復(fù)雜地質(zhì)區(qū)水利工程施工地基處理灌漿技術(shù)

摘要：隨著水利工程建設(shè)范圍的擴(kuò)展，很多復(fù)雜性地質(zhì)區(qū)域的工程建設(shè)面臨較大挑戰(zhàn)，影響整個工程施工地基的穩(wěn)定性、安全性。針對此，以復(fù)雜地質(zhì)區(qū)水利工程施工地基處理灌漿技術(shù)為核心內(nèi)容，首先對復(fù)雜地質(zhì)區(qū)水利工程施工地基處理的難題進(jìn)行分析，其次對復(fù)雜地質(zhì)區(qū)水利工程施工地基處理時灌漿技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行闡述，最后以某工程案例對于灌漿技術(shù)的具體應(yīng)用進(jìn)行分析。希望能夠?qū)?fù)雜地質(zhì)區(qū)水利工程地基灌漿技術(shù)的應(yīng)用提供參考和幫助，對推動水利工程的進(jìn)一步發(fā)展具有借鑒作用。

關(guān)鍵詞：復(fù)雜地質(zhì)區(qū)水利工程地基灌漿技術(shù)

中圖分類號：TU74

GroutingTechnologyforFoundationTreatmentinHydraulicEngineeringConstructioninComplexGeologicalAreas

ZHANGQuanrong

GansuJiantouConstructionCo.，Ltd.，Lanzhou，GansuProvince，730070China

Abstract：Withtheexpansionofthescopeofwaterconservancyengineeringconstruction，manycomplexgeologicalareasarefacingsignificantchallenges，whichaffectthestabilityandsafetyoftheentireconstructionfoundation.Inresponsetothis，thisarticlemainlyfocusesonthegroutingtechnologyforfoundationtreatmentinwaterconservancyengineeringconstructionincomplexgeologicalareas.Firstly，thedifficultiesinfoundationtreatmentinwaterconservancyengineeringconstructionincomplexgeologicalareasareanalyzed.Secondly，theapplicationofgroutingtechnologyinfoundationtreatmentinwaterconservancyengineeringconstructionincomplex geologicalareasiselaborated.Finally，aspecificengineeringcaseisanalyzedforthespecificapplicationofgroutingtechnology.Itishopedthatitcanprovidereferenceandassistancefortheapplicationoffoundationgroutingtechnologyinhydraulicengineeringincomplexgeologicalareas，whichcanserveasareferenceforfurtherpromotingthedevelopmentofhydraulicengineering.

KeyWords：Complexgeologicalareas;Waterconservancyengineering;Foundation;Groutingtechnology

發(fā)展清潔能源已經(jīng)成為國家重大戰(zhàn)略之一。水電作為目前最主要的清潔能源之一，近些年有了較大發(fā)展，也推動了水利工程建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大。同時，水利工程建設(shè)也必然會遭遇到復(fù)雜地質(zhì)條件（例如軟土、巖溶等），如何在這些復(fù)雜地質(zhì)區(qū)進(jìn)行水利工程建設(shè)時保障地基施工的安全性、穩(wěn)定性，已經(jīng)成為水利工程建設(shè)最主要的內(nèi)容之一。在地基施工中利用灌漿處理技術(shù)已經(jīng)成為當(dāng)前最主要的技術(shù)模式之一，能夠進(jìn)一步提升地基施工的安全性、穩(wěn)定性，從而保障整個水利工程建設(shè)的質(zhì)量，本文就此進(jìn)行簡要的分析探究。

1復(fù)雜地質(zhì)區(qū)地基處理存在的問題

1.1復(fù)雜地質(zhì)條件造成的穩(wěn)定性不足問題

復(fù)雜地質(zhì)區(qū)存在的主要問題就是這類地區(qū)地質(zhì)結(jié)構(gòu)、巖性等的差異會給工程基礎(chǔ)處理帶來巨大的挑戰(zhàn)，同時存在斷層、褶皺、軟弱地層等，不僅會對基礎(chǔ)的承載力和穩(wěn)定性產(chǎn)生影響，還會引起地基沉降、塌陷等問題，從而影響整體水利工程的質(zhì)量。

1.2地基沉降方面的問題

很多復(fù)雜地質(zhì)區(qū)（例如軟弱地層、含水層等）工程地基最主要的問題之一在于沉降嚴(yán)重，嚴(yán)重的沉降問題會對水利工程運行的安全性、穩(wěn)定性造成較大影響。對于水利工程來說，地基沉降就會造成大壩產(chǎn)生變形，直接影響水電站安全性。所以對于復(fù)雜地質(zhì)區(qū)水利工程地基沉降進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)判、有效控制已經(jīng)成為水利工程施工中最需要解決的問題之一[1]。

1.3地下水位的突變和控制方面的問題

對于復(fù)雜地質(zhì)區(qū)域來說，其地下水位存在著較大的突變，地下水位情況會對工程施工、運行都造成較大影響，所以水利工程地基施工時對于地下水位的控制是非常關(guān)鍵的。地下水位較高情況下會影響施工穩(wěn)定性、造成施工較困難，地下水位較低情況下會造成地基水體承載缺失、穩(wěn)定性不足。因此，科學(xué)地監(jiān)測和控制地下水的變化，使其處于合理范圍內(nèi)，已成為我國復(fù)雜地質(zhì)區(qū)域水利工程中的重要課題。

2復(fù)雜地質(zhì)區(qū)地基灌漿技術(shù)的應(yīng)用

2.1地基加固以及穩(wěn)定性控制

從當(dāng)前來看，在地基處理技術(shù)中灌漿技術(shù)是最有效的方式之一，它可以有效地提高地基的承載能力和整體穩(wěn)定性。在復(fù)雜的地質(zhì)條件下，地基常出現(xiàn)褶皺、斷裂、承載能力不足等問題，導(dǎo)致地基沉降、滑移或坍塌。而注漿技術(shù)是將高強(qiáng)材料注入地基，填補其中的空隙，從而得到更為完善的注漿體，顯著提高地基的承載能力和穩(wěn)定性[2]。

軟弱地層內(nèi)部存在大量的軟巖、濕性較高的土壤等，所以抗剪性能不足，一旦受到外部載荷影響就容易出現(xiàn)變形、沉降問題。而利用有效灌漿技術(shù)（選擇適宜灌漿材料、施工工藝）能夠提升灌漿體整體抗剪性能，可以承載更大的地基荷載，從而能夠顯著降低原有軟弱地層荷載傳遞，進(jìn)一步增強(qiáng)地基整體承載性能，大幅提升其穩(wěn)定性。

按照抗剪強(qiáng)度理論能夠得到灌漿之后斷層帶抗剪強(qiáng)度計算公式，如下：

式（1）中：V/V0表示灌漿料體積濃度；τ表示灌漿體抗剪強(qiáng)度。從該式可知，隨著灌漿料體積濃度的逐漸降低到0（也就是斷層帶填充滿），斷層帶抗剪強(qiáng)度和灌漿體抗剪強(qiáng)度大體相同。利用灌漿的方式能夠大大改善斷層、褶皺不均勻性問題，從而有效增強(qiáng)地基穩(wěn)定性。對于褶皺帶來說，主要是因為巖層在壓力作用下形成的彎曲變形造成的，褶皺必然會造成地基復(fù)雜性大幅提升，這就需要對其進(jìn)行仔細(xì)的分析，采取針對性措施進(jìn)行處理；灌漿材料屬于灌漿技術(shù)實施時最為核心的要素，需要將灌漿材料充分、順暢地灌入地面之下的裂縫或者孔洞中，以此來提升地基穩(wěn)定性。

2.2地下水位的控制以及排水處理

對于復(fù)雜地質(zhì)區(qū)域水利工程施工來說，地下水位的控制和排水是非常關(guān)鍵的內(nèi)容之一。復(fù)雜地質(zhì)區(qū)域的地下水文條件復(fù)雜，地下水位存在著較大的變動，容易引發(fā)整個工程基礎(chǔ)的不穩(wěn)定，嚴(yán)重情況下甚至?xí)斐烧麄€結(jié)構(gòu)發(fā)生破損的問題。而注漿技術(shù)是最有效的地基處理方法，對地下水的控制與排水有著十分重要的意義[3]。

2.2.1地下水位的控制

復(fù)雜地質(zhì)區(qū)域的地下水位受到地質(zhì)條件影響存在著較大的波動，此種波動會直接影響水利工程地基的穩(wěn)定性，嚴(yán)重時會造成工程結(jié)構(gòu)的破損。為防止地下水位產(chǎn)生大幅度波動對地基產(chǎn)生影響，導(dǎo)致沉降和變形等損傷，采用注漿技術(shù)構(gòu)建防滲帷幕，即在地下水位以上形成對應(yīng)的注漿體，通過灌注高流動性、高耐腐蝕的材料，構(gòu)建致密的注漿體屏障，可以有效隔絕地下水和工程結(jié)構(gòu)物，防止地下水流入地基，并對地下水位的波動量進(jìn)行有效的控制。

2.2.2地下水的排水處理

對于復(fù)雜地質(zhì)區(qū)域來說，水利工程施工時要及時進(jìn)行排水，從而保持地下水位始終在合理區(qū)間。排水處理過程中利用灌漿技術(shù)來對地下滲漏情況進(jìn)行封堵，能夠避免地下水順著裂隙、孔洞等進(jìn)入工程其他位置[4]。

2.3灌漿材料以及施工工藝的優(yōu)化

對于復(fù)雜地質(zhì)區(qū)域來說，存在著不同類型的地質(zhì)條件，并且工程的實際需要也有所差異，這就需要采取針對性的灌漿材料以及施工工藝來完成灌漿操作，所以灌漿材料和相關(guān)工藝的優(yōu)化創(chuàng)新是非常關(guān)鍵的。在注漿材料方面，應(yīng)以材料成分、顆粒尺寸和黏度等作為突破口，探索更高質(zhì)量的材料配方，以此提高注漿材料的綜合性能。除此之外，要加強(qiáng)和其他相關(guān)技術(shù)（如加固樁、加壓注漿等）的融合，形成更加全面、更具針對性的地基施工方案。各技術(shù)優(yōu)勢相融合，能夠更加有效地處理復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境中地基方面的問題，進(jìn)一步提升地基處理的效率和效益[5]。

3施工技術(shù)應(yīng)用實例分析

3.1案例工程具體概況

某水利工程總體庫容量3500萬m3，設(shè)計灌溉面積、超過20萬畝。通過對該工程所在地地質(zhì)調(diào)查可知，該區(qū)域的地層包括寒武系、奧陶系、志留系等，同時在周邊岸區(qū)還存在著第四系全新統(tǒng)殘坡積層、崩坡積層等。該區(qū)域的地層按照從上到下的順序分成：種植土、淤泥、粉砂、粗角礫土、粉質(zhì)黏土、破碎角礫巖等等，另外在庫區(qū)13～15m范圍下存在著碳酸鹽巖地層。另外，水庫大壩所在位置還存在著基巖巖溶水、河床卵石孔隙水，同時在某些位置存在著暗河。總體來說，該水利工程所在區(qū)域地質(zhì)條件復(fù)雜，需要加強(qiáng)工程地基的灌漿處理，保證其穩(wěn)定性。

3.2灌漿施工技術(shù)的具體應(yīng)用

3.2.1開挖回填軟土覆蓋層

從該壩區(qū)實際情況來看，存在著相對較厚的軟土層，為了確保基礎(chǔ)穩(wěn)定性，需要對軟土進(jìn)行清理、開挖回填，之后對其碾壓處理，在此基礎(chǔ)上實施灌漿固結(jié)處理。實際操作方式為：首先要進(jìn)行基坑開挖，在此過程中要將相關(guān)雜物徹底清理干凈，不能存在松散巖塊等。若是某些位置很難完全清理干凈，需要對其實施必要的沖擊碾壓，要按照工程總體工期、壓實效果要求、所在地地質(zhì)條件等來設(shè)定具體的碾壓次數(shù)為20次。之后利用相應(yīng)規(guī)格的混凝土（所用水泥：42.5中熱硅膠鹽水泥；人工砂：細(xì)度模數(shù)2.6～2.7；石粉含量14.5%～14.6%；粉煤灰摻量比：50%）對其實施碾壓回填，確保其達(dá)到壓實度指標(biāo)后可以進(jìn)行灌漿操作。

3.2.2灌漿施工

即使進(jìn)行了大壩區(qū)域開挖回填，但是還存在著溶槽發(fā)育的角礫巖，這些巖層的承載能力不足，嚴(yán)重影響到水利工程地基的安全性和穩(wěn)定性，所以要對其實施灌漿施工處理，進(jìn)一步提升其抗?jié)B性能。該工程所用灌漿材料按照水∶水泥∶粉煤灰=1∶0.15∶0.85的比例進(jìn)行配置，同時向其中加入適量外加劑。灌漿時進(jìn)行了相應(yīng)指標(biāo)的動態(tài)監(jiān)控，并且繪制了灌漿孔的單孔灌漿曲線，具體情況如圖1所示，以此來明確漿液流動性情況。從該圖中能夠得知，水固比為1∶1時漿液具有最佳的流動性，具有良好的擴(kuò)散度，可以達(dá)到充填灌漿的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。隨著填充的持續(xù)進(jìn)行，灌漿流量會逐漸下降、壓力會逐漸增加，完成相應(yīng)灌漿工作。可以通過似法蘭盤法來確定灌漿阻塞方式，從圖中可知，在孔口壓力達(dá)到1MPa、流量＜10L/min、穩(wěn)定時間＞20min情況下就可以判定此孔注漿達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，可以結(jié)束注漿操作。

4結(jié)語

綜上所述，復(fù)雜地質(zhì)區(qū)域進(jìn)行水利工程施工一定要對地基進(jìn)行必要處理，保證其穩(wěn)定性，這是確保水利工程順利施工的基礎(chǔ)。本文主要對灌漿技術(shù)在地基處理方面的應(yīng)用進(jìn)行了闡述，通過本文的介紹能夠?qū)?fù)雜地質(zhì)區(qū)域水利工程地基施工提供必要的參考和幫助，對于進(jìn)一步推動水利工程發(fā)展具有現(xiàn)實意義。

參考文獻(xiàn)

[1]唐振東.復(fù)雜地質(zhì)區(qū)水利工程施工地基處理灌漿技術(shù)[J].水上安全，2023（9）：144-146

[2]趙新昌，王淑冰.水利水電工程基礎(chǔ)灌漿應(yīng)用探析[J].大眾標(biāo)準(zhǔn)化，2022（10）：139-141.

[3]劉文生.灌漿施工技術(shù)在水利工程防滲處理中的應(yīng)用研究[J].工程建設(shè)與設(shè)計，2023（24）：148-150.

[4]趙虎謙.X水利工程項目的后評價研究[D].太原：太原科技大學(xué)，2023.

[5]羅姣姣.基于BIM技術(shù)的水利工程項目施工成本控制研究[D].保定：河北農(nóng)業(yè)大學(xué)，2022.