林澤森
摘要:目前,隨著大型水利工程的不斷興起和地下基礎(chǔ)處理工程建設(shè)發(fā)展規(guī)模的不斷擴(kuò)大,灌漿技術(shù)在國內(nèi)外得到越來越廣泛的應(yīng)用。傳統(tǒng)的灌漿工藝在現(xiàn)代電子技術(shù)、光纖通訊技術(shù)、數(shù)字化進(jìn)程的影響下,只有朝著檢測智能化、控制數(shù)字化方向發(fā)展,才能有效利用新智能灌漿、壓水檢測系統(tǒng),提高功效,確保灌漿檢測數(shù)據(jù)的真實(shí)、有效。文章主要分析新型智能灌漿技術(shù)在福建長泰枋洋水利樞紐工程大壩施工中的應(yīng)用,對(duì)施工過程進(jìn)行智能控制,以達(dá)到良好的施工效果,提高整體工程質(zhì)量,以供實(shí)踐參考。
關(guān)鍵詞:新型智能灌漿;大壩施工
福建長泰枋洋水利樞紐為廈門市第二供水水源工程,上存大壩最大壩高89.3米,正常蓄水位201米,總庫容為1.23億立方米,為大Ⅱ型水庫,是福建省重點(diǎn)項(xiàng)目,也是福建省近年來水利工程建設(shè)最大的項(xiàng)目。工程地質(zhì)條件十分復(fù)雜,施工難度大。智能灌漿系統(tǒng)是融合灌漿技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的高度集成設(shè)備。將傳統(tǒng)的人工配漿、人工調(diào)壓改為計(jì)算機(jī)控制自動(dòng)配漿、自動(dòng)調(diào)壓,有效降低了工作強(qiáng)度。將自動(dòng)配漿系統(tǒng)、自動(dòng)調(diào)壓系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合,以數(shù)據(jù)中心為核心,能夠自動(dòng)處理啟動(dòng)灌漿、升壓、變漿、結(jié)束灌漿,甚至能自動(dòng)處理一些常見的異常情況。實(shí)現(xiàn)了常態(tài)情況下的全自動(dòng)灌漿。新型智能灌漿、壓水檢測系統(tǒng)能同時(shí)在線檢測流量、壓力、水灰比、地層拾動(dòng)四個(gè)參數(shù),根據(jù)實(shí)際情況,運(yùn)用宏觀呂榮法壓水和微灰比、地層拾動(dòng)四個(gè)參數(shù),根據(jù)實(shí)際情況,運(yùn)用宏觀呂榮法壓水和微分壓水兩種方法檢測地層滲透性,在省內(nèi)灌漿、壓水參數(shù)過程檢測中尚屬首創(chuàng)。
一、傳統(tǒng)灌漿技術(shù)在水利工程大壩施工中存在的問題
(一)大壩主體灌漿施工主要分為四個(gè)步驟:分別是制漿、輸漿、配漿和灌漿。傳統(tǒng)灌漿施工中每個(gè)環(huán)節(jié)都需要人工操作和控制,對(duì)工人施工經(jīng)驗(yàn)、技術(shù)有很高的要求。依靠人工制漿,很難一次性配制出合格的水泥漿液,不僅導(dǎo)致漿液廢棄量的增加,同時(shí)也增加了人工成本,影響了施工效率。在灌漿過程中,需要專人專班專注各種監(jiān)測儀表的數(shù)據(jù),一不留神就會(huì)忽略數(shù)字異常跳動(dòng),錯(cuò)過糾正時(shí)機(jī),影響灌漿的效果,甚至可能出現(xiàn)巖層或結(jié)構(gòu)物被破壞的現(xiàn)象,往往事倍功半。
(二)傳統(tǒng)灌漿系統(tǒng)對(duì)現(xiàn)場應(yīng)用條件要求較高,同時(shí)在壓力控制系統(tǒng)方面仍存在高壓閥門故障率高、灌漿壓力“速降緩升”的問題,現(xiàn)場要根據(jù)灌漿情況進(jìn)行靈活控制,對(duì)設(shè)計(jì)方案、材料性能和控制難度要求較高。
為了克服以上難題,長泰枋洋水利樞紐工程利用新型人工智能灌漿技術(shù)持續(xù)探索新技術(shù)新工藝,有效提高工程質(zhì)量。
二、新型灌漿技術(shù)在水利水電工程大壩施工中的重要性
基礎(chǔ)處理是水利水電工程大壩施工過程中不可或缺的一項(xiàng)技術(shù),隨著科技時(shí)代的發(fā)展,“新型智能灌漿”這項(xiàng)新技術(shù)在大壩施工過程中的重要性日益凸顯。主要表現(xiàn)在一下幾個(gè)方面:
(一)通過智能灌漿系統(tǒng),提升了灌漿作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化,實(shí)現(xiàn)了精細(xì)操作、嚴(yán)格控制,更有效的保證了施工質(zhì)量,使得在工程質(zhì)量上精益求精、追求卓越成為可能。
(二)通過智能灌漿系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了灌漿環(huán)節(jié)自動(dòng)化、工藝控制智能化、設(shè)備高度信息和網(wǎng)絡(luò)化,是智能技術(shù)在灌漿施工領(lǐng)域的一次創(chuàng)造性應(yīng)用,顯著提高了灌漿行業(yè)的智能化水平,同時(shí)極大的減輕了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。
(三)通過智能灌漿的精細(xì)化控制,按需靈活配漿,極大減少了灌漿過程中漿液的浪費(fèi),有效降低了材料成本,提高了灌漿材料的利用率,減少了污水排放量,實(shí)現(xiàn)了綠色節(jié)能的效果。
(四)通過智能灌漿的精細(xì)化控制,施工方改變了傳統(tǒng)水泥灌漿施工現(xiàn)場“臟、亂、差”的面貌,通過采用智能灌漿系統(tǒng),優(yōu)化了現(xiàn)場施工環(huán)境,為文明施工創(chuàng)作了有利條件。
(五)通過智能灌漿系統(tǒng)有效減少了人為的干預(yù),實(shí)現(xiàn)了隱蔽工程陽光作業(yè)。
三、新型智能灌漿技術(shù)在水利水電工程大壩施工中的要點(diǎn)
(一)鉆孔施工
智能鉆孔技術(shù)首先需要進(jìn)行的工作就是孔位測放,將鉆機(jī)的位置進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。首先采用儀器進(jìn)行孔位測放,將防線引點(diǎn)進(jìn)行合理的設(shè)置,然后進(jìn)行孔位測放與鉆研施工,再借助GPS儀器定位技術(shù)對(duì)孔位進(jìn)行標(biāo)注,鉆孔位置必須精準(zhǔn)確定。在開孔施工作業(yè)前,需要將鉆機(jī)平臺(tái)用液力進(jìn)行固定,并且利用水平尺對(duì)鉆機(jī)底座位置以及高度進(jìn)行校準(zhǔn)和檢測。其次,進(jìn)一步檢查攢積平臺(tái)的穩(wěn)定性及牢固性,利用固定螺栓進(jìn)行固定,最后對(duì)鉆機(jī)平臺(tái)的鉆孔以及立軸和天車的位置進(jìn)行檢查校核,只有這三者之間都處于同一線內(nèi),才可對(duì)混凝土蓋板層進(jìn)行鉆孔,然后將孔口管進(jìn)行埋設(shè)。
(二)壓水試驗(yàn)
在進(jìn)行灌漿施工時(shí),為了能夠?qū)︺@孔巖石的實(shí)際滲透情況進(jìn)行全面的了解和掌握,壓水試驗(yàn)在灌漿施工正式進(jìn)行之前是必不可少的。壓水試驗(yàn)也就是利用水的壓力對(duì)壓水量與壓水時(shí)間的關(guān)系進(jìn)行分析,并且通過特定的計(jì)算方式將巖石的壓水特性計(jì)算出來,然后對(duì)比壓水特性,將巖石的具體滲漏情況進(jìn)行有效地分析。
壓水試驗(yàn)?zāi)K的主要功能:系統(tǒng)將實(shí)時(shí)測量的壓力、流量等信號(hào)顯示并打印,根據(jù)灌漿規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)自動(dòng)判斷試驗(yàn)是否結(jié)束,試驗(yàn)結(jié)束后根據(jù)需要打印壓水曲線。
壓水試驗(yàn)開始時(shí),需要輸入的施工參數(shù):部位、排序號(hào)、孔號(hào)、孔口高程、設(shè)計(jì)孔深、孔徑、段位、壓水實(shí)驗(yàn)開始時(shí)間、初始?jí)毫?、壓水模式(單點(diǎn)法還是五點(diǎn)法)。壓水試驗(yàn)中需要測量的物理信號(hào):實(shí)際壓力和實(shí)際流量,同時(shí)由實(shí)測的壓力和流量傳感器算出累計(jì)量和呂榮值。
(三)智能灌漿施工
智能灌漿技術(shù)在水利工程大壩施工過程中需要對(duì)灌漿方式以及灌漿順序進(jìn)行合理的選擇。通常情況下,主要有純壓式灌漿和循環(huán)式灌漿這兩種灌漿方式,手純壓式灌漿主要是指對(duì)鉆孔或者是巖石裂縫進(jìn)行灌漿時(shí),只是單純的把漿液灌入其中,不涉及到使?jié){液返回地面然后進(jìn)行循環(huán),因此,在大裂縫的巖層中比較適合這種灌漿方式??卓谘h(huán)和孔內(nèi)循環(huán)都屬于循環(huán)式灌漿,采用這種灌漿方式能夠在一定程度上使?jié){液始終都能維持流動(dòng)狀態(tài),因此可以將顆粒沉淀明顯減少,而灌漿質(zhì)量也能夠不斷提高。
四、智能灌漿技術(shù)在水利水電工程大壩施工中的具體應(yīng)用
福建長泰枋洋水利樞紐的智能灌漿系統(tǒng)利用人工智能、大數(shù)據(jù)、工業(yè)5G等新興技術(shù),通過三維地質(zhì)建模、灌漿過程信息收集和地質(zhì)與施工多維信息系統(tǒng),對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析研判,制定不同地層條件下的灌漿最優(yōu)施工方案,讓灌漿參數(shù)精準(zhǔn)適應(yīng)不同地質(zhì)條件。同時(shí),通過自動(dòng)化和人工智能減少灌漿過程中的人為干預(yù),從而精準(zhǔn)控制灌漿全過程(如圖一)。
(一)大吸漿量灌注技術(shù)
由于水利水電工程的性質(zhì)具有特殊性,所以在施工過程中非常容易受到各種外部環(huán)境因素的影響,特別是外部地質(zhì)情況對(duì)其影響非常大,不僅會(huì)使泥漿的凝結(jié)時(shí)間延長,而且會(huì)對(duì)其基礎(chǔ)底部帶來一定程度上的沖擊,使得施工成效不能得到有效地保證。因此,在實(shí)際的水利水電工程大壩施工過程中,需要對(duì)灌漿技術(shù)方法進(jìn)行正確的選擇,尤其是對(duì)泥漿的流動(dòng)進(jìn)行嚴(yán)格的控制,使其能在合理的范圍內(nèi)進(jìn)行流動(dòng),與此同時(shí),要不斷的增加灌漿量,采用限制吸漿的方式將泥漿流速進(jìn)行合理的控制,這樣在可以控制的范圍之內(nèi)就有助于泥漿的順利凝結(jié)。在對(duì)灌漿施工技術(shù)進(jìn)行實(shí)際操作時(shí),需要進(jìn)合理的控制與調(diào)整泥漿組分與水灰比例,并對(duì)外加劑的填入方式進(jìn)行適當(dāng)?shù)母?,進(jìn)而對(duì)泥漿的凝結(jié)速度進(jìn)行有效地控制。除此之外,還可以對(duì)間歇灌注方法進(jìn)行嘗試,把控灌漿的全過程,一般情況下控制在2~6小時(shí)的間隔時(shí)間比較適宜,當(dāng)其達(dá)到相應(yīng)的凝固強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)后,再進(jìn)行掃孔并且要重復(fù)進(jìn)行灌注。
(二)漏水通道灌漿技術(shù)
水利水電工程大壩施工不僅難度大而且也比較復(fù)雜,在施工過程中外部地質(zhì)條件對(duì)其影響非常大,還極有可能出現(xiàn)多種不可控的因素,引發(fā)一系列的安全問題,比如會(huì)出現(xiàn)漏水或者滲水問題等。所以在實(shí)際的施工過程中需要對(duì)漏水結(jié)構(gòu)進(jìn)行破壞,使其能夠在原有的位置灌漿,這時(shí)就需要采用爆破施工方法進(jìn)行施工。但是爆破施工方式對(duì)于其他部位的工程施工質(zhì)量會(huì)產(chǎn)生一定程度上的影響,進(jìn)而會(huì)加大整體的施工難度,此外,這種施工方式還會(huì)產(chǎn)生非常高的成本。在這樣的背景下,就可以嘗試應(yīng)用膜袋關(guān)鍵技術(shù),用尼龍袋、聚丙烯材質(zhì)袋等填充配料,進(jìn)行灌漿堵漏。在對(duì)填充配料進(jìn)行選擇時(shí),采用大粒徑砂礫石就是最佳的選擇,在實(shí)際的操作過程中配合使用雙槳灌漿技術(shù),這樣既能使不同管道所灌入的泥漿和速凝劑在混合器內(nèi)進(jìn)行充分混合,進(jìn)而同時(shí)流入灌注區(qū) ,使其防滲防漏效果能夠被強(qiáng)化,進(jìn)而對(duì)漏水點(diǎn)能夠有效控制。
(三)接縫灌漿施工技術(shù)
在實(shí)際的灌漿技術(shù)應(yīng)用過程中,需要對(duì)壩體施工的具體要求進(jìn)行綜合性的考量,尤其要注意壩體接縫灌漿的水泥組分以及數(shù)你化學(xué)指標(biāo)(如圖一和圖二),在其合理的范圍內(nèi)進(jìn)行使用,進(jìn)而能夠選擇出更具針對(duì)性的灌漿技術(shù),以確保整體的施工質(zhì)量。
五、結(jié)束語
綜上所述,水利水電工程作為一項(xiàng)民生工程,其工程施工質(zhì)量對(duì)于水利水電事業(yè)的發(fā)展以及國家社會(huì)的長治久安緊密相連,而且還對(duì)國家的整體能源結(jié)構(gòu)有著一定程度上的影響?,F(xiàn)階段我國的水利水電工程項(xiàng)目建設(shè)不僅在規(guī)模上不斷的擴(kuò)大,而且還提出了更高的要求,尤其是提高了對(duì)大壩整體施工的要求,使得大壩施工的防滲性能更強(qiáng),防震效果也要不斷的加強(qiáng),為此就需要科學(xué)合理的應(yīng)用灌漿技術(shù)。長泰枋洋水利樞紐工程智能灌漿技術(shù)瞄準(zhǔn)國家信息化融合創(chuàng)新的戰(zhàn)略要求,契合行業(yè)工程數(shù)字化、智能化的發(fā)展方向,對(duì)灌漿隱蔽工程的質(zhì)量保證、改善作業(yè)人員工作條件、提高工作效率、節(jié)約資源和降本增效具有重要意義。
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