浅谈水利工程灌浆施工万雅娴

浅谈水利工程灌浆施工万雅娴

万雅娴

宁夏水利水电工程咨询公司宁夏银川750002

摘要：水利工程灌浆施工是一项较为复杂的工序，要顺利完成灌浆施工工作，就必须对灌浆的材料、灌浆的方法等进行细致的分析研究，再根据实际的工程需要对材料和施工工艺进行科学的调整。这样才能保证灌浆施工的质量，才能保证整个水利工程的质量。

关键词：水利工程；灌浆施工

引言：灌浆施工过程是一个复杂的系统工程，灌浆质量的好坏直接影响水利工程的成败。由于灌浆工程属隐蔽性工程，情况复杂，千差万别，灌浆材料和施工种类较多，在灌浆施工技术应用到水利工程中时，应根据工程的实际情况采取正确的材料和方法，并在施工过程中逐步了解地质条件和灌浆效果，在灌浆过程中进一步修改、补充和完善灌浆工艺，以保证水利工程的整体施工质量。

1灌浆材料

1.1水泥灌浆

水泥灌浆具有胶凝性好、结石强度高、施工方便、成本低等特点，因此在水利灌浆工程施工中得到了广泛的应用。为了保证工程的质量，要求用颗粒细、稳定性好、胶结性强、耐久性好的水泥作为灌浆水泥。主要用硅酸盐大坝水泥或普通硅酸盐水泥，当然如果情况特殊，也可采用特种水泥如抗酸水泥等。水泥的细度是决定灌浆效果的重要因素。灌浆的生效，要求水泥颗粒的粒径要小于裂隙宽度的1／3～1／5。因为细粒水泥的浆液较为稳定，不易沉淀分离，水化反应充分，强度高，胶结牢固，而且更易于灌入细小的裂缝。而如果裂隙较大，则可以掺入一些砂、粘土及拌煤灰等惰性材料。

1.2粘土灌浆

遇水能迅速分解，吸水膨胀并有一定的稳定性和粘结力的粘土，才符合灌浆粘性土的要求。灌浆用的粘土浆，一般将土料浸泡、搅拌、筛滤净化之后拌制而成。为改善浆液的胶结性能，提高结石强度，加速固结，且在水下也能继续凝固，帷幕灌浆，一般多采用水泥粘土浆，而较少用纯粘土浆。浆液的配比是根据帷幕的设计要求而定的。

1.3化学灌浆

化学灌浆以高分子为主要材料配制而成的溶液作为浆液，是一种新型的灌浆。化学浆液具有较好的防渗、堵漏和补强加固功能，常用的化学灌浆材料有环氧树脂、水玻璃、铬木素、甲凝、丙凝和聚氨院浆液等。但是，由于化学灌浆材料大多带有毒性，会污染环境，而且施工工艺复杂，价格也较贵，所以在使用上受到一定的限制。

2岩基灌浆

岩基灌浆有固结灌浆、帷幕灌浆和接触灌浆这三类。固结灌浆涉及的平面范围大，孔深一般在5-10m之间。其目的是将坝基裂隙岩石胶结起来，以提高其整体性、均匀性和承载能力。帷幕灌浆是在坝基偏上游部位进行1～3排深孔灌浆，充填和胶结裂隙，构成一道不透水的帐幕，可以减少坝基渗漏，并降低坝底扬压力。为加强结合，提高坝体的抗滑稳定性，防止岩面集中渗漏并增加岩基表面的固结强度，一般采用接触灌浆，即在坝体与岩基的结合面上进行灌浆。灌浆施工一般可以分为钻孔、冲洗、压水试验、灌浆四个工序。

2.1钻孔

灌浆孔一般用回转式钻机钻成，孔深小于10m的，也可用风钻或架钻进行。

因为钻孔的质量直接影响着灌浆的质量，因此，为保证灌浆的质量，就要确保孔向、扎深的设计符合要求，保证钻径上下均匀，孔壁平整，这样可以使灌浆塞易于卡紧，而且在灌浆时不会产生返浆。而且如果钻孔的岩粉细屑少，就可以减少堵塞孔壁裂隙的情况。而钻孔方向不能偏斜，钻孔深度也要达到标准，否则帷幕灌浆可能会出现缺口，留下漏水通道，会大大降低防渗的效果。

2.2冲洗

因为钻孔后会有岩粉残留在孔底和孔壁上，因此为了保证灌浆的质量，必须对岩层裂隙和孔洞进行冲洗，把岩粉冲出孔外。冲洗顺序应是先冲洗钻孔，再冲洗岩层裂缝。为了提高冲洗效率和质量，可以用压力水冲洗。如用压力水和压缩空气轮流冲洗或混合冲洗。在冲洗时，应该注意把冲洗的压力控制在同孔段灌浆压力的80％左右，尽量避免引起裂缝扩张和岩层的松动、变形，钻孔冲洗装置如图1所示。

一般来说，为了让孔内回水的流速可以有效的将留在孔内的岩粉冲洗干净，可以采用风、水联合冲洗或由导管通入大流量水流从孔底向孔外冲洗的方法。当地下水位高时，也可使用扬水冲洗，即将钻孔敞口而将通气管宜插孔底，压入高压空气，顺利实现清洗工作。而在冲洗岩层裂缝时，可以采用单孔和群孔冲洗这两种方法。单孔冲洗，可以将充填挤到灌浆范围以外或沿裂隙冲出地面。而群孔冲洗是同时对几个孔压入水或气，使孔间裂隙中的充填物从敞口孔中带出地面。为了提高冲洗效果，可在冲洗液中加入适量化学药物如碳酸钠、氢氧化钠、碳酸氢铀等，以促进泥质充填物的溶解。

2.3压水试验

为了给岩基灌浆的施工设计提供必要的依据，可通过单位吸水率的测定来了解岩层的渗透性能，即在灌浆前进行压水试验。而在灌浆后，也可以通过压水试验，检查灌浆的质量和效果。

3灌浆施工

3.1灌浆方法

以灌浆时浆液是否部分返回地面和重复使用为依据，灌浆方法可以分为纯压式和循环式两种。

纯压式设备简单，操作方便，只需采用单根灌浆管，在浆液压入钻孔后，完成在间缝隙的扩散，但其浆液流速小，如果灌浆材料是粒状，则会容易产生沉淀并堵塞岩隙和管道，影响灌浆质量。在吸浆量大，有大裂隙存在和孔深不超过12～15m，以及化学浆材都是稀溶液，中途沉淀情况较少的情况下，一般都采用纯压法。而循环式灌浆法则多用于水泥和粘土灌浆，就是把浆液压入钻孔后，让一部分进入岩隙，另一部分则由回浆管返回拌浆筒中搅拌后再用。使用这种方法可根据进浆与回浆浆液的比重差值，判断岩层吸浆情况．而且浆液始终保持循环流动不沉淀，撵浆效果也比较好。

而按照灌浆顺序，灌浆方法又可分为四种：全孔一次溜浆法、自上而下分段灌浆法、自下而上分段灌浆法和综合灌浆法。

①全孔一次灌浆法。这种方法施工简单，就是将灌浆孔一次钻至全深，灌浆塞置于孔口，一次完成全孔灌浆。但这种方法的灌浆效果较差，使用范围也较窄，仅适于孔深不超过lOm、岩隙少、透水性不大的情况。

②自上而下分段灌浆法。就是将孔深分为段长3～5m的若干段，自上而下钻一段灌一段。在上一段浆液凝固后再钻并灌下一段。如此反复，直至完成。如果地质条件差、岩层破碎、竖向节理裂隙发育，而且灌浆质量要求较高，就采用这种方法。这种灌浆方法可以根据段深的加大，不断地增加灌浆压力，提高灌浆质量，而且当上部灌实后形成完整结石后，在灌下部时，地面也不会冒浆，岩层不会被抬动。此外，采用分段钻灌，进行分段压水试验，更有利于判断各段灌浆质量。但是由于钻机移动次数较多，钻孔工作量大，持凝时间长，所以工作效率低。

③自下而上分段灌浆法。即一次将孔钻至全深，然后自下而上逐段灌浆。这种方法工作量小，施工简便、工效高，但是使用时有所限制，如当上部岩隙多，地层易松动，易冒浆时，就不宜使用，只有当岩层较完整，裂隙少或岩层倾角小于地面且不易留浆时才采用。

④综合灌浆法。实际工作中，岩层多是上部裂隙多而下部完整。因此，在实际工作中可以根据施工的现场情况，兼取以上两法的优点，即上部采用自上而下、下部采用自下而上的钻灌方法。

3.2灌浆压力

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工业泵曲轴断裂原因及其改进方式研究

赵晓强

石家庄工业泵厂有限公司河北石家庄050100

摘要：工业泵曲轴在实际生产生活中的应用范围都是十分广泛的。近年来随着科学技术的不断完善，工业泵曲轴在研发中对于材质及使用性能上均有所改进，对于任何一个行业而言不断创新都是大势所趋，然而在实际应用当中总是会出现很多弊端问题，比如在工业泵使用过程中发现曲轴容易出现断裂，一旦曲轴出现问题就会影响整个工业泵的安全运行，基于此本文着重从工业泵曲轴的外部组成结构以及内部材质的化学成份进行探讨曲轴断裂的主要原因，并提出相应的改进措施。

关键词：工业泵；曲轴断裂；改进方式

引言：由于工业泵自身在正常运行当中需要承载着巨大的负荷，需要在错综复杂的环境下完成相互弯曲相互扭转的协调动作，其运行速度极快。因此对某些特定的部位由于外力的冲击极容易造成表面的断裂，比如像轴径部分和曲柄之间源于同时运行自身承受力过大，因而要求在工业应用上应该增加曲轴自身的承载强度。从而确保在高速作业的情况下尽量避免类似断裂情况的发生，本文也将对工业泵曲轴发生断裂的原因进行浅析，并提出相应改进的方法。

一、工业泵曲轴断裂的原因分析

（一）工业泵曲轴结构简单分析

工业泵曲轴由于外部组成结构较为简单，一般来说对于一个普通的曲轴其包含两个组成部分：一个是轴径；另一个就是曲柄，整个曲轴能够完成高度的运转工作与二者之间的协调工作是息息相关的。因而在设计最初设计师在对轴径与曲轴的连接点处的安排上，选择将其设计成圆角，考虑到其运行速度之快，防止出现断裂。通过对实际曲轴半径的计算中发现，曲轴圆角半径值与原始值比偏小，因而诱发断裂。

（二）工业泵曲轴相关化学成份分析

工业泵曲轴相关化学成份在其内部属于时常发生变化，并且也包含大多数的化学元素分数的变化，对材料做出相应的有效处理之后，发现在性能上有明显的变化，并且对发生断裂的材料进行相应的检测。发现其组成的化学成分无明显差异，未发现导致断裂的因素。

（三）相关工艺处理分析

通过对断裂的轴承进行相应的检测，通过相应数据结果分析发现，如果锻造及轧制两大工艺上的处理方式不正确，就会在锻造的轴承中残留下许多内部组织上的漏洞及缺失。如果这种危险成分组织不及早进行解决就会对整个轴承组成零件受到严重的损伤，减缓该部件在实际应用中的有效果。通过对其微观组织成分分析发现期内部铁元素的硬度和强度值都较低，因而该曲轴的力学性能较弱，从而导致曲轴发生断裂。

二、工业泵曲轴断裂改进方法

（一）工业泵曲轴结构改进

由于工业泵曲轴在结构组成上存在一定的差异，因此基于曲轴圆角半径值偏小的问题，提出可以增加半径值与实际设计计算值相符，并且在加工处理过程中严格把控轴径表面原有的粗糙度，从而增加该圆角处更大的集中用力的使用几率。

（二）相关工艺处理改进

通过对工业泵曲轴断裂在工艺上的分析，需要对现有材料进行合理的利用以及价值的提升。因而可以改变原有加工的流程，从而更合理的完善每一步的加工细节流程，进而增加曲轴的力学使用性能。由于曲轴自身形状结构具有复杂性及材质硬度特殊性等原因，因而在其工艺锻造过程中可以选择采用水油双介质淬火工艺法进行加工效果会最佳[1]。从而在某种程度上减少在实际应用中断裂情况的发生。

总结：通过原文对工业泵曲轴断裂原因的分析，并提出相应的改进措施，（1）曲轴圆角半径值与原始值比偏小，因而诱发断裂。因此提出增加圆角半径值，并且需要降低曲轴表面的粗糙度。（2）由于在断裂轴承的材质中发现特殊的铁素体，降低自身强度，因而建议采用水油双介质淬火工艺法，提高轴承结构的整体力学性能，有效减少断裂的发生。

参考文献：

[1].“第二届工业泵用户调查（国内外泵10大用户满意品牌评选）”活动——暨《工业泵选用指南》一书出版发行[J].通用机械，2018（03）：45-46.