水電站廠房基礎固結(jié)灌漿施工技術分析

張歡

（貴州水利實業(yè)有限公司 貴州貴陽 550000）

1 引言

水利工程建設是關系到國計民生的一項重要基礎設施建設，對于促進國民經(jīng)濟持續(xù)健康發(fā)展，減少碳排放工作推進有著舉足輕重的作用。水工建筑物的所有動、靜荷載最終都要傳遞、作用到基礎上，由基礎提供相應反作用力抵消上述荷載維持水工建筑的平衡穩(wěn)定。水工建筑物對地基基礎的基本要求是：具有足夠的強度、搞滲性、耐久性、整體性和均一性。

2 固結(jié)灌漿施工技術

固結(jié)灌漿是指通過鉆孔、預埋管路或其他方式，利用灌漿泵提供的壓力，把具有膠凝性質(zhì)的材料和摻和物與水攪拌混合的漿液或化學溶液壓灌入巖石、土層中的裂隙、洞穴或混凝土的裂縫、接縫內(nèi)，以達到加固基礎的技術措施。

固結(jié)灌漿施工技術的應用方式是，結(jié)合工程實際情況對漿液進行配合比設計，然后對漿液施加一定的壓力，通過鉆孔，將漿液送入巖石裂縫中，當漿液固結(jié)后，就會發(fā)生膠結(jié)硬化。通過應用固結(jié)灌漿施工技術，能夠有效提升巖石的抗?jié)B性能和穩(wěn)定性。在固結(jié)灌漿施工的應用過程中，水泥漿液是主要施工材料，通過對壩基進行固結(jié)灌漿施工，能夠有效提升巖體的抗變形能力

3 水電站廠房工程概況

某水利樞紐工程是由攔河壩、開關樓、電站廠房等組成，為中型水庫。大壩為混凝土重力壩，大壩壩頂高程為572m，大壩高75m，在水庫正常蓄水位為568m，校核洪水位為570m，死水位為540m，總庫容0.78億m3，防洪調(diào)節(jié)庫容為0.12億m3，興利庫容為0.41億m3，電站的總裝機容量為165MW。根據(jù)設計方案，電站廠房為河床式，布置在右岸近岸側(cè)，五孔溢流表孔布置在左側(cè)河床，消力池水躍消能布置在下游。根據(jù)對該水電站進行現(xiàn)場勘察和地勘資料顯示，廠房地基為風化軟弱巖體，按要求應采用水泥固結(jié)灌漿施工技術，提升基礎承載力水平。

4 水電站廠房基礎固結(jié)灌漿施工

4.1 鉆孔布置及完成的工程量

在進行固結(jié)灌漿施工前，首先需要布置灌漿試驗孔，根據(jù)深度不同，可以將固結(jié)灌漿施工技術分為三類，孔深5m左右可采用淺孔固結(jié)灌漿技術，孔深5～15m左右可采用中孔固結(jié)灌漿技術，孔深在15m以上可采用深孔固結(jié)灌漿技術。綜合考慮實際情況，在本工程施工中，采用中孔固結(jié)灌漿，灌漿試驗鉆孔布置，如圖1所示。

圖1 固結(jié)灌漿試驗孔位布置

（1）灌漿孔：在灌漿孔布置過程中，需要根據(jù)擬定的固結(jié)灌漿參數(shù)進行布置，孔深在6.5m左右。在本次試驗過程中，試驗孔數(shù)量為26個。

（2）抬動觀測孔：抬動觀測孔的作用是對灌漿施工中的灌漿壓力以及混凝土底板是否發(fā)生抬動問題進行監(jiān)測，在本次灌漿試驗中，布置2個抬動觀測孔，孔深為10m左右。

（3）聲波檢測孔：在固結(jié)灌漿施工過程中，為了掌握施工前后地質(zhì)條件變化情況，并對灌漿施工效果進行檢查，需有布置聲波檢測孔，在灌漿施工前和灌漿施工后進行聲波檢測。

（4）檢查孔。在固結(jié)灌漿施工完成后，還需要對灌漿施工效果以及參數(shù)進行檢定，判斷是否符合工程設計要求，在本次灌漿試驗中，應布置4個檢查孔。

4.2 造孔

在造孔施工中，采用地質(zhì)鉆機配金剛石鉆頭進行鉆進施工，在鉆進過程中，需注意以下幾點：

（1）孔位：首先采用全站儀在施工現(xiàn)場進行測量，然后采用鋼卷尺測量加密，將孔位誤差控制在10cm以內(nèi)。

（2）孔向：鉛直孔。采用測斜儀控制孔鉛直。

（3）孔徑：φ75mm。

（4）孔深：在造孔施工過程中，鉆孔深度為5m，而抬動觀測孔的深度為10m，壓水試驗檢查孔的深度為5m。

4.3 洗孔

造孔完成后，在灌漿施工前，需要對鉆孔進行沖洗，直至回水澄清，然后再持續(xù)沖洗10min即可。如果孔段的回水澄清度比較差，則需要注意持續(xù)沖洗，將孔內(nèi)殘存物的厚度控制在20cm以內(nèi)。另外，對于抬動觀測孔、灌前聲波檢測孔，不需要進行沖洗。對于抬動觀測孔，需要在鉆孔中安裝φ25mm內(nèi)管、φ50mm外管，在孔中安裝百分表，并對混凝土底面的抬動情況進行監(jiān)測。

4.4 壓水試驗

通過壓水試驗，能夠?qū)α严稁r體的吸水量進行檢測，通過對透水率進行計算分析，可以準確判讀出裂隙巖體的透水性、裂隙性。在壓水試驗過程中，需要應用止水栓塞與孔壁密貼，首先隔離出試驗段，然后通過水泵將水壓入至試驗段中，水可通過鉆孔裂隙滲透至巖體中，在經(jīng)過一定時間的滲透作用后，巖體滲透水量達到一個穩(wěn)定值。對于壓水試驗結(jié)果，可以根據(jù)以下公式進行計算，并采用透水率來表示：

式中：q指的是透水率，單位Lu；

Q指的是最終穩(wěn)定流量值，L/min；

I指的是試驗段長度，從栓塞底部至孔底長度，m；

P指的是試段內(nèi)全壓力，MPa。

4.5 灌漿

4.5.1 分序

根據(jù)該水電站廠房設計要求，在灌漿施工中，可以分為兩序進行施工，從上游至下游灌漿施工。在三排孔中，按“先兩邊，后中間”的順序施工，首先進行下游排孔，然后再進行上游排孔，最后進行中間排孔。本工程采用兩序施工，各排之間按先I序后II序施灌。

4.5.2 分段

采用全孔一次性灌漿。

4.5.3 方式

采用循環(huán)灌漿施工技術，栓塞底部處于灌漿段頂部以上50cm位置，射漿管距孔底控制在50cm以內(nèi)。

4.5.4 漿液水灰比

本工程采用普通水泥作為膠凝材料進行灌漿。漿液水灰比為四個級：3：1、2：1、1：1、0.5：1，原則上，應從 3：1 的漿液起灌。

在純水泥漿液攪拌過程中，結(jié)合本工程施工技術條件，采用普通攪拌機進行攪拌施工，攪拌時間應該控制在3min以上，其中高速攪拌時間應該控制在30s以上，另外，漿液溫度應保持在5～40℃之間。

4.5.5 變漿條件

漿液的變化遵循以下原則：

（1）當灌漿壓力不變注入率持續(xù)減少，或者，當注入率不變壓力持續(xù)升高時，不得改變水灰比。

（2）當某一比級的漿液注入量已達300L以上或灌注時間已達1h，而灌漿壓力和注入率均無顯著變化時，漿液配比改濃一級。

（3）當注入率大于30L/min時，可越級變濃漿液配比。

4.5.6 結(jié)束標準

在規(guī)定的注水壓力作用下，當注入率在1L/min以內(nèi)時，需要連續(xù)灌漿30min，然后即可結(jié)束灌漿施工。

4.6 封孔

灌漿施工完成后，需要及時封孔，并采用0.5∶1配合比的水泥濃漿排除孔內(nèi)稀漿回填滿。當鉆孔中的水泥漿液逐漸凝固后，對于灌漿孔的上部空余部分，可以組織施工人員采用砂漿材料進行回填和密實處理。

5 結(jié)語

綜上所述，在水電站廠房施工過程中，如果基礎地質(zhì)條件比較差，則需要采用固結(jié)灌漿施工技術，提升基礎結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。在固結(jié)灌漿施工前，首先需要進行試驗段施工，確定各項施工參數(shù)，然后再進行進一步的固結(jié)灌漿施工。并加強施工工序和施工參數(shù)控制，對施工技術的應用效果加強監(jiān)督管理，保障水工建筑物的安全性和穩(wěn)定性。

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