锥探灌浆技术在水库大坝除险加固中的运用

摘要：随着我国农业发展水平的不断提升，农业种植规模的持续扩大，我国现阶段的农业发展规划与农作物种植建设，对水资源的需求不断提升，多种农田水利水电设施与水库大坝等水工建筑广泛投入使用。在设施与建筑长期负荷运行下，容易出现结构失稳、局部塌陷、渗漏等问题，需要合理运用锥探灌浆技术，注射密封浆液加以治理。基于此，本文分析了锥探灌浆技术的运用价值，探讨了相关的运用策略与优化管理策略，以供参考。

关键词：锥探灌浆；水库大坝；除险加固

近年来，不同规模的农田堤坝在我国各地陆续兴建，以满足各类农作物水分方面的基础生长需求，降低病害、虫害的产生概率，保障作业健壮生长。但结合实际调研可以发现，部分农田水库堤坝在修建时，钻孔灌浆施工技术的运用与管理仍存在欠缺，堤坝最终的结构强度与防渗效果无法获得可靠保障，影响农作物灌溉水源的稳定供给与农田产量、农作物品质。为改变这一现状，本文将围绕锥探灌浆技术在水库大坝除险加固中的运用进行分析。

1 锥探灌浆技术在水库大坝除险加固中运用价值

1.1 优化水库大坝除险加固效果

与其他类型的施工技术相比，锥探灌浆施工技术具有应用范围更加广泛的优点，可以在多种土质类型的农田水库大坝中应用，主要包括适宜种植大豆、玉米等作物的旱田、适宜种植水稻的水田，与适宜种植茶、果、花卉等作物的土质。并且能够对大坝坝体多种常见的质量缺陷优化治理，主要包括坝体不均匀沉降、坝体分层分段之间结合性差、坝体出现渗漏通道等，最终能够有效优化提升水库大坝的除险加固施工效果。

1.2 降低水库大坝渗漏风险

锥探灌浆技术投入水库大坝除险加固作业后，所使用的浆液能够与大坝坝体中的岩石、土壤颗粒、结构缝隙等充分融合，促使大坝内的土体、土方充分固结，起到良好的密封效果，避免外界向坝体内部渗透，提高大坝的防水抗渗性能[1]。同时在水库大坝渗流量较大时，大坝渗漏问题的发生概率能够有效降低，防止大规模渗水对水库大坝周边农田等区域的农作物生长造成不良影响，引发农作物的涝灾。

1.3 保障水库大坝安全运行

在农田水库大坝中，锥探灌浆除险加固技术的科学合理运用，能够有效消除大坝坝体存在的各类安全隐患，包括自然孔洞、暗沟虚缝、动物洞穴等，提高大坝结构的安全稳定性。如防范蚂洞、虫洞等安全隐患，能够避免虫蚁钻出洞穴，经过大坝啃食种植于周边的农作物、引发病虫害。同时灌浆作业过程中，浆液能够在坝体的土体颗粒之间固化与胶凝，提高土体强度，防范坝体的崩塌或开裂等不良现象，确保大坝安全使用。

2 水库大坝锥探灌浆除险加固施工优化管理方法

2.1 落实施工准备阶段管理

为进一步提高水库大坝的除险加固施工质量与施工效果，除了具体的实施环节，还需要注重加强锥探灌浆施工技术运用准备阶段的管理。首先，应强化灌浆原材料的检验，采用抽样方法，随机选取不同批次、不同类型的材料，仔细检验各项性能指标是否符合施工设计要求，对于性能与质量不达标的材料，应及时更换处理。同时应对各材料的含量、占据比例等情况仔细检验，包括砂砾含量、黏土料含量、水泥料含量、粉砂含量等。其次，在锥探灌浆施工准备阶段，应加大施工现场的管理力度，根据农田土地的具体类型，将现场残留的灰尘、杂物等彻底清除[2]。如，对于淹水耕作管理下的水田土壤，应根据其水热状况较为稳定、土壤剖面结构特殊、有机质、微生物含量高、化学反应大等特点，将杂物清除。并将水库大坝表面的淤泥、树叶、腐殖土等清除。并且在锥探钻孔机进场后，还需要对场地进行适当地找平处理，硬化平整处理地面之后，将钻机顺沿水库大坝的具体轴线方向摆放就位，确保钻机设备的垂直度与水平位置合适，防止后续施工过程中出现钻机倾斜失稳、钻进位置偏离实际等状况，对水库大坝的锥探灌浆施工效果造成不良影响。此外，在施工准备阶段需要进行必要的测量放样处理，包括锥探孔位的标记与误差调整等。

2.2 防范锥探灌浆问题

在外界环境与人为操作等多种因素的影响下，水库大坝的锥探灌浆施工容易出现不同的问题，需要加大管控力度，保障施工效果。首先，在相邻锥探孔的灌浆环节容易出现串孔问题，导致锥探孔的孔壁结构破坏，并且容易引发泥浆翻涌等不良现象。此时可以暂停灌浆操作，将锥探孔之间的孔距重新调整，并适当降低灌浆压力，在确定串孔问题不会对水库大坝的坝体结构安全造成严重影响时，施工人员还可以采用串浆孔与灌浆孔同步灌注的方法处置解决问题[3]。其次，如果未能对部分地质条件、地形地貌环境较为复杂区域的农田水库大坝仔细调研了解，锥探灌浆施工容易出现质量问题。例如，在施工前如果未能对农田水库大坝的复杂地基岩层分析研究，施工时大坝的基底容易泄露或塌方。并且锥探灌浆除险加固时，堤坡与坝顶等部位容易出现冒浆问题。此时施工人员可以对具体的冒浆量进行分析判断，如果冒浆量较大，超出灌浆量的20%，应及时停止灌浆作业，开挖冒浆出口。之后采用分层回填等方法，利用黏土料封堵出口，并加以夯实处理。

2.3 强化灌浆施工质量监管

灌浆属于锥探灌浆作业的关键工序，会直接影响整体的锥探灌浆施工质量，应加强管理。在实际的灌浆操作过程中，应仔细检查各项参数，包括浆液浓度、灌浆压力、灌浆频率等，并对灌浆孔的系列参数实时监控，包括孔深、孔位偏差等。之后将检查情况客观与准确记录，检查结束后及时整理，生成详尽的灌浆状态质量评价表，向工程项目的有关部门上报提交，保障质量监管控制工作，在锥探灌浆的全过程中贯彻落实。其次，水库大坝除险加固中，锥探灌浆施工结束后，同样需要加强验收管理，保障整体的施工质量达标。优选代表性较强的水库大坝堤段挖掘，之后对其灌浆质量与封孔情况实行深层次分析。如果灌泥浆柱存在裂缝严密充实、整体形态饱满、局部部位无明显裂缝等特点，则表明其灌浆施工达到合格的标准。

3 锥探灌浆技术在水库大坝除险加固中运用策略

3.1 合理设置注水孔与锥探灌浆孔

水库大坝锥探灌浆除险加固施工中，应将施工所需的注水孔与灌浆孔等科学合理设置，为后续钻孔灌浆作业的顺利实施提供可靠保障。

第一，注水孔设置时可以通过注水试验，将注水孔的间距等各项参数确定，并且试验过程中，需要将注水测试段与止水段的长度控制在合理范围内。之后为保障水库大坝坝基与试验孔孔底的间距合适，需要将试验孔段堤坝填筑高度适当提升。同时为保障等距布置，可以将注水孔在大坝的中央位置布置。其次，注水孔布置时，施工作业人员应综合考虑孔位、孔深等情况，通常如果出现注水试验孔穿透大坝坝体的情况，需要及时在相对应的坝段内，将注水孔的孔位重新优化调整，保障充分满足实际的孔深要求[4]。

第二，在锥探孔的设置方面，首先，应根据实际情况选择合适的设置方法，例如，可以考虑农田水库大坝的地基里面砂砾石特点，与分布情况、平面结构等因素，采用水平防渗施工方法，据此设置锥探孔，能够有效提升大坝渗流量的稳定性，为农作物的灌溉提供可靠保障。同时为获取更加理想的水库大坝灌浆加固效果，可以采用密锥灌浆方式设置锥探孔。以大坝的坝肩作为主要的轴线，在周边密集布置多排的锥探孔，对于相邻的锥探孔，应合理调整排距与孔距。此外，施工人员在布置多排锥探孔后，还可以根据水库大坝灾害风险易发部位的性质特点、不同堤段的重要程度等情况，将孔距、排距参数合理调整。其次，锥探孔的布置应考虑实际的吸浆量情况和施工场地的建筑物情况，对于吸浆量较高的大坝段，可以增设一排锥探孔，布设在堤段的临河侧位置，促使浆液的密实程度有效提升。

3.2 泥浆制备与造孔处理

在锥探灌浆施工中，布设各类孔后，施工人员还需要开展灌浆液的调配处理，与适当的造孔操作。

第一，制备泥浆液时，应首先保障浆液达到施工标准，调整泥浆的水土比、容重、黏度，与泥浆液具体的颗粒粒径，保障浆液后续实际使用过程中，相关的悬浮度、流动性等性能符合标准规范。并且泥浆调配后，还需要对浓度与黏度情况定期检测分析，如果持续不达标，应灵活调整配比重新调配泥浆。其次，应注重选择合适的泥浆拌制方法。例如，为了进一步提高泥浆拌制效率与质量，可以采用机械化拌制方法，利用专门的高速搅拌机设备，以称量等形式确定各类材料的搅拌用量，之后均匀搅拌泥浆，保障水土均匀融合。

第二，在造孔施工中，施工人员可以采用机械造孔与人工造孔等施工方法。首先，机械造孔时需要摆放钻机，调整位置与校准参数后，可以使用挤压轮等工具将钻机夹紧，之后将挤压轮不断转动，将锥杆向土层中持续推压。并且在此过程中，需要合理控制推压速度与方法，严格按照施工场地具体的地质条件，确保锥杆的打入速度合适。如对于土质较为松软的地质环境条件，可采用快速进锥方法，土壤地表坚硬时适宜选用慢速推压锥杆。其次，在人工造孔方面，施工人员可以在锥探孔位中挖掘出基坑，之后灌满水分，使用长度合适的钢钎工具，在水坑中持续进行插拔操作，直至插入深度符合锥探灌浆施工设计孔深要求。

3.3 开展压水试验

在造孔施工结束后，由于部分水库大坝存在施工现场环境复杂，与大坝结构缺陷较多等情况，正式锥探灌浆除险加固施工前，可以积极开展压水试验改善该现象。

第一，施工人员可以在水库大坝表面、结构等不同部位中，可以根据裂缝等具体缺陷位置的发育程度，结合复杂的工程现场情况，将压水试验作为一项原位试验进行。例如，部分由多种材料组成的农田水库大坝，出现裂缝等缺陷时通常情况较为复杂，需要利用混凝土防渗墙开展垂直防渗施工，满足复杂的施工条件与水文条件。施工人员可以根据混凝土防渗墙的连接情况、墙体相邻桩孔等情况，开展压水试验，防范其中的锥探灌浆除险加固施工风险。

第二，压水试验中应详细记录涉及的数据信息，首先，压水试验期间需要将压水的压力，与压水的时间控制在合理范围内。通常情况下具体的压水压力需要控制在80%左右的灌浆压力范围内，压水时间需要控制在20 min之内。其次，在压水试验结束后，可以选择合适的算法、公式，将所记录的各项数据导入，之后将各数据计算求解，获取稳定渗出水量、渗入水量等具体的参数值。最后，将计算获取的数据，作为水库大坝锥探灌浆除险加固施工工艺参数的计算依据，主要包括灌浆压力、灌浆量、灌浆速度、灌浆液浓度等参数信息。

3.4 灌浆与封孔作业

水库大坝实际的锥探灌浆除险加固施工中，施工人员需要遵循合适的施工顺序，开展灌浆作业，并在灌浆结束后，及时将锥探孔加以封堵处理，保障密封性与防渗性达标。

第一，灌浆作业时可以采用分段与分序的施工方法。首先，应初灌浆液，灌注一序孔之后再灌注二序孔。在多排锥探灌浆孔的情况下，初灌时施工人员需要灌注迎水侧，之后再灌注背水侧，两侧灌注结束后，灌注中间位置的排孔。同时初灌过程中，施工人员应严格遵循时效性原则，采用由稀至稠的顺序，在当天凿孔与逐步灌浆。否则灌浆时间过长的情况下，孔眼由于闲置时间过长，容易出现孔隙堵塞的不良现象，影响整体的水库大坝锥探灌浆施工效果与加固效果。

第二，初灌结束后，施工人员可以开展复灌作业。在此过程中适宜选用浓度较高的浆液，之后连续复灌直至不再进浆，同时应注意选择合适的复灌时间，通常需要结合农田水库大坝蓄水、防洪、农作物灌溉等具体需求考虑复灌时间，不同种类的小麦、水稻等农作物灌溉时间存在差异，并且需要在初灌作业的2～3 d后进行复灌作业。其次，在复灌后，灌浆孔出现回浆或表面泛浆等特征时，或者连续多次复灌情况下，注浆压力能够长时间保持稳定状态时，施工人员可以结束灌浆作业，将灌浆管拔除[5]。最后，在终孔处理后，应及时封孔处理，此时可以选择人工封孔方法，均匀搅拌浓泥浆向灌浆孔灌注，并且可以采用一次性封孔施工方法，使用厚度合适的黏土材料封堵灌浆孔。

4 结论

综上所述，农田水库大坝是我国关键的基层农田水利设施，为农业生产用水提供重要保障，锥探灌浆技术的运用，直接影响水库大坝的整体除险减灾与防渗加固效果。必须聚焦水库大坝的渗漏风险、使用安全性等方面，锥探灌浆技术在水库大坝除险加固中的运用价值，采取设置锥探灌浆孔、制备泥浆、开展注浆试验、灌浆操作等运用措施，使得农田水库大坝能够在农业生产中发挥更大效用，推动农业长效、可持续发展。

参考文献

[1] 钟伟泉.锥探灌浆技术在小型水库大坝除险加固工程的应用探讨[J].水电与新能源，2023，37（4）：46-51.

[2] 赵结.锥探灌浆技术在堤防加固工程中的应用[J].工程技术研究，2024，9（1）：79-81.

[3] 陶学诗.锥探灌浆技术在汉北河堤防加固工程中的应用[J].水上安全，2023（11）：13-15.

[4] 卢沛宏.小型水库除险加固中锥探灌浆技术的应用[J].河南水利与南水北调，2023，52（5）：66-67.

[5] 袁志伟.锥探灌浆技术在堤防加固工程中的应用研究[J].内蒙古水利，2020（9）：47-48.