提高岩基灌浆施工质量需改进的关键环节探讨
摘 要： 提高岩基灌浆施工质量需改进的关键环节包括制浆、变浆、灌浆过程监测等，与时俱进，减少人工操作强度和人为因素的影响，将自动化、智能化技术全面应用到灌浆施工中是关键一步。制浆自动化、智能化是基础。
关键词： 灌浆 质量 自动记录仪
在工程实践中，大坝的岩基灌浆施工严格执行设计要求，即先进行灌浆试验，形成一套系统的灌浆工艺参数，然后进行正式灌浆施工，但通过灌浆质量检查或大坝运行情况分析来看，一些工程的灌浆没有达到令人满意的加固、防渗效果，这与正式灌浆施工时，受各种环节因素影响，工艺控制达不到灌浆试验时的标准有很大关系，笔者认为正式灌浆施工时的人工操作环节对灌浆施工质量影响最大，将自动化、智能化技术全面应用到灌浆施工中是迫切需要改进的工作，其改进是提高岩基灌浆施工质量的关键一步。
1、制浆自动化、智能化是基础
施工时所配制的浆液质量，对灌浆质量起关键作用。灌浆就是用胶凝性的浆液或化学溶液充填坝基节理、裂隙、孔隙、空隙、孔洞和裂缝之处，形成结石，从而起到固结、粘合、防渗，提高承载强度和抗变形能力以及传递应力等作用。目前应用较多的浆液是纯水泥浆液，水灰比在 5~0.5 之间，试验已经证明，水灰比对浆液的结石率、粘度、凝结时间等性能指标影响很大，浆液水灰比稳定和准确，灌浆质量才有保障。
目前，和混凝土施工的拌合系统规模和投入相比，灌浆的制浆站很寒酸和落后。大量的制浆站以人工加料为主，水泥浆液的加料量有误差是难免的，多种材料制浆时浆液的加料误差更大，若是施工高峰期，因水泥平台环境差，工人体力跟不上，人工加水泥的误差更大，浆液质量难以保证，造成人为因素影响浆液质量，从而影响灌浆质量的情况。
依靠浆液密度传感器和自动记录仪来监测灌入孔内的浆液密度，在目前技术不成熟，依靠制浆站人员自我量测控制或质检人员抽查也是治标不治本的事，而制浆加料量准确才是根本。
大量的人工劳动与科学技术的发展是不协调的。一些负责任的大施工企业在重大工程上采用了散装水泥罐自动上料系统，避免了人工加水泥，这是一大进步，值得推广。但还可继续改进，如将加水泥、水、其它材料的一系列程序和自动称量系统整合成一键操作，形成大型集成化自动制浆系统，确保浆液质量完全满足设计要求；除在重大工程上应用自动化集成制浆系统外，还需要研究和推广能在中小型工程上应用的集成制浆系统。
在自动化、智能化制浆的基础上，分析研究混合浆液、稳定浆液，把以灌注纯水泥浆为主提高到灌注性能更优良的浆液，必然会整体提升灌浆效果。
若仍然停留在人工加料的生产方式上，在大强度或连续施工时，配制出的浆液很难达到理想的灌浆效果。
2、灌浆压力和灌浆持续时间监测需要自动记录仪浆液灌入到岩石裂隙里去以后，其中很大的一部分便失去了实用价值而成为多余的了。水泥水化所需用的水量很少，大量的水并非水泥水化所需要，而是为了稀释浆液，使其具有较小的粘度，便于灌入岩石裂隙里去。这些大量的多余的水必须充分地被排除掉，否则将会严重的影响水泥结石的密度、强度和抗渗性能。若析水不能排净，待其干涸后，会留有小的孔隙，成为渗水的通路。
对水泥浆排水方式较认同的是“三要素论”，这种观点认为地质因素，灌浆压力和“重复灌浆”是使水泥浆在裂隙中充分排水，填充密实的三个要素。可见灌浆压力和灌浆持续时间对灌浆质量起关键作用。
灌浆压力还有使浆液能更好的压入岩层中的细小裂隙和空洞，充填紧密、牢实，快速凝结，以及获得较大的扩散范围的作用。
灌浆压力和灌浆持续时间参数的量测和记录若由人工完成，数据的准确性会受到人为因素的影响，从而影响灌浆成果的分析，因此必须推广和广泛应用灌浆自动监测技术。
灌浆自动记录仪是灌浆施工中应用的一种自动化监测系统，其作用是在灌浆过程中，完成数据采集与处理，在屏幕上显示灌浆压力、流量、水灰比及注入水泥总量，按设定时间间隔定时打印出时间、平均压力、最大压力、流量和水灰比，当灌浆结束时，自动计算并打印注入水泥总量、浆液总量和单耗水泥量，并且打印出灌浆压力和流量随时间变化的过程曲线。在压水过程中，记录压力和流量，计算出最后一点的吕容值并打印出来。仪器的应用主要是为了提高工作效率和工程质量，减少人工操作强度和人为因素的影响。
在自动记录仪广泛应用的基础上，还需进一步实现灌浆压力、时间的自动调节。计算机根据采集的压力数据，自动控制电动调压阀门使管路压力达到指定范围，记录员只需设置好灌浆设计压力、灌浆持续时间，整个灌浆过程完全由计算机控制，数据准确，节省了劳动力，实现真正意义上的灌浆自动化，并联网实现远距离监测，完全避免人为因素的影响。
3、避免浆液水灰比变换。
目前应用较多的浆液水灰比在 5~0.5 之间，灌浆过程中先灌注较稀的浆液，灌注达到一定数量后仍无明显改变，逐级变换较浓浆液灌注，这是规范规定，这样有利于灌浆质量，但也有缺点，主要是变浆需要由人工在浓浆里加水，配制成所需浓度的浆液，误差难免，且在这同时还需要调控灌浆压力，即灌浆过程控制采用的水灰比、压力双控方法操作难度大，人为因素影响大，难以监控。
若要避免变浆人为因素影响，必须由制浆站统一制浆，避免浆液水灰比变换，采用单一水灰比的浆液灌浆，只调整灌浆压力来控制灌浆过程。对透水率不大、裂隙不甚发育的岩层灌浆采用一次升压法，对裂隙发育，透水率较大的地层采用分级升压法。在灌浆试验中，认真对比不同水灰比浆液的灌浆效果，选择最优水灰比的浆液用于灌浆施工，灌浆过程中不再变换浆液水灰比。
也可辅以用性能优良的浆液灌注的方法，把精力用在研究多种材料混合的、最优配比的优良浆液上。
采用单一水灰比的浆液灌浆，简化了灌浆过程的变浆，减少了人为因素的影响，有利于灌浆过程自动化、智能化。
结论
提高岩基灌浆施工质量需改进的关键环节包括制浆、变浆、灌浆过程监测等，与时俱进，减少人工操作强度和人为因素的影响，加快自动化、智能化技术全面应用到灌浆施工中是关键一步。制浆自动化、智能化是基础，采用单一水灰比的浆液灌浆，简化了灌浆过程的变浆，减少了人为因素的影响，有利于灌浆过程自动化、智能化。
作者简介 闫周文，男，47 岁，高级工程师，目前在中国水利水电第三工程局有限公司市场开发部工作，工作地点陕西西安。从事水利水电基础处理施工现场管理工作 17 年。
