水利施工中灌浆技术的应用研究

2021-12-31李吉松

工程建设与设计 2021年20期

关键词：封孔灌浆冲洗

李吉松

（乐陵市水利局，山东乐陵 253600）

1 引言

灌浆技术是处理地基的重要方式，需要严格做好技术应用工作，提高地基的强度，使地基具有更高的承载能力。灌浆技术在施工方面具有较高的要求，既要对施工工序进行控制，避免施工过程中出现遗漏，又要注重技术应用的要点，进而保障灌浆技术的应用效果。

2 水利施工中灌浆技术概述

在水利工程中，为了解决地基的松软问题，需要采用灌浆技术进行地基处理。在灌浆技术的应用过程中，需要对灌浆质量进行控制。做好灌浆技术的使用非常重要，需要采取有效的灌浆手段提高灌浆环节的施工质量，使地基的强度得到有效提升。灌浆施工过程较为复杂，并且技术种类较多。常用的灌浆技术有帷幕灌浆、固结灌浆等。这些灌浆技术可以对地基进行有效的加固。在施工过程中，对灌浆材料具有一定的要求，需要具有较强的凝结特性，并且强度要满足工程需要。在灌浆过程中，需要严格按照施工顺序进行，提高施工过程的规范性，为保证灌浆质量奠定基础。其中，钻孔、灌浆、封孔等是重要的施工环节，需要做好各个施工过程的控制工作。钻孔是灌浆施工的首要环节，需要对钻孔质量进行控制，保障灌浆操作能够顺利地进行。灌浆是核心施工过程，需要采用标准化的灌浆方式，提高灌浆施工的效率[1]。

3 水利施工中灌浆技术应用要点

3.1 灌浆材料选择

为了保障灌浆施工的质量，需要做好灌浆材料的选择工作，使灌浆过程能够顺利进行。灌浆材料主要为混凝土，灌浆施工对混凝土的强度等级有一定的要求，如混凝土初凝时间不能少于40 min，终凝时间需要控制在10 h 以内，保障灌浆后混凝土能够快速成型，便于对灌浆质量进行控制。以水泥材料的使用为例，需要选择无结块的水泥，将水泥的细度控制在80 μm以内，保障混凝土具有良好的强度。同时，需要做好水泥的抽查工作，保障水泥的质量符合相关质量标准，严禁使用存在质量问题的水泥。在混凝土制浆方面，同样具有一定的需求，在材料配比方面，需要严格地进行称量，将误差控制在5%以内，防止混凝土配比出现失调。在搅拌方面，需要对搅拌时间进行控制，一般在30～60 s，还要保证混凝土搅拌的均匀性。另外，对施工温度具有一定的要求，需要控制在40 ℃以内，若温度较低，则需要做好防寒工作，降低温度对混凝土的影响[2]。

3.2 钻孔

钻孔是灌浆施工的首要环节，钻孔施工的质量对灌浆过程具有较大的影响，需要先确定孔径和钻孔深度，孔径一般在50～110 mm，钻孔深度一般在10 m 以上。钻孔过程需要采用钻机进行施工（见图1），因此，需要做好钻机的选择，不同钻机的钻孔深度是不同的。例如，凿岩机钻孔深度一般在15 m 以内；岩心钻芯的钻孔深度要大于15 m。选择钻孔设备时，需要根据工程需要进行合理的选择。在钻孔施工前，需要先对地质情况进行勘察，根据地质情况确定孔径。通常情况下，孔径越大，灌浆后形成的桩体承载力越强，可以有效地提高地基的承载力。在钻进过程中，需要进行垂直钻进，这就要求对钻进偏差进行不断的调整，将钻进偏差控制在1°以内，避免钻孔发生偏斜。同时，要匀速钻进，避免对孔壁造成较大的破坏，并且便于对钻进偏差进行纠正。为了保障钻机钻头的质量，减少钻头的维护次数，需要采用金刚石作为钻头，提高钻头的耐久性，保障钻孔的效率。

3.3 冲洗

做好钻孔的冲洗工作较为重要，能够提高钻孔的清洁度，使混凝土能够与周围的土体更紧密地成为一体。冲洗钻孔的水源应采用清洁的水流，水中不能含有泥土，否则会为孔洞增加新的杂质，无法对其起到清洁效果。在冲洗过程中，需要做好压力控制工作，防止冲水压力过大对孔壁造成损伤，导致后续操作无法进行，不得不对钻孔进行返工。同时，需要控制好冲水距离，控制在5～10 cm，避免垂直进行冲洗，对钻孔造成较大的损伤。而且需要采取全方位的冲洗形式，使水流能够沿着孔壁流动，直至冲洗后水流不再浑浊为止，表明钻孔已经冲洗干净。另外，还需要注重岩层缝隙的冲洗，可以适当调节水流的压力，使水流能够进入到缝隙中，将缝隙中的杂质冲洗干净，形成良好的灌浆环境。图2 为施工现场的钻孔冲洗过程。

图2 冲洗过程

3.4 压水试验

灌浆前，需要进行压水试验，确定灌浆过程中需要的参数信息，对灌浆的质量进行控制。通过水压试验对钻孔的渗透性进行测试，确保钻孔的渗透性符合要求，防止渗漏现象发生，对灌浆过程造成影响。一旦钻孔发生渗透，将会影响灌浆后混凝土的凝结，不利于地基强度的提高。压水试验需要采用分段试验的方式，对一定长度的钻孔进行水压检测，确定本段钻孔的渗透效果。为了有效堵塞钻孔，需要采用止水栓塞进行封堵，通过水泵对钻孔提供压力，从而检测钻孔的渗透性。钻孔的渗透性可由单位吸水量ω 进行衡量，计算公式为：

式中，ω 为单位吸水量，L/（min·m2）；Q 为压入流量，L/min；S为压力水头高度，m；L 为试验段长度，m。通过式（1）便可以对钻孔渗透性进行定量衡量，降低渗透现象的影响[3]。

3.5 灌浆

渗透性检测完成后，需要进行灌浆施工，采用存压式一次性灌注的方式，提高灌浆的效率。对于灌注孔的数量，需要进行限制，将数量控制在2～4 个，便于对灌注孔进行控制。由于钻孔的深度较深，需要在混凝土内部埋设灌浆管，使浆液能够灌注到孔洞的各处，提高混凝土接触的密实程度。对灌注孔位置确定时，需要避开钢筋及保护层，防止对钻孔造成结构上的破坏，导致混凝土的结构稳定性下降。在灌注压力方面，需要控制在约0.1 MPa，压力过大容易对孔壁造成损伤，并且容易导致气泡出现，影响混凝土结构的质量。需要注意的是，下注浆管前，需要对出浆口进行处理，采用胶带进行缠绕，防止出浆口发生堵塞，影响灌浆过程的进行。而且，灌注时需要时刻进行压力检测，观察压力表的变化情况，使灌浆压力能够保持不变，一旦压力发生较大的变化，如压力增加则说明存在堵塞现象，压力过低则说明存在空隙，需要做好压力变化的处理，使灌浆过程能够顺利进行。图3 为灌浆过程。

图3 灌浆过程

3.6 封孔

灌浆施工完毕后，需要采取封孔操作，使灌浆质量得以提升。压力灌浆是常用的封孔方式，其主要是对需要密封的内部空间进行充气，使内外形成压力差，接着，撤去充气状态，使密封浆外涌，保证其能够堵满整个通道，形成有效的封孔效果。封孔过程需要采用封孔器进行，在使用封孔器时需要注意以下几点：（1）需要对封孔器进行检查，保证封孔器完好，能够正常进行封孔操作；（2）使用者不能正对封孔器，防止封孔器下滑伤人；（3）在连接封孔器时，需要将气门关闭，并且将固定密封器的螺栓拧牢，使其能够顺利地安装；（4）在给压过程中，需要均匀地进行控制，保持良好的给压环境，避免压力过大对钻孔造成损伤。封孔是灌浆施工的收尾阶段，需要合理地进行施工，保证水利工程能够顺利完成。

3.7 养护措施

做好灌浆施工的养护措施较为重要，具体养护措施如下：（1）需要对环境温度进行控制，使环境温度不低于5 ℃，否则会影响浆液的凝固。当温度过低时，需要对裸露部分进行覆盖，同时，喷洒养护剂，降低温度对混凝土的影响。（2）灌浆材料需要保持湿润状态，将养护时间控制在7 d 以上。（3）需要做好灌浆振捣工作，避免混凝土存在气泡，对混凝土的质量造成影响，导致结构稳定性下降，不利于地基承载力的提升。

3.8 质量控制

为了保障灌浆施工的合格率，需要做好质量检验工作，使灌浆施工能够符合验收标准。质量控制方面需要注意以下几点：（1）需要将单孔注入率控制在0.4 L/min 以内，进而对灌注压力进行控制，保证灌浆质量；（2）若发生回浆变浓现象，则需要对水灰比进行调整，保证混凝土浆液符合凝结的条件，保证30 min 内能够结束灌浆工作；（3）在固结灌浆方式下，水灰比一般为0.5∶1。浆液固结后需要采用200 号水泥（抗压强度为20 MPa）进行回填，为封孔工作做准备；（4）需要做好灌浆封孔工作，到回浆管排出0.5∶1 的浓浆后进封孔，进而保障封孔的质量。

3.9 特殊情况处理

灌浆施工时若出现一些特殊情况，需要采用针对性的解决方法，提高问题的处理效率。在灌浆过程中，有时会出现冒浆现象，需要根据现象进行处理。具体处理过程是：若冒浆量较小，则采用正常灌浆方式灌注到达标准位置即可，无须进行专门处理。若冒浆量较大，则需要采用低压、限流的方式进行处理，避免发生灌浆堵塞问题，保障浆液能够顺利地流入钻孔。对于串浆量较大的钻孔，需要在串浆部位增设阻塞器，一般放置在串浆上方1～2 m 处，进而对串浆量进行限制，完毕后将阻塞器拔出。