为核心，能够自动处理启动灌浆、升压、变浆、结束灌浆，甚至能自动处理一些常见的异常情况。实现了常态情况下的全自动灌浆。新型智能灌浆、压水检测系统能同时在线检测流量、压力、水灰比、地层拾动四个参数，根据实际情况，运用宏观吕荣法压水和微灰比、地层拾动四个参数，根据实际情况，运用宏观吕荣法压水和微分压水两种方法检测地层渗透性，在省内灌浆、压水参数过程检测中尚属首创。

一、传统灌浆技术在水利工程大坝施工中存在的问题

（一）大坝主体灌浆施工主要分为四个步骤：分别是制浆、输浆、配浆和灌浆。传统灌浆施工中每个环节都需要人工操作和控制，对工人施工经验、技术有很高的要求。依靠人工制浆，很难一次性配制出合格的水泥浆液，不仅导致浆液废弃量的增加，同时也增加了人工成本，影响了施工效率。在灌浆过程中，需要专人专班专注各种监测仪表的数据，一不留神就会忽略数字异常跳动，错过纠正时机，影响灌浆的效果，甚至可能出现岩层或结构物被破坏的现象，往往事倍功半。

（二）传统灌浆系统对现场应用条件要求较高，同时在压力控制系统方面仍存在高压阀门故障率高、灌浆压力“速降缓升”的问题，现场要根据灌浆情况进行灵活控制，对设计方案、材料性能和控制难度要求较高。

为了克服以上难题，长泰枋洋水利枢纽工程利用新型人工智能灌浆技术持续探索新技术新工艺，有效提高工程质量。

二、新型灌浆技术在水利水电工程大坝施工中的重要性

基础处理是水利水电工程大坝施工过程中不可或缺的一项技术，随着科技时代的发展，“新型智能灌浆”这项新技术在大坝施工过程中的重要性日益凸显。主要表现在一下几个方面：

（一）通过智能灌浆系统，提升了灌浆作业标准化、规范化，实现了精细操作、严格控制，更有效的保證了施工质量，使得在工程质量上精益求精、追求卓越成为可能。

（二）通过智能灌浆系统，实现了灌浆环节自动化、工艺控制智能化、设备高度信息和网络化，是智能技术在灌浆施工领域的一次创造性应用，显著提高了灌浆行业的智能化水平，同时极大的减轻了操作人员的劳动强度。

（三）通过智能灌浆的精细化控制，按需灵活配浆，极大减少了灌浆过程中浆液的浪费，有效降低了材料成本，提高了灌浆材料的利用率，减少了污水排放量，实现了绿色节能的效果。

（四）通过智能灌浆的精细化控制，施工方改变了传统水泥灌浆施工现场“脏、乱、差”的面貌，通过采用智能灌浆系统，优化了现场施工环境，为文明施工创作了有利条件。

（五）通过智能灌浆系统有效减少了人为的干预，实现了隐蔽工程阳光作业。

三、新型智能灌浆技术在水利水电工程大坝施工中的要点

（一）钻孔施工

智能钻孔技术首先需要进行的工作就是孔位测放，将钻机的位置进行适当调整。首先采用仪器进行孔位测放，将防线引点进行合理的设置，然后进行孔位测放与钻研施工，再借助GPS仪器定位技术对孔位进行标注，钻孔位置必须精准确定。在开孔施工作业前，需要将钻机平台用液力进行固定，并且利用水平尺对钻机底座位置以及高度进行校准和检测。其次，进一步检查攒积平台的稳定性及牢固性，利用固定螺栓进行固定，最后对钻机平台的钻孔以及立轴和天车的位置进行检查校核，只有这三者之间都处于同一线内，才可对混凝土盖板层进行钻孔，然后将孔口管进行埋设。

（二）压水试验

在进行灌浆施工时，为了能够对钻孔岩石的实际渗透情况进行全面的了解和掌握，压水试验在灌浆施工正式进行之前是必不可少的。压水试验也就是利用水的压力对压水量与压水时间的关系进行分析，并且通过特定的计算方式将岩石的压水特性计算出来，然后对比压水特性，将岩石的具体渗漏情况进行有效地分析。

压水试验模块的主要功能：系统将实时测量的压力、流量等信号显示并打印，根据灌浆规范的标准自动判断试验是否结束，试验结束后根据需要打印压水曲线。

压水试验开始时，需要输入的施工参数：部位、排序号、孔号、孔口高程、设计孔深、孔径、段位、压水实验开始时间、初始压力、压水模式（单点法还是五点法）。压水试验中需要测量的物理信号：实际压力和实际流量，同时由实测的压力和流量传感器算出累计量和吕荣值。

（三）智能灌浆施工

智能灌浆技术在水利工程大坝施工过程中需要对灌浆方式以及灌浆顺序进行合理的选择。通常情况下，主要有纯压式灌浆和循环式灌浆这两种灌浆方式，手纯压式灌浆主要是指对钻孔或者是岩石裂缝进行灌浆时，只是单纯的把浆液灌入其中，不涉及到使浆液返回地面然后进行循环，因此，在大裂缝的岩层中比较适合这种灌浆方式。孔口循环和孔内循环都属于循环式灌浆，采用这种灌浆方式能够在一定程度上使浆液始终都能维持流动状态，因此可以将颗粒沉淀明显减少，而灌浆质量也能够不断提高。

四、智能灌浆技术在水利水电工程大坝施工中的具体应用

福建长泰枋洋水利枢纽的智能灌浆系统利用人工智能、大数据、工业5G等新兴技术，通过三维地质建模、灌浆过程信息收集和地质与施工多维信息系统，对数据进行分析研判，制定不同地层条件下的灌浆最优施工方案，让灌浆参数精准适应不同地质条件。同时，通过自动化和人工智能减少灌浆过程中的人为干预，从而精准控制灌浆全过程（如图一）。

（一）大吸浆量灌注技术

由于水利水電工程的性质具有特殊性，所以在施工过程中非常容易受到各种外部环境因素的影响，特别是外部地质情况对其影响非常大，不仅会使泥浆的凝结时间延长，而且会对其基础底部带来一定程度上的冲击，使得施工成效不能得到有效地保证。因此，在实际的水利水电工程大坝施工过程中，需要对灌浆技术方法进行正确的选择，尤其是对泥浆的流动进行严格的控制，使其能在合理的范围内进行流动，与此同时，要不断的增加灌浆量，采用限制吸浆的方式将泥浆流速进行合理的控制，这样在可以控制的范围之内就有助于泥浆的顺利凝结。在对灌浆施工技术进行实际操作时，需要进合理的控制与调整泥浆组分与水灰比例，并对外加剂的填入方式进行适当的更改，进而对泥浆的凝结速度进行有效地控制。除此之外，还可以对间歇灌注方法进行尝试，把控灌浆的全过程，一般情况下控制在2～6小时的间隔时间比较适宜，当其达到相应的凝固强度标准后，再进行扫孔并且要重复进行灌注。

（二）漏水通道灌浆技术

水利水电工程大坝施工不仅难度大而且也比较复杂，在施工过程中外部地质条件对其影响非常大，还极有可能出现多种不可控的因素，引发一系列的安全问题，比如会出现漏水或者渗水问题等。所以在实际的施工过程中需要对漏水结构进行破坏，使其能够在原有的位置灌浆，这时就需要采用爆破施工方法进行施工。但是爆破施工方式对于其他部位的工程施工质量会产生一定程度上的影响，进而会加大整体的施工难度，此外，这种施工方式还会产生非常高的成本。在这样的背景下，就可以尝试应用膜袋关键技术，用尼龙袋、聚丙烯材质袋等填充配料，进行灌浆堵漏。在对填充配料进行选择时，采用大粒径砂砾石就是最佳的选择，在实际的操作过程中配合使用双桨灌浆技术，这样既能使不同管道所灌入的泥浆和速凝剂在混合器内进行充分混合，进而同时流入灌注区 ，使其防渗防漏效果能够被强化，进而对漏水点能够有效控制。

（三）接缝灌浆施工技术

在实际的灌浆技术应用过程中，需要对坝体施工的具体要求进行综合性的考量，尤其要注意坝体接缝灌浆的水泥组分以及数你化学指标（如图一和图二），在其合理的范围内进行使用，进而能够选择出更具针对性的灌浆技术，以确保整体的施工质量。

五、结束语

综上所述，水利水电工程作为一项民生工程，其工程施工质量对于水利水电事业的发展以及国家社会的长治久安紧密相连，而且还对国家的整体能源结构有着一定程度上的影响。现阶段我国的水利水电工程项目建设不仅在规模上不断的扩大，而且还提出了更高的要求，尤其是提高了对大坝整体施工的要求，使得大坝施工的防渗性能更强，防震效果也要不断的加强，为此就需要科学合理的应用灌浆技术。长泰枋洋水利枢纽工程智能灌浆技术瞄准国家信息化融合创新的战略要求，契合行业工程数字化、智能化的发展方向，对灌浆隐蔽工程的质量保证、改善作业人员工作条件、提高工作效率、节约资源和降本增效具有重要意义。

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