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灌浆施工自动化在工程实践中的应用探讨


1 钻孔自动记录系统 钻孔工序在灌浆工程中是首先进行的,钻孔过程中所获得的信息是指导随后进行灌 浆的重要资料和依据;钻孔工序所消耗的工时在灌浆工程中占有很大的比重。因此国内 外一直都致力于钻孔机具和钻孔方法的持续改进,努力提高钻孔施工效率。 近一二十年,欧美国家将计算机技术和信息技术引入钻孔设备中,开发了钻孔自动 记录系统,并已经投入了实用。法国和意大利工程师设计和研制的钻孔参数记录仪,是 将各种传感器安装到钻孔机械上,计算机对传感器传回的信号进行处理运算,然后输出 各种技术数据,包括:回转速度、钻进压力、扭矩、钻进速率,循环液漏失情况等。有 的系统的还可对获得的技术数据与已有的勘探和灌浆资料进行比较,加工处理得出地层 的岩性、风化程度、裂隙发育状况和渗漏程度等,甚至对应当采取的灌浆措施、灌浆参 数提出建议,从而大大提高了灌浆施工的预见性、科学性。 我国的灌浆施工中尚未见使用这样的技术。 2 灌浆自动记录 灌浆施工记录是记载灌浆过程参数的凭证,是评价判断灌浆质量的重要依据之一, 同时又是计量灌浆工程量进行经济结算的依据。而这些参数的测量和记录又极易受到人 为因素的影响。运用电子计算机对灌浆过程中的技术参数进行自动采集和记录,以及按 设定程序对灌浆过程进行自动控制的技术,上世纪七八十年代在发达国家已经开始应用。 我国从 1985 年开始将灌浆自动记录仪和灌浆自动控制技术列入国家 “六五” 、 “七五” 科技攻关任务,1987 年 2 月由中国水利水电基础工程局科研所和天津大学电力及自动化 工程系合作研制的我国第一台灌浆自动记录仪通过科技成果鉴定。我国研制和使用灌浆 自动记录仪虽然起步较晚,但起点较高,进步很快,目前我国已有几家单位能够生产满 足施工要求的灌浆自动记录仪,相反国外的多种记录仪虽然性能很好,但都不太适用我 国习用的循环式灌浆的特点,价格也很昂贵。 1 1994 年颁布的《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》SL62-1994 首次规定“灌浆工 程宜使用测记灌浆压力、注入率等施工参数的自动记录仪” 。2001 年《水工建筑物水泥灌 浆施工技术规范》DL/T5148-2001 规定“重要工程的帷幕灌浆和高压固结灌浆,应使用灌 浆自动记录仪” 。 2.1 灌浆自动记录仪的类型 在灌浆工序中对最终灌浆质量有影响的施工参数很多,但影响最大和最直接的是灌 浆时间、灌浆压力、注入率、浆液密度、地面抬动等,它们各自对灌浆质量的影响和管 理的难度见表 2-9-1。 表 2-9-1 影响灌浆质量的主要施工参数 参数 名称 对灌浆质量的影响 及影响程度 纯灌时间、达到结束条件的持续时间 的长短反映灌浆过程是否符合规程要求。 灌浆过程延 续的时间 时间过短可能导致灌浆不足。 时间有时 (如 压水试验)也是结算的依据。对灌浆质量 影响很大。 时间(时刻)也是其它参变数的位置 坐标 压力过低使得注入量减少,灌浆不足。 可由操作者的调 压力 灌浆能量的 来源 压力过高引起地层及建筑物破坏。压力的 大小也决定或影响注入率的大小和灌浆时 间的长短。对灌浆质量影响很大 注入 率 灌浆材料消 耗的反映 注入率大小应与灌浆压力协调控制, 当大则大,当小则小。注入率决定注入量, 注入量是进行工程结算的依据。对灌浆质 节随时改变,发 生差错的可能性 最大 可能加大或缩小 注入率 较简单 可能缩短实际灌 浆时间 人工记录 发生差错的 可能性 自动记 录的复 杂性 物理意义 时间 简单 较复杂 2 量影响很大 水灰比的大小应符合设计要求或与注 浆液 密度 施工

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