水利工程施工中基礎(chǔ)灌漿技術(shù)的應(yīng)用與分析

武春曉 孫武科

（河南金鷹建設(shè)集團(tuán)有限公司，河南 平頂山 467000）

隨著社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，我國(guó)水利工程事業(yè)也得到了極大的發(fā)展。作為人類生產(chǎn)和生活重要資源，水資源的初始形態(tài)對(duì)人們的生產(chǎn)生活的需求已經(jīng)無(wú)法滿足，水利工程大范圍地興建，可以對(duì)水量進(jìn)行有效調(diào)節(jié)及分配，還可以起到防洪的作用。基礎(chǔ)灌漿技術(shù)作為水利工程地基處理的重要技術(shù)，其施工技術(shù)水平的高低對(duì)水利工程質(zhì)量的提高具有重要作用。在水利工程施工中的基礎(chǔ)灌漿技術(shù)的廣泛應(yīng)用，可以有效提升水利工程的質(zhì)量。

1 水利工程基礎(chǔ)灌漿施工類型

大壩基礎(chǔ)是水庫(kù)建設(shè)的重點(diǎn)工程，在大壩基礎(chǔ)部位極易出現(xiàn)滲漏水問(wèn)題，若不及時(shí)處理，勢(shì)必會(huì)影響工程的安全性和使用壽命，甚至?xí)l(fā)生更為嚴(yán)重的損失。如何解決這一難題，國(guó)內(nèi)外進(jìn)行了大量深入研究，基礎(chǔ)灌漿作為一種防滲效果顯著的施工方法，可增強(qiáng)地層強(qiáng)度，減少滲漏，降低不均勻沉降，在水庫(kù)大壩基礎(chǔ)防滲處理中得到了廣泛應(yīng)用。為此，本文提出了兩種基礎(chǔ)灌漿施工類型，其應(yīng)用情況具體如下：

1）固結(jié)灌漿。固結(jié)灌漿的范圍應(yīng)根據(jù)水利工程中大壩地基的地質(zhì)條件、壩型、巖石破碎情況和基礎(chǔ)巖石應(yīng)力等條件進(jìn)行決定。其施工目的主要是提高巖基自身的物理力學(xué)性能，并達(dá)到降低開(kāi)挖的深度，增強(qiáng)防滲的效果。固結(jié)灌漿主要有以下方面的特點(diǎn)：孔深通常在5～8米之間，最多可達(dá)到15～40米；孔在平面中通常呈現(xiàn)網(wǎng)格型交錯(cuò)布置，并使用群孔沖洗和群孔灌漿的方式進(jìn)行；灌漿時(shí)間多在基礎(chǔ)開(kāi)挖工程和壩基基礎(chǔ)部位混凝土澆筑等工序之間。

2）帷幕灌漿。帷幕灌漿普遍布置在壩基迎水面下的基礎(chǔ)內(nèi)，并形成一道連續(xù)而垂直或向上游傾斜的幕墻。它的施工項(xiàng)目主要是為保證地基地滲透穩(wěn)定，并減少壩基的滲流量和降低滲透壓力。帷幕灌漿的主要特點(diǎn)為孔較深，通常要求孔深入到巖基單位吸水率ω的等值線以下3～5米；多使用單孔進(jìn)行灌漿，并且灌漿壓力較大；其灌漿施工都在基礎(chǔ)灌漿廊道中進(jìn)行，廊道尺寸高度通常在3～4米之間，寬約2～3米；灌漿時(shí)間通常在水庫(kù)蓄水之前完成。

2 工程概況

某水庫(kù)大壩工程為中壩，53.2m為最大壩高，屬于3級(jí)建筑物。經(jīng)觀測(cè)可知，壩基和兩岸巖石表部破碎，地下水位較低，具有較強(qiáng)滲透性。通過(guò)綜合考慮，由于該水庫(kù)來(lái)水量偏小，基礎(chǔ)防滲至關(guān)重要，按自上而下分段灌漿法進(jìn)行帷幕灌漿。原設(shè)計(jì)為按照透水率≤3Lu控制河床基礎(chǔ)巖石灌漿帷幕范圍，按透水率≤5Lu控制左右兩岸壩肩防滲帷幕范圍。根據(jù)大壩防滲軸線滲透剖面圖統(tǒng)計(jì)分析，若按照原設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行灌漿階段控制，壩基帷幕灌漿范圍內(nèi)將會(huì)有90%孔段無(wú)法滿足透水率≤3Lu的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，兩岸壩肩帷幕灌漿范圍內(nèi)70%孔段無(wú)法滿足透水率≤5Lu的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，與此同時(shí)，壩基和兩岸將新增5100㎡灌漿面積。根據(jù)實(shí)際情況，決定采用“以堵漏為主、堵灌結(jié)合”的補(bǔ)灌方案。即采用透水率為10Lu的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，以1m孔距進(jìn)行灌漿帷幕，同時(shí)有針對(duì)性地對(duì)灌漿孔局部進(jìn)行加排、加密處理。

3 帷幕灌漿施工工藝

1）造孔。根據(jù)本工程實(shí)際情況，鉆進(jìn)工藝可采用兩種形式，即金剛石和潛孔錘，其中主要鉆進(jìn)形式為潛孔錘工藝，從而大幅提升鉆進(jìn)效率，在穿過(guò)破碎地層時(shí)，可避免鉆進(jìn)工藝沖刷破壞孔壁的程度，有助于順利成孔。按照設(shè)計(jì)要求，需在1.5%以下控制施工孔斜率，做好偏斜值和偏斜方位的準(zhǔn)確記錄。

2）裂隙沖洗。灌漿前，施工中多數(shù)鉆孔灌注孔段均采用了大泵量清水沖洗鉆孔裂隙，直到回水清凈。本段灌注壓力為沖洗壓力的80%左右，且控制在1MPa以下。在壓水試驗(yàn)前，完成裂隙沖洗和壓實(shí)試驗(yàn)。

3）鉆孔壓水試驗(yàn)。灌漿前，每一個(gè)灌漿孔段均可進(jìn)行簡(jiǎn)易壓水，據(jù)上述分析，本段灌漿壓力為沖洗壓力的80%，且在1MPa以下。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，可在20min控制壓水時(shí)間，每隔5min進(jìn)行一次壓入流量測(cè)讀，最終以最后流量值作為計(jì)算流量。當(dāng)壓水進(jìn)行到10min時(shí)，若存在一些鉆孔無(wú)法返水現(xiàn)象，可直接進(jìn)行壓入流量記錄。

4）灌漿控制。按照工程實(shí)際情況和設(shè)計(jì)要求，采用孔口封閉灌漿法、孔內(nèi)栓塞的純壓式灌漿法，按照自上而下分段灌漿施工，分段長(zhǎng)度為2～6m，當(dāng)孔壁較為完整時(shí)，可適當(dāng)加長(zhǎng)該灌漿段長(zhǎng)度。當(dāng)孔段具有較為嚴(yán)重的滲漏情況，需采用可控灌漿工藝進(jìn)行堵漏灌漿處理。本文以孔口封閉灌漿法為主，孔內(nèi)注漿管可采用鋁塑管、PVC管，從而節(jié)約施工時(shí)間，達(dá)到鉆機(jī)造孔和鉆孔灌漿分離的效果，大幅提升施工效率。采用孔內(nèi)栓塞灌漿施工，優(yōu)點(diǎn)在于壓力大、密封效果良好，可確保灌漿質(zhì)量和效率。（1）灌漿材料與配合比。水泥、砂礫、速凝劑為主要灌漿材料，本工程采用32.5MPa普通硅酸鹽水泥，速凝劑以水玻璃等無(wú)污染材料為主。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，水灰比可設(shè)定為2:1。（2）雙管可控灌漿工藝。對(duì)于局部孔段具有較大吸漿量，堵漏時(shí)采用水泥砂漿仍無(wú)法達(dá)到有效防滲效果的情況下，可采用雙管可控灌漿工藝，灌漿材料為速凝水泥漿，也可灌注速凝水泥砂漿。（3）灌漿壓力。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工地質(zhì)情況和灌漿試驗(yàn)結(jié)果，可確定灌漿壓力。第一段、第二段、第三段灌漿壓力均可制在0.2～1.0MPa、0.5～1.0Mpa、1～2Mpa，第四段以下灌漿壓力則均控制在2～4MPa范圍。若孔段地層破碎嚴(yán)重，則灌漿壓力取小值，若孔段地層完好，則灌漿壓力取高值。

本工程采用純壓式灌漿，在孔口注漿管路上安裝壓力表。循環(huán)式灌漿過(guò)程中，在孔口回漿管路上安裝壓力表，壓力值讀取壓力表指針擺動(dòng)的中值，相比灌漿壓力，指針擺動(dòng)范圍需需少20%。

5）灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)及封孔。在最大設(shè)計(jì)壓力條件下，循環(huán)式灌漿注入率不低于2L/min。當(dāng)純壓式灌漿注入率在10L/min以下時(shí)，再進(jìn)行5～10min灌注之后，便可結(jié)束灌漿。

根據(jù)工程實(shí)際情況，本文采用全孔灌注封孔法進(jìn)行灌漿孔封孔，待完成全孔灌漿之后，下入注漿管，直至孔底0.5m，隨后孔口采用孔口封閉器進(jìn)行封堵。

4 帷幕灌漿防滲效果檢測(cè)分析

本文以大壩帷幕灌漿前后滲水情況進(jìn)行對(duì)比分析，為觀測(cè)壩后滲水量和庫(kù)內(nèi)水位間的關(guān)系，提前將一個(gè)矩形堰設(shè)于大壩下游距下游壩腳42m處。大壩防滲處理前，經(jīng)觀測(cè)數(shù)據(jù)可知，在4495.02m最高蓄水位時(shí)，觀測(cè)滲水量為34.81L/s。經(jīng)帷幕灌漿施工后，工后2年觀測(cè)，當(dāng)最高蓄水位為4500.99m時(shí)，觀測(cè)滲水量為38.53L/s，工后3年觀測(cè)，在最高蓄水位為4503.69m時(shí)，觀測(cè)滲水量為30.52L/s。由此可見(jiàn)，隨水庫(kù)水位變化趨勢(shì)，壩下滲水量較為穩(wěn)定，每年滲水量在逐漸減少。相比灌漿前，庫(kù)水位相同的情況下，滲水量降低幅度較大。說(shuō)明采用帷幕灌漿法用于水庫(kù)大壩基礎(chǔ)防滲施工具有良好的效果，可有效控制滲漏問(wèn)題，提高施工效率。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們對(duì)民生工程的發(fā)展越來(lái)越關(guān)注，水利工程作為一項(xiàng)重要的民生工程，直接影響著人們的生產(chǎn)生活和國(guó)家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。在水利工程地基施工中，滲水問(wèn)題普遍存在，基礎(chǔ)灌漿施工技術(shù)因其特有優(yōu)勢(shì)得到廣泛應(yīng)用，其具有便捷的施工方式、較低的成本投入以及較強(qiáng)的適應(yīng)能力等特點(diǎn)，不僅能夠解決地基下沉和承載力不足的問(wèn)題，而且具有良好的防滲水功能，使地基施工質(zhì)量得到有效提升?，F(xiàn)如今基礎(chǔ)灌漿施工技術(shù)具有越來(lái)越廣的應(yīng)用范圍，加強(qiáng)基礎(chǔ)灌漿技術(shù)的研究已成為提升水利工程施工質(zhì)量的重要舉措。