水利水电工程施工灌浆技术探究

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 水利水电工程施工灌浆技术探究 【摘要】：随着我国的水利水电 技术与水利水电工程建设取得了长足的 发展和进步，但近年来，水利水电工程 建设中的灌浆技术却成为了一个复杂而 系统的工程，存在很多因素影响着施工 质量。本文笔者对水利水电工程中的灌 浆施工技术及控制问题进行了探讨，并 对施工技术与质量控制措施进行了分析。 中国论文网 /2/view-12908156.htm 【关键词】：水利水电；灌浆施 工；技术 引言 水利水电灌浆施工过程控制是一 个复杂的控制系统，涉及到方方面面。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 要作好灌浆过程的施工，首先要做好一 系列的施工控制，并结合施工工艺技术， 选取具体的参数、控制手段和方法，才 能使灌浆这一隐蔽工程作到可控，从而 达到预期的灌浆施工目的。因此，对水 利水电工程灌浆的施工技术进行具有一 定的实际意义。 一、施工控制概念结构 (1) 将灌浆工程看作是一个包含 几个子结构的、复杂的系统，灌浆施工 控制理论即是在某种 “最优化” 意义下 求解该系统的方法和策略的统称。它除 了包含浆液的灌浆载体中渗流和相互作 用规律的数学表述、模型化和最优化技 术外，还补充了公理化、因果反馈和工 程分析等内容。 (2) 对整个系统的运筹采用最优 性准则与工程分析相结合的方式，而对 各个子系统则主要采用一般的浆液渗流 理论和最优化方法处理。各子系统之间 用耦合变量连接，并利用先松弛 1 个或 更多的最优化的必要条件以使其独立。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 (3) 在全系统运行最优化分析的 基础上进行工程分析。它包括以下两个 方面:将由最优化分析获得的施工控制 策略和决策变量采用工程的观点进行检 查分析，以验证其技术的可能性;考虑 在系统运行一段时间后，即在灌浆过程 中，系统状态将发生变化，因而系统的 输出也将改变，为此，将新的状态变量 输入灌浆控制数学模型进行反馈分析和 灵敏度分析，以判别系统的稳定性。 二、无塞灌浆方法 无塞灌浆原本叫做 “自上而下、 循环式、不待凝、孔口封闭灌浆法”， 其特点在于无塞灌浆技术的运用。即钻 一个比帐幕灌浆孔(56mm) 大 20mm (76mm) 的孔，其孔长为 1. 5m 2. 5m，不下入原来一套复杂的灌浆塞，而 只下入一根钻杆或无缝钢管作为射浆管， 以钻杆与于 L 壁之间的孔隙作为循环 灌浆的回浆管。其它施灌流程同常规帐 幕孔口封闭灌浆法一样。每一段灌浆结 束，即可提出钻杆，换上钻具进行下一 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 灌浆段的钻孔与灌浆而不需要待凝。 “无 塞灌浆技术” 大体具备下列优点 :首先， 因常规帐幕采用灌浆塞而改良为“无塞” ， 明显地缩短了试验 (施工) 时间，提高 了工效。以 LI 组为例，采用无塞帐幕 灌浆与有塞帐幕灌浆相比较，可缩短近 一半工时，而且避免了灌浆塞常出现塞 堵不好发生漏水需返工处治的麻烦。 关键是提高了帐幕灌浆质量，对 LI 组 试验而言，采用常规帐幕灌浆后压水检 查结果虽然达到 m 0. 01L ( /min m m) (即 1Lu)，满足了设计要求， 但采用无塞灌浆后压水检查结果，已达 到 m 0. 0001L( /min m m) (即 10Lu 2Lu)，而且防渗能力连续。从 LI 组疲劳压水与破坏压水试验以及直 径 1000mm 大口径中看出，在 300m 水头下，连续 5d，防渗能力达 “近于 零” 的高水准，并且无衰减; 其破坏水 力比降高达 300; 渗透比例极限达 5MPa。这些都是有塞灌浆所难以达到 的。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 三、混凝土裂缝灌浆技术 混凝土裂缝灌浆技术最初是从坝 工构筑物开始运用的，以后才引用到建 筑工程中来。通过多年来的实际应用， 已证明环氧灌浆法修补泥凝土裂缝在技 术上是可行的，在经济上也是合理的。 这一方法的成功为修补土木建筑工程混 凝土裂缝提供了一个新的途径。环氧灌 浆法曾先后在北京和全国其他地区得到 厂距匝用，应用范围有公用建筑的大梁、 工业厂房的吊车梁、公路桥梁、地下铁 道涵洞、柑架、小型水坝以及大型体育 馆的抗冻地面的修缮等。这种方法在各 地应用的过程中又不断得以改进和完善， 至今已经成为混凝土构筑物加固和堵漏 的一个重要方法。 四、诱导灌浆技术 在水利水电灌浆工程设计时，根 据不同的要求，创造条件设计既能挡住 泥土侧压力，又能防渗漏的灌浆帐幕工 程; 同时设计出控制浆液流动范围，更 有效地进行加固的基础加固工程。这就 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 是诱导灌浆技术。广义的诱导灌浆技术 还包括电渗化学灌浆等。 五、灌浆质量子系统的控制 灌浆质量子系统主要包括灌入能 力、可塑性以及强度特性等，其控制目 标因水利枢纽工程的性质与设计施工要 求而定。其控制方法是: 根据预定的控 制目标进行浆材选择，并参照下述的几 个灌浆定理预测和协调地质条件、浆材 性质及施工技术工艺之间的关系，以及 在坝基或混凝土坝体中的渗流场、温度 场诸反应，使其达到最优选择。 (1) 尺寸效应定理。对于渗透灌 浆，浆材的颗粒尺寸 d 必须小于被灌 介质缝隙 Dp 或孔隙的尺寸 R，即必须 满足浆材对孔 (缝) 隙的尺寸效应。 为考虑群粒的堵塞作用的累加影 响，式 (2) 在被用于施工控制时，要求: 注意，若为粒状浆液，其渗流状 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 态除受尺寸效应控制外，同时也受下述 流变效应控制。 (2) 劈裂定向定理。采用劈裂灌 浆方式进行灌浆时，劈裂现象必然会首 先发生在载体中垂直最小主应力的平面 上。 (3) 劈裂判别定理。劈裂灌浆可 以采用数值法和 Q = f (P) 曲线法来表 示灌浆载体中发生水力劈裂的条件并判 别其性质。 数值法对钻孔压水试验结果进 行分析，可区分三类情况: 当流量与水 头呈线性关系时，水在裂隙中呈层流状 态，灌浆载体中未发生水力劈裂; 流量 与水头呈平方根函数时，渗流呈紊流状 态，可能裂隙中发生了阻塞或裂隙中的 充填料被压密; 当流量的增长高于水流 的增长时，表明渗流断面已被扩大，这 是由于载体劈裂、裂隙充填物冲走或裂 隙变形等原因所致。 Q = f(P) 曲线法根据钻孔压水 试验结果，按照图 1 中的曲线形式判 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 别劈裂性质: P 与 Q 呈直线关系，灌 浆载体未发生水力劈裂，见图 1 (a); 流 量随压力不可逆地增大，载体裂隙发生 了冲刷或塑性变形，见图 1 (b); 流量的 增大是可逆的，载体裂隙发生了弹性变 形，见图 1 (c)。 (4) 吸渗反应定理。化学浆液对 低透介质的渗透主要不是压渗作用，而 是由于浆液对载体的润湿能力和亲和力， 即所谓的吸渗作用。浆液对载体的润湿 以其接触角 来表示，若接触角 90，浆液是载体的润湿相，亲和力 F 0，有吸渗作用; 若 90，则无 吸渗作用，浆液必须借助外加压力才能 迫使其灌入。 六、工程费用子系统的控制 在这个系统中，用最优化分析解 决问题，即在本系统的运筹中，施工控 制策略要使灌浆的净效益最大，而灌浆 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 9 和施工控制费用尽可能地小。为了尽可 能地减少这种负效益，必须在一定的自 然规律和施工条件的约束下，按照最优 化原则，结合工程分析考虑施工控制工 艺和方法，对整个灌浆系统进行科学的 管理。这里不提负效益最小，而只要求 负效益尽可能减少，这是由于在灌浆工 程中，最优解并不一定是理想的运用方 法。 环境效应子系统的评价因子为: 气温、湿度风速、降水量、雾、水质、 水温、地下水、水化学; 污染带 (源) 、 施工中飘尘、有害气体、生活与生产污 染物及水体污染; 运输、爆破及施工机 械噪声、施工及弃液、弃渣，以上因素 对景观破坏及灌浆全过程的影响，还有