试论水利水电工程施工中高压喷射灌浆技术

试论水利水电工程施工中高压喷射灌浆技术

黄河水电工程建设有限公司河南郑州45100

摘要:本文以水利水电工程的施工操作为研究对象,对其中灌浆处理的高压喷射技术进行分析。通过阐述高压喷射灌浆技术原理,从材料、定位、钻孔、插管、喷浆、检查这六个工序流程的内容上,介绍应用方法与技术参数。创建水利水电工程施工技术交流平台的同时,为技术拓展研究提供参阅材料。

关键词:水电工程;灌浆技术;高压喷射

引言

水利水电工程是服务于社会的基础建设项目,在社会发展进程不断推进的过程中,工程的规模也在不断扩大,并表现出了复杂化的发展趋势。对此,优化工程建设的施工技术,成为岗位工作者研究的重要方向。尤其是作为工程关键的灌浆技术,通过高压喷射技术的应用,可以有效地提高该项目的建设水平,在保证施工质量的过程中起到积极作用。

一、高压喷射灌浆技术原理

流射是高压喷射灌浆技术的核心,通过此项技术的应用,可以完成对地层的冲切掺搅处理,并在改变原有地层结构的同时贯入水泥浆,在形成凝结体的基础上完成地基加固处理,做到结构防渗漏优化。应用方法上,主要使用钻机成孔工艺,将特殊喷具设备带入到预定的地下施工位置后,使用高压发生装置进行转化,将水流的压力调整到30MPa以上,形成高压射流,并对地层进行直接冲击与切割。

完成土体结构的切割后,其中径粒较小的土体会随着水气射流的作用被置换到地面,而其余的部分颗粒会在重力、冲击力等条件的作用下与浆液混合在一起,构成完整的混凝土结构[1]。注意,结构成型后的外观特征,与喷射方法、喷嘴状态、持续时间等条件相关,在工程由特定要求时,必须对此类参数作出调整。

相较于静压填充灌浆技术,高压喷射灌浆表现出明显的技术特征。可以有效的避免地层结构存在孔隙的问题,不至于在孔隙较大时出现扩散,也不会在孔较小时产生不可灌的现象。通过技术自身的高压射流与冲切掺搅,使得地层灌浆的可灌性与控制性得到明显优化,满足范围扩散填充的施工要求。

二、施工技术流程方法分析

(一)材料控制

高压喷射的灌浆施工技术,要求浆体材料具备优异的可泵性与保水性。在工程建设施工开始前,需对浆体进行技术处理,通过设置立方体材料模型,检验材料的应用性状,确定其在施工建设中的作用效果。另外,在备制水泥浆的过程中,应控制硅酸盐水泥的规格与型号,满足设计要求的基础上调整配比条件,保证水泥浆使用过程中的质量。

例如,在某工程项目中,针对材料检验工作,在施工进行前设置了材料立方体模型,通过7天的观察发现,浆体结构出现了明显的干缩现象。为了对这一施工技术问题进行调整,使材料在使用过程中保持良好的性状,该工程建设者为材料中加入了适当比例的膨化剂,有效的控制了浆体干缩问题的产生。

(二)定位管理

高压喷射灌浆技术中,必须对地下的地层结构进行精确定位。在设计部门的指导与辅助作用下,细致的完成施工技术交底工作,确保施工位置的精确度。通过对基础数据参数的分析,确定固有钢筋的位置,使用控制桩标注防渗墙位置,当完成位置确认工作后,应通知相关检验部门进行核对,在达到工程精度控制标准后再进行钻孔施工[2]。

例如,在某工程设置防渗墙的过程中,将孔距条件设置为2m,有效半径调整为1.8m,摆角调整为15°,在进行精确定位的过程中通过测量分析,确定防渗墙的具体位置。而为了保证定位的稳定性,在设置高压喷射部件的过程中,也对内容作出了调整,使喷射速度保持在10cm/min,使用2mm的喷嘴,7mm的气嘴,将水压调整在29.3-34.2MPa区间,使空气压维持在734kPa左右。以此,更加精确的维持定位效果,保证后续施工的精度与质量条件。

(三)钻孔操作

对于灌浆孔洞的管理,是高压喷射灌浆技术的关键。在常规的施工条件下,需按照工程管理标准,使灌浆钻孔的钻头直径应与钢筋直径保持5mm的差值。并在以下的内容中优化钻孔处理效果。

首先,在对孔洞进行技术处理的过程中,无论是直孔还是孔壁,都必须保证孔洞在形态上的笔直性,并通过均匀度的控制,提高其结构的强度与稳定性。其次,在孔洞施工过程中,应对工序进行合理布设,严格执行工程施工技术管理规定的内容。例如,根据灌浆施工从前到后的流程需要,可将后一孔洞作为前孔的检查点,并在压水实验的方法下,对孔洞的吸水量进行测量,如果符合技术管理规定,可以直接跳过后续孔洞的灌浆处理。最后,在执行灌浆施工前,必须对孔洞进行清理,清除钻孔过程中产生的岩粉杂质,保证孔洞内部空间的整洁。

(四)插管处理

插管处理与钻孔操作相连接,在完成钻孔处理后,直接将喷射管插入孔洞,压缩孔洞环境中的空气,并将连接在管道另一端的浆泵打开,维持30秒的送浆处理,然后再将钻杆拔出。在进行插管的过程中,为了防止沙土对喷嘴造成堵塞,可以在插管的同时执行射水。如果此过程产生的压力条件过大,会增加射塌孔壁的风险,为施工带来技术隐患。因此,在操作过程中,应将水压调整在1MPa以内,增加施工操作的稳定性[3]。例如,某项目测压分析的过程中,在测压管周围使用黄沙作为漏层,使用规格为2英寸的PVC管材,将管底1.1m的位置设定为透水部分,并使用400g/m2的土工布进行包裹处理。由此,为插管处理奠定基础技术条件,执行严格的工程管理内容。

(五)喷浆技术

喷浆需按照自上而下的工序进行,在对土质结构、地下水等条件作出全面分析的基础上,调整喷浆的压力、流量、速率等参数。在个别工程条件下,需要对孔洞进行二次喷射处理,在这种条件下,由于孔洞中已经存在了首次喷射产生的混合物,所以受到的阻力条件相对较小,可以达到强化固体结构的效果。注意,在进行喷浆处理的过程中,经常会出现压力变形的问题,必须在灌浆的同时对裂缝进行实时监测,当单孔吸浆率趋近与0时,可以认定灌浆施工结束。另外,在完成喷浆处理后,还需对设备进行清洗与维护,保证设备的使用寿命。

(六)检查分析

灌浆处理完成后,必须进行完整的检查工作,通过近1个月的检验分析施工质量。例如,在对灌浆钻孔进行检查的同时,通过压水实验作出分析数据,并在观察岩心胶的过程中,对比工程管理规定,确保使用的质量与效果。

在检查分析的方法上,要从以下三个方面入手,保证各项工程参数的完整性。其一,蓄水处理前,应核对工程施工的原始记录,对灌浆资料的内容进行分类梳理。其二,孔洞检查,需根据不同灌浆策略进行调整。在帷幕灌浆处理过程中,应按照10%的抽样标准设置检查点,对灌浆孔进行确认,并将检查孔的规格控制在110mm以内。而固结灌浆方法下,可将比例调整到20:1,加快核验速率,但单个检查孔规格需调整到140mm范围内。其三,压水实验的技术处理中,应按照三段式方法进行处理,在正常水压1.5倍的条件下,预先对孔洞进行清洗,以便得到更加稳定的流量水平。

总结:综上,对于水利水电工程的建设优化,调整灌浆技术的施工方法是积极有效的建设升级策略。在应用高压喷射灌浆法的过程中,可以降低各项影响因素的作用水平。通过对施工方法的规范化管理,使高压喷射灌浆法能更加显著的发挥技术优势,在提高工程总体质量的过程中起到积极作用。

参考文献:

[1]张建红,蒋振荣,傅得伟.地下暗流复杂地层高压旋喷防渗墙喷灌施工工法[J].水利建设与管理,2018,38(12):67-71+80.

[2]魏崧,何海博.高原地区水利水电工程施工中高压喷射灌浆技术的应用[J].工程建设与设计,2018(22):119-120.

[3]武力.高压喷射灌浆施工技术在水利水电工程施工中的应用[J].中国新技术新产品,2016(22):122.

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