基礎(chǔ)灌漿施工技術(shù)在水利工程中的應(yīng)用

張小泉

（福建華城水利水電工程有限公司，福建泉州 362000）

基礎(chǔ)灌漿施工技術(shù)在水利工程中的應(yīng)用

張小泉

（福建華城水利水電工程有限公司，福建泉州 362000）

地基基礎(chǔ)處理屬于水利工程建設(shè)中的隱蔽工程，位置重要、情況復(fù)雜，其施工技術(shù)難度也比較高。本文以基礎(chǔ)灌漿技術(shù)為研究對(duì)象，結(jié)合灌漿施工技術(shù)的相關(guān)理論和實(shí)際案例，對(duì)基礎(chǔ)灌漿技術(shù)在水利工程施工中的應(yīng)用作了分析，旨在為提高水利工程整體質(zhì)量提供參考。

水利工程；基礎(chǔ)灌漿；應(yīng)用

在對(duì)水利工程基礎(chǔ)處理中，灌漿質(zhì)量的高低決定了工程是否安全可靠。但灌漿本身是一種復(fù)雜的工藝，沒有統(tǒng)一的工藝標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)在理論上，對(duì)灌漿的定義也沒有形成一個(gè)統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)。但該技術(shù)在水利工程建設(shè)中的應(yīng)用不僅能夠提高工程建設(shè)的施工質(zhì)量和水平，而且能夠有效地防止混凝土滲漏或滲水現(xiàn)象。由此可見，基礎(chǔ)灌漿技術(shù)在水利工程的應(yīng)用上有著廣闊的市場(chǎng)，加強(qiáng)對(duì)灌漿技術(shù)的研究也具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 灌漿工程的技術(shù)特點(diǎn)

灌漿的實(shí)質(zhì)就是填充地基中、結(jié)構(gòu)物混凝土中存在的裂縫，并提高地基的抗變形能力和承載強(qiáng)度。其施工技術(shù)具有以下特點(diǎn)：

a.灌漿技術(shù)在水利工程中的應(yīng)用，受工程目的和工程地質(zhì)條件的影響，其具體的施工方法也不盡相同。甚至可以說，幾乎不存在施工方法、施工參數(shù)完全相同的灌漿施工技術(shù)。因此在對(duì)地基處理前，必須要充分了解工程地質(zhì)狀況，為選擇合理的施工參數(shù)提供依據(jù)［1］。

b.灌漿工程要求其勘探試驗(yàn)圖。巖基中的帷幕灌漿先于施工作業(yè)進(jìn)行，施工工序環(huán)環(huán)相扣，前一道的施工往往是制定后一施工工序的依據(jù)，由此灌漿工程施工過程中，必須嚴(yán)格按照指定的施工工序進(jìn)行，不能隨意變更。

c.灌漿工程屬于隱蔽工程，其竣工驗(yàn)收工作是在工程完工后通過灌漿資料分析和檢查資料對(duì)灌漿質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)的，但灌漿工程自身的缺陷則是在工程使用過程中逐漸暴露出來的，并且往往難以補(bǔ)救。因此必須加強(qiáng)灌漿工程全過程的施工管理和監(jiān)理工作，提高施工質(zhì)量，為確保水利工程整體質(zhì)量奠定基礎(chǔ)。

2 灌漿技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用

2.1 工程概況

后坂村位于馬甲鎮(zhèn)東北方向，緊鄰玉葉、加錐兩山，南接就南村的五柱村民組，中間有一條大溪水流經(jīng)。后坂水庫正常蓄水位400m，相應(yīng)庫容43.12億m3，校核洪水位404m，總庫容45.8億m3。水庫以發(fā)電、防洪為主，兼顧其他。壩體兩岸呈不對(duì)稱開闊V形，壩址區(qū)位于半峽復(fù)式大背斜西翼的次級(jí)褶皺三友坪平緩向斜的東翼。巖層走向320°～340°，傾SW，傾角10°～18°，與河流斜交。壩址區(qū)主要的構(gòu)造形跡為斷層、裂隙、剪切帶等。

2.2 基礎(chǔ)灌漿

a.處理目的。為提高趾板區(qū)淺層巖體的防滲性能，施工中除采取加強(qiáng)壩基帷幕灌漿措施外，亦要求對(duì)大壩趾板及其后防滲板基巖進(jìn)行全面固結(jié)灌漿處理，以提高壩基淺層巖體的抗?jié)B性能，因此很大程度上講，大壩基礎(chǔ)固結(jié)灌漿的目的也是防滲，即：提高趾板建基面巖體的完整性；通過增加上部淺層巖體的防滲厚度，提高淺層巖體防滲能力［2］。

b.固結(jié)灌漿布置及主要設(shè)計(jì)參數(shù)。趾板固結(jié)灌漿孔一般為5排，其中3排為常規(guī)固結(jié)灌漿孔，2排為固結(jié)灌漿兼輔助帷幕孔，分別布置在帷幕上下游。固結(jié)灌漿采用梅花形布孔，一般排距1.5m，孔距2m；常規(guī)固結(jié)灌漿孔深7m，固結(jié)灌漿兼輔助帷幕孔深17m。防滲板固結(jié)灌漿孔間、排距2.5m×2.5m，梅花形布置，孔深一般5m。

c.主要施工技術(shù)要求。首先是施工順序。固結(jié)灌漿在趾板、防滲板混凝土達(dá)到70%設(shè)計(jì)強(qiáng)度后進(jìn)行，總體上采取由低處向高處推進(jìn)的方式進(jìn)行，各單元固結(jié)灌漿采用先灌注上下游邊排孔形成封閉條件，然后再灌注中間排和固結(jié)灌漿兼輔助帷幕孔，其中每排固結(jié)灌漿孔又按分序加密的原則分兩序進(jìn)行［3］。

其次是鉆孔?，F(xiàn)場(chǎng)固結(jié)灌漿鉆孔主要采用XY—2型地質(zhì)鉆機(jī)鉆進(jìn)，鉆孔孔徑56mm。

采用固結(jié)灌漿，“自上而下分段阻塞、孔內(nèi)循環(huán)灌漿法”施工，灌漿過程采用J31—B型多路灌漿自動(dòng)記錄儀記錄、控制，接觸段灌漿阻塞位置分別為：趾板接觸段灌漿一般阻塞在基巖面以上混凝土內(nèi)0.2m左右；防滲板接觸段灌漿一般自基巖面開始阻塞在巖體內(nèi)。

由于大壩趾板、防滲板厚度均較薄，其中趾板厚僅0.6～1.2m，防滲板厚0.3～0.5m，加之壩基巖層產(chǎn)狀平緩，巖溶洞穴及層間剪切帶、斷層及卸荷裂隙等地質(zhì)構(gòu)造較發(fā)育，巖體抗抬動(dòng)能力差。因此，防滲板Ⅰ、Ⅱ序孔灌漿壓力分別采用0.1MPa和0.2MPa。大壩趾板由于采取了全面錨桿加固措施，很大程度上提高了趾板及其下部巖體抗抬動(dòng)能力，因此灌漿壓力一般采用0.3～0.6MPa，深部最大灌漿壓力達(dá)1.0MPa。固結(jié)灌漿一般采用32.5級(jí)普通純水泥漿液灌注，漿液水灰比（重量比）采用3∶1、1∶1、0.8∶1、0.5∶1等4個(gè)等級(jí)，開灌水灰比一般采用3∶1。

d.固結(jié)灌漿效果分析。從大壩趾板、防滲板固結(jié)灌漿成果統(tǒng)計(jì)看，各部位灌漿吸漿量總體上較大，但隨孔序增加，灌漿單耗遞減迅速，說明壩基淺層巖體可灌性較好，同時(shí)固結(jié)灌漿已對(duì)淺層巖體起到了較好的充填、固結(jié)作用，灌漿效果良好。同時(shí)大壩趾板及其后防滲板灌后壓水檢查成果表明：各部位灌后壓水基巖透水率均小于3Lu，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求的趾板透水率q≤3Lu、防滲板透水率q≤5Lu檢查合格標(biāo)準(zhǔn)。

灌前、灌后物探測(cè)試成果對(duì)比分析表明：灌后基巖平均波速較灌前有所提高，由于灌前基巖平均波速已較高，因此灌后平均波速提高的幅度不大，但均達(dá)到了“灌后平均波速一般不小于3000m／s，95%的測(cè)點(diǎn)波速不小于3000m／s”的設(shè)計(jì)檢查合格標(biāo)準(zhǔn)［4］。

2.3 帷幕灌漿

a.基本思路。后坂水庫建于巖溶化程度較高、地質(zhì)條件復(fù)雜的石灰?guī)r地區(qū)，壩基及兩岸山體的巖溶防滲問題是工程建設(shè)的關(guān)鍵性技術(shù)難題之一，各設(shè)計(jì)階段均進(jìn)行了大量而深入的研究，在充分吸取清江流域巖溶化地層上新建的隔河巖、高壩洲、大龍?zhí)兜人姽こ處r溶防滲處理成功經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，根據(jù)工程壩基及兩岸山體巖溶發(fā)育特點(diǎn)和規(guī)律，確定工程防滲設(shè)計(jì)的基本思路為：在帷幕灌漿實(shí)施前，對(duì)帷幕軸線附近發(fā)育的巖溶洞穴進(jìn)行清理后回填低強(qiáng)度等級(jí)混凝土處理，使帷幕軸線附近巖溶化巖體基本達(dá)到 “變巖溶化巖體為裂隙性巖體”要求后，再通過帷幕灌漿使之達(dá)到設(shè)計(jì)防滲要求。

b.防滲帷幕設(shè)計(jì)方案。通過采取灌漿或混凝土回填等措施封堵巖溶洞穴、斷層、寬大裂隙、層間剪切帶、巖層層面以及其他長(zhǎng)大構(gòu)造面等可能的滲漏通道，控制壩基及兩岸山體滲流，減少滲漏量。同時(shí)提高軟弱夾層、巖溶洞穴軟弱充填物抗?jié)B透破壞能力。

雖然后坂水庫壩址區(qū)地質(zhì)條件復(fù)雜、巖溶化程度高，但壩基深部有防滲性能可靠的泥盆系寫經(jīng)寺組和志留系紗帽組砂頁巖相對(duì)隔水巖層出露，且順巖層走向，左岸在穿過鄒家溝后，相對(duì)隔水巖層出露高程達(dá)壩頂高程409.0m以上，右岸受F2斷層切割影響，相對(duì)隔水巖層出露高程出右壩肩后迅速上升到壩頂高程409.0m以上，工程防滲具備實(shí)現(xiàn)全封閉式防滲條件。因此，預(yù)計(jì)可研階段防滲設(shè)計(jì)方案采用 “壩基和兩岸山體均以泥盆系寫經(jīng)寺組砂頁巖為依托的全封閉式防滲方案”，防滲面積60m× 104m，帷幕工程量56m×104m。

c.主要施工技術(shù)要求。帷幕灌漿按先下游排、再上游排、后中間排的順序進(jìn)行，每排帷幕孔按分序加密的原則施工。帷幕灌漿鉆孔一般采用XY—2型地質(zhì)鉆機(jī)鉆進(jìn)，先導(dǎo)孔孔口段孔徑為φ91mm，以下各段為φ76mm；常規(guī)帷幕灌漿孔孔口段孔徑為φ76mm，以下各段為φ56mm；物探測(cè)試孔、質(zhì)量檢查孔孔徑為φ76mm。帷幕灌漿孔控制標(biāo)準(zhǔn)見下表。

鉆孔孔底最大允許偏差值表

d.壓水試驗(yàn)。常規(guī)帷幕灌漿孔壓水試驗(yàn)采用簡(jiǎn)易壓水法，先導(dǎo)孔、檢查孔壓水試驗(yàn)采用單點(diǎn)法。灌前壓水試驗(yàn)壓力一般采用80%相應(yīng)灌漿段起始灌漿壓力，但超過1.0MPa時(shí)按1.0MPa控制；灌后壓水試驗(yàn)壓力采用80%周邊帷幕灌漿孔相應(yīng)段次最大灌漿壓力，但超過2.0MPa時(shí)按2.0MPa控制。

灌后壓水試驗(yàn)、物探測(cè)試、孔內(nèi)攝像及室內(nèi)試驗(yàn)證明：采用高壓灌漿可使基巖整體性得到較大提高，幕體滲透性滿足設(shè)計(jì)要求，平均透水率不超過3Lu，防滲帷幕穩(wěn)定可靠。

3 結(jié) 語

做好水利工程基礎(chǔ)處理工作，對(duì)于確保工程安全至關(guān)重要。灌漿作為其中的一項(xiàng)最常用的技術(shù)措施，仍然需要結(jié)合實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)不斷進(jìn)行創(chuàng)新。由于水利工程基礎(chǔ)地質(zhì)條件多變，灌漿的目的要求也各不相同，因此不能完全套用類似工程的灌漿技術(shù)，需要工程技術(shù)人員結(jié)合工程的具體情況制定本工程的施工技術(shù)要求。隨著科技的發(fā)展，水利水電工程施工領(lǐng)域也應(yīng)當(dāng)注重灌漿工作的多變性和靈活性，不斷積累經(jīng)驗(yàn)，開發(fā)和應(yīng)用新技術(shù)，為最大限度地發(fā)揮水利工程的社會(huì)效益提供技術(shù)支持?！?/p>

［1］ 戚會(huì)華，陳敏衛(wèi).在水利施工中基礎(chǔ)灌漿的技術(shù)探討［J］.科技與企業(yè)，2013（5）.

［2］ 宋書威.關(guān)于水利工程基礎(chǔ)灌漿施工技術(shù)［J］.科技與企業(yè)，2012（9）.

［3］ 韓良鳳.淺談對(duì)水利工程基礎(chǔ)灌漿施工技術(shù)探討［J］.科技與企業(yè)，2012（22）.

［4］ 肖鑫，賈秋宇.基礎(chǔ)灌漿施工技術(shù)在水利工程中的應(yīng)用［J］.中國高新技術(shù)企業(yè)，2014（18）.

App lication of foundation grouting construction technology in water conservancy project

ZHANG Xiaoquan
（Fujian Huacheng Water Conservancy and Hydropower Engineering Co.，Ltd.，Quanzhou 362000，China）

Foundation treatmentbelongs to hidden project in water conservancy project construction，which is characterized by important position，complex condition and higher construction technology difficulty.In the paper，foundation grouting technology is regarded as the research object，and relevant theory and practical case of grouting construction technology are combined.Application of foundation grouting technology in water conservancy engineering construction is analyzed aiming at providing reference for improving overall quality ofwater conservancy project.

water conservancy project；foundation grouting；application

TV543

A

1673-8241（2015）08-0022-03

10.16617／j.cnki.11-5543／TK.2015.08.010