理论研究与探讨

打造中国灌浆的升级版

夏可风

(中国水电基础局有限公司)

1 问题的提出

国家经济社会在经过多年的高速发展以后，已经进入了一个中高速发展的“新常态”。新常态的特点是，不再单纯追求GDP的快速增长，而是更加重视协调、均衡、可持续发展和环保，要求工业结构和技术逐步转变扩张型的发展模式，提倡以创新驱动发展，强调节能减排、提质增效，倡导发展“互联网+”产业，提出了《中国制造2025》规划。

经济社会和科学技术在发展、在转型，可是水利水电行业灌浆技术的现状却落后于形势；几十年来，钻孔、灌浆工艺没有大的变化，效率没有明显提高，大多数工程质量没有改善，能源材料浪费惊人，劳动强度仍然很大；基于计算机技术的灌浆记录仪已经普及，但是道高一尺魔高一丈，篡改仪器或利用仪器作弊几成公开秘密；个别灌浆工程虽然试验性地应用了互联网技术、信息技术，但由于数据来源失真，其结果也成笑话；不少“验收合格”的工程蓄水后渗漏严重，不得不大量补灌。在一些工程上进行了新工艺、新工法的探索，但总体来说，创新力度不大，成果不多。与此同时，大量的灌浆施工单位长期靠低价中标，只能在生存线上挣扎，根本缺乏创新的动力和资源，有的甚至不得不依靠编造假数据来骗取工程费，战战兢兢地打发时光。还有我国水电灌浆工地较普遍地实行两班制作业，每天工作12小时，工人极度疲劳，与三班制比较对提高工效毫无益处，完全是为了多开工资留住工人，同时也减少临建费用。

严肃地说，目前灌浆界的情况是不正常的，是不可持续和不应当持续的，是发展中的一个特殊阶段，现在到了应该变革的时候了。无论从工程技术层面还是从社会学层面都需要打造中国灌浆的升级版。

2 中国灌浆升级版的含义

制造业发展的路径是：手工劳动→机械化→自动化→信息化→智能化。但是我国钻孔灌浆施工基本上还停留在半机械化水平，而邻国日本早在20世纪80年代就进行过自动化灌浆。

在此基础上，笔者认为中国灌浆升级版的含义（或者说应满足的要求）有以下几点：

（1）由半机械化过渡到机械化和自动化，小工程应当实现机械化、半自动化，大工程应当实现自动化。

（2）实现钻孔灌浆数据的自动采集、传输、处理和反馈，也就是信息化。

（3）实现灌浆工艺的精细化。所谓“精”，一是简，现在灌浆工艺总的来说还太复杂，不利于自动化、信息化；二是真，工艺参数和形成的数据要真实，真实或者诚实是灌浆的生命，没有真实，灌浆必然失败（那种投入了大量资源获得的“成功”其实也是失败）。所谓“细”，就是有针对性，灌浆参数充分与地质信息挂钩，随地质信息变化而调整。

由上可知，本文所言灌浆升级版实际上仅仅是欧美日二三十年以来的水平，仍然低于他们当前的水平。

3 实现灌浆升级版的条件

为了满足灌浆升级版的要求，技术上应当具备以下条件：

（1）硬件部分。主要包括钻机、灌浆泵、浆液拌制与输送系统、记录仪、数据传输及处理系统等。

1）钻机。目前我国常用的岩芯钻机是半机械化的，人力移动钻机，手工接卸钻杆，人工感知孔底状况，只有钻进的时候可以依靠液压推进，工人操作控制。国产的多数潜孔钻机也比较简陋，钻机移动、钻杆接卸需要人力，高档的潜孔钻机可以做到较高程度的机械化。发达国家的岩芯钻机可以做到履带自行、机械接卸钻杆，装有传感器感知孔底情况，钻孔参数记录仪记录钻进参数。

2）灌浆泵。我国常用高压柱塞泵，定排量（或分若干档），不定压力。西方发达国家使用液力变矩泵，定压力，调节排量，便于实施自动化灌浆。

3）浆液拌制与输送系统。我国大型工程灌浆，已普遍实行浆液集中拌制输送。

4）记录仪。我国已普遍推广应用灌浆记录仪，记录仪的结构功能适应国内灌浆技术要求，比国外复杂。

5）数据传输及处理系统。可采用有线传输，或有线结合无线传输，几个工程试验性应用情况尚好。

钻机的现代化主要是有利于减轻钻孔工序劳动强度和不间断地准确获取孔中的信息，孔中信息的获取有利于有针对性地选择灌浆参数。不同的灌浆泵都可以实现灌浆自动化，但技术有难易之分，成本有高低之别。但只要有需求，上述国外先进的钻机和灌浆泵我国机械制造厂目前都有能力制造出来。其他的条件也应可以满足要求。

20世纪90年代，在国家“七五”科技攻关中，笔者所在的中国水电基础局科研所与天津大学自动化工程系合作进行了自动化灌浆的研究与试验，使用当时的常规钻灌机械，灌浆程序执行《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》（DL/T 5148—1994）的压水、灌浆、变浆、结束条件等，试验包括从压水试验到灌浆结束的阶段，由于经费的限制浆液拌制和输送阶段技术相对简单予以省略，该项目不仅在实验室内获得了成功，而且在清江隔河岩水电站帷幕灌浆施工中进行了实用演示，成果通过了专家鉴定。当初尚且能够做到，如今各方面的技术水平不可同日而语。因此实行灌浆升级版的硬件条件在技术上应不成问题。

至于从经济上考量，今天比过去更有利、更迫切：先进的设备过去要进口，今天都可以国产；过去人力很便宜，今天不再廉价；过去工人可以接受繁重的劳动，今天难以忍受；由此，向机械化、自动化，直至信息化、智能化发展，乃必由之路。

（2）软件部分。主要包括计算机程序和灌浆规范。我国计算机程序工程师或教授可以编制出任何复杂的程序，灌浆作业程序并不属于最复杂的，而且如果采用单一比级的浆液的话，程序更为简单。

灌浆规范更不是灌浆机械化、自动化的障碍，我国2014版水利行业灌浆规范、2012版电力行业灌浆规范工艺要求都比1994版灌浆规范简化，而且留了充分的余地，可以满足更便于进行自动化作业的自下而上灌浆、纯圧式灌浆、单一配比浆液灌浆等。

（3）适宜的工程。灌浆自动化不适用于小而分散是工程，大型水电站、水库具有灌浆工程量10万m、几十万m，适宜于投入资源，组织自动化施工。我国目前还有一些这样的工程，但也不多了，机不可失时不再来。

4 实现我国灌浆升级版的其他问题和建议

实现我国灌浆升级版虽然技术上条件基本具备，但还有其他问题需要解决。

（1）我国灌浆升级版不是国外技术的翻版，而应当适合中国国情和中国特色。这主要是：不追求顶尖技术，不为自动化而自动化，以实用为目的；对西方灌浆技术要去粗取精去伪存真消化吸收，以灌浆效果为检验标准。

（2）要扭转一些人轻视灌浆工程的观念。笔者就听到有些人说，灌浆很简单，设备不大，技术不复杂，谁都能干，无论给多少价都能挣钱。这是一种不懂得灌浆的十分错误的看法。在这样的人的主持下，灌浆必定失败无疑。有的人吃了亏获得了教训，可惜还不断地有人在花钱买教训。

（3）要改进灌浆工程的管理模式。这是一篇大文章，这里阐述其要点如下：

1）要改革灌浆工程量的计量方法。大量实践证明，单纯以注入量作为灌浆工程量的计量与支付单位是不适宜的，有害的，它是我国近一二十年来灌浆工程数据大面积失真的根源，也是阻碍以节能减耗增效为目的的技术改进活动的杀手，如果不改变这一方式，一切技术进步都不可能或是徒劳。

另外灌浆工程以低价中标的游戏规则是不适宜的，承包商有形的损失总要在无形中找回来。与其默认潜规则，不如鼓励透明化。

自动化技术是基于信任的技术，如果原始数据失真，就会差之毫厘失之千里。

2）要优选施工队伍。近一些年来，笔者看到有些十分重要的灌浆工程，却不是一流的队伍在施工，施工过程中和蓄水后问题百出，付出了很大的代价。

3）改革灌浆工程监理制度。监理制度的初衷是好的，但近许多年来，监理制度基本失效，监理形同“稻草人”。对于灌浆工程中的违规、弄虚作假，大多数监理不会管、管不住，或不想管，对于施工单位的一些改进创新举措，却常常管死。一些工程施工缺陷或质量事故发生以后，监理工程师不但本人不检讨责任，反而成了质量缺陷或事故的“辩护律师”。

建议研究试行以下办法：一是取消监理，由施工单位负全责，很多施工单位的质量管理系统是严密的有效的，以前没有监理制，工作也干得很好。施工单位如果要想作弊，要对付不称职的监理很容易。现在出了问题监理倒成了挡箭牌。二是由业主直接监理。有些业主对监理也失去了信心，“还不如我们自己管”。笔者听到过这样的意见。三是提高对灌浆监理的要求。像国外一样，施工单位主要负责劳务组织，完全听从监理指挥，灌浆质量由监理单位负责。当然监理单位的费用也要提高，必要时灌浆监理可以单独招标。

（4）实践检验真理，发现真理，实现我国灌浆的升级版要经过充分的灌浆试验。虽说目前宏观条件基本具备，但需要解决的细节问题很多。由于我国的物质资源都是掌握在业主手中，笔者建议掌握大型工程的、有担当的业主联合有关单位，研究论证组织灌浆施工自动化的大型灌浆试验，试验内容要包括自动化技术和灌浆效果，通过试验取得经验，再在工程中推广应用，打造我国现代化灌浆的标杆。

5 结语

（1）国家经济社会发展已经进入“新常态”，灌浆施工技术应当告别往日的半机械化劳动密集型、资源消耗型，向自动化、信息化过渡，实现中国灌浆的升级版。

（2）经过二三十年的发展，我国实现灌浆施工机械化与自动化的条件基本成熟，国内的机械制造、电子技术、信息技术的发展为打造灌浆施工技术升级版的硬件软件需求提供了条件。

（3）我国水利水电行业相当一部分灌浆工程的管理体系，包括计量支付方式、监理制度等不符合灌浆工程的规律，鼓励了不正当竞争，制约了施工技术的发展，也导致了施工质量的下降，甚至质量事故的发生。实现我国灌浆技术的升级版要优先解决这一严重问题。

（4）虽然实现灌浆的升级版技术条件基本成熟，但由于我国对灌浆效果的严格要求，因此不能照搬国外的施工方法和套路，而应当通过充分的灌浆试验，论证研究创新，开辟中国灌浆自动化的新途径。