某特高拱壩灌漿施工關(guān)鍵技術(shù)研究

中圖分類號：U455.6 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2025）13-0165-04

Abstract：Takinganultra-higharchdamofahydropowerstationasanexample，thisstudydiscusestheapplicationof damfoundationconsolidationgroutingtechnologyinimprovingdamfoundationstabilityandsafety.Basedontheanalysisof the generalsituationoftheultra-higharchdamproject，thedambodyexcavationandtheoptimizationtreatmentmeasuresof the damfoundationareanalyzed，andthetechnicalanalysisofthefoundationreinforcementmeasuresiscariedout.Duringthe study，about8Oinclinedholeswithadepthof8meterswereconsolidatedgroutingwasimplemented.Ordinaryportlandcement wasused，thewater-cementratiowassetatO.5，andtheoperationwascarriedoutunderstrictlycontrolledpressure.Through soundwavevelocityqualitytesting，theresultsshowthatgroutingsignificantlyimprovesthephysicalcharacteristicsofthedam foundationrockmass，rflectingitsefectivenessinimprovingthestabilityandbearingcapacityoftherockmass.Tisrsearch notonlyimprovestheoverallperformanceofthedamfoundation，butalsoprovidesimportantexperienceforfuturesimilarwater conservancy projects.

Keywords： ultra-high arch dam; foundation; grouting;construction; technology

特高拱壩的建設(shè)是水利工程的重要組成部分，眾多高度超過 3 0 0 m 的拱壩，如 3 0 5 m 的錦屏I級拱壩和 2 9 4 . 5 m 的小灣拱壩，展示了該地區(qū)在水利工程技術(shù)上的創(chuàng)新與進(jìn)步。目前在建的烏東德拱壩和白鶴灘拱壩分別為 2 7 0 m 和 2 8 9 m ，進(jìn)一步推動了這一領(lǐng)域的發(fā)展。在特高拱壩的建設(shè)過程中，面臨高水推力、地震烈度、地應(yīng)力和復(fù)雜地質(zhì)條件等多重技術(shù)與環(huán)境挑戰(zhàn)，這要求工程師在設(shè)計(jì)和施工中采取科學(xué)的技術(shù)方案。在此背景下，壩基灌漿技術(shù)顯得尤為關(guān)鍵，它能夠顯著提高壩基的穩(wěn)定性和安全性，改善基巖的物理和力學(xué)性能，降低滲透性，從而解決沉降變形和抗滑穩(wěn)定等關(guān)鍵問題。歷史上，因地基處理不當(dāng)導(dǎo)致的潰壩事故凸顯了壩基加固處理的重要性，使得在復(fù)雜地質(zhì)條件下進(jìn)行有效灌漿變得尤為必要。針對特高拱壩的建設(shè)，深入研究壩基灌漿技術(shù)不僅能提高施工質(zhì)量，還能為未來類似工程提供借鑒和經(jīng)驗(yàn)，促進(jìn)水利工程領(lǐng)域的整體進(jìn)步與發(fā)展，從而更好地服務(wù)于人們的生產(chǎn)和生活，推動地區(qū)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。

1 工程概況

1.1 項(xiàng)目概況

某混凝土拱壩的壩基最低高度為 3 2 4 . 5 m ，而壩頂則達(dá)到 6 1 0 m ，從而形成 2 8 5 . 5 m 的最大壩高，符合3 0 0 m 級特高拱壩的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。大壩坐落在一條長達(dá)4 k m 的峽谷中，河流在其中筆直流淌，峽谷的形狀呈現(xiàn)出對稱的“U\"字型，谷底寬闊且平坦，四周環(huán)繞著陡峭的山坡。該地區(qū)的地質(zhì)條件良好，未受到溝谷或斷層的影響。江邊的坡度變化在 3 7 0 m 到 4 3 0 m 之間，左右岸的坡度特征較為復(fù)雜，從平緩的斜坡到陡峭的巖壁都有，整體形成約2：1的寬高比，為拱壩的建設(shè)提供了理想的地形條件。在壩基的設(shè)計(jì)和施工中，主要利用微風(fēng)化巖體及新鮮巖體，以確保壩體的力學(xué)性能和穩(wěn)定性。河床的壩基高度為 3 3 2 m ，左岸和右岸的嵌深分別為 4 2 m 和 5 4 m 。壩址地形如圖1所示。

1.2 拱壩開挖施工及基礎(chǔ)創(chuàng)新措施

拱壩開挖施工面臨復(fù)雜的地質(zhì)條件，特別是在壩址下游左岸的緩傾單斜地層中，這里存在層間錯動帶和節(jié)理裂隙等特征，這些因素對項(xiàng)基的穩(wěn)定性造成了一定威脅。在這種情況下，施工過程需要特別關(guān)注這些地質(zhì)特征對工程的潛在影響，以確保施工的安全和有效性。

為了解決這些問題，爆破施工技術(shù)被應(yīng)用于確保建基面的質(zhì)量。通過大量的實(shí)驗(yàn)和安全監(jiān)測，結(jié)合深孔臺階與預(yù)裂爆破的方式，能夠?qū)崿F(xiàn)優(yōu)化開挖。這種方法不僅提高了施工的效率，還有效減少了巖體的擾動，確保了開挖效果符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。通過對爆破參數(shù)的控制，能夠優(yōu)化抗振動措施，從而將震動的影響控制在安全范圍內(nèi)，降低了對周圍環(huán)境的影響。

在施工管理方面，采取了多種措施以提升施工的精度與效率。首先，通過對鉆機(jī)樣架進(jìn)行改造，配合“三定\"管理措施，使得施工操作更加規(guī)范，進(jìn)而提高了整體施工質(zhì)量。此外，實(shí)施“三證\"管理制度以及“三次校鉆\"技術(shù)，有效降低了人為錯誤的風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)一步保障了開挖質(zhì)量。通過這些管理手段，確保了施工過程中各項(xiàng)指標(biāo)的達(dá)標(biāo)。

具體的施工數(shù)據(jù)表明，超欠挖、平整度和孔隙情況均達(dá)到了高標(biāo)準(zhǔn)要求，這為施工的安全性和穩(wěn)定性提供了有力支持。在 3 2 4 . 5 m 以下的巖體固結(jié)灌漿過程中，特別針對基面下 2 0 m 深度的二級巖體進(jìn)行處理，約占整體巖體的 14 % 。為此，采取了加深和加密灌槳孔的措施，同時(shí)調(diào)整了灌槳的壓力和水灰比，以確保固結(jié)灌漿的效果最佳2。這種系統(tǒng)的施工管理與技術(shù)措施相結(jié)合，不僅提高了施工的質(zhì)量，還有效地降低了潛在的風(fēng)險(xiǎn)。通過精準(zhǔn)的技術(shù)操作與細(xì)致的管理，整個(gè)施工過程能夠順利進(jìn)行，并在地質(zhì)條件復(fù)雜的情況下，確保壩基的穩(wěn)定性與安全性。最終，所有的施工活動在嚴(yán)格的監(jiān)控與評估下完成，為拱壩的長期運(yùn)行提供了可靠的基礎(chǔ)。具體過程見表1。

2 基礎(chǔ)加固技術(shù)實(shí)施

2.1技術(shù)實(shí)施細(xì)節(jié)

拱壩的壩基固結(jié)灌槳處理旨在提升壩基的均勻性和整體性能。這一處理采用斜孔灌漿技術(shù)，通過設(shè)定特定的延伸距離來確保灌漿材料能夠有效滲透至壩基的各個(gè)區(qū)域。在壩踵上游，延伸距離為 5 m ，而在壩趾下游，延伸距離為 1 0 m 。此設(shè)計(jì)意圖擴(kuò)大灌漿的覆蓋范圍，從而顯著提高灌漿效果，增強(qiáng)項(xiàng)基的穩(wěn)定性。

在灌槳孔的布置方面，采用 3 m 的孔距和排距，計(jì)劃布置約80個(gè)孔，孔深設(shè)定為 8 m. 。此外，增加了約20個(gè)檢查孔，以便在后續(xù)的施工過程中進(jìn)行質(zhì)量檢測。這種布局設(shè)計(jì)充分考慮了灌漿的均勻性與有效性，預(yù)計(jì)所需的灌漿加固體積為 ，相應(yīng)的灌漿液需求量為 。

在材料選擇上，使用普通硅酸鹽水泥R425，并將水灰比設(shè)定為 這一比例能夠確保水泥漿的流動性與強(qiáng)度，所需的總水泥量約為 5 3 0 t 。攪拌過程要求水泥漿需持續(xù)攪拌超過 3 m i n ，并在制備后 內(nèi)完成使用，以保持水泥漿的活性，防止材料性能的下降。

在灌漿完成后進(jìn)行試驗(yàn)，以驗(yàn)證灌漿后的密實(shí)性和抗壓能力。在灌漿過程中，壓力控制至關(guān)重要。整個(gè)操作過程中的壓力設(shè)定在 ，并根據(jù)灌漿的深度變化進(jìn)行逐漸調(diào)整。最后，采用聲波檢測法對灌漿效果進(jìn)行全面檢查。固結(jié)灌漿結(jié)構(gòu)如圖2所示。

分析圖2可知，初始階段，混凝土的覆蓋厚度設(shè)置為至少 6 m ，而鄰近壩段的澆筑高度不得低于 4 . 5 m 0這一設(shè)計(jì)旨在為混凝土提供足夠的強(qiáng)度基礎(chǔ)，同時(shí)減少因變形引發(fā)的潛在風(fēng)險(xiǎn)。在混凝土澆筑的間歇期，固結(jié)灌漿的實(shí)施成為提升壩基質(zhì)量的重要步驟，主要目的在于進(jìn)一步增強(qiáng)壩基的穩(wěn)定性。

隨著施工的深人，考慮到混凝土在抬動過程中可能出現(xiàn)的變形，后期的施工方案對覆蓋厚度進(jìn)行了調(diào)整，將其修正為至少 7 . 5 m ，鄰近壩段的高度也修改至6 m 。這一變化反映了對施工環(huán)境和材料性能的深入分析，旨在在各種條件下提供更為堅(jiān)固的項(xiàng)基。

不同壩段的灌漿方法選擇上體現(xiàn)了靈活性，緩坡壩段采用了有混凝土蓋重和無蓋重的灌漿方式結(jié)合引管灌漿的策略，而陡坡壩段則選擇了無蓋重的灌漿結(jié)合引管的有蓋重灌槳。此種方法的選擇考慮了不同地質(zhì)條件的特性，以保證施工的有效性和安全性，確保各類壩段都能適應(yīng)其特定的環(huán)境和結(jié)構(gòu)要求。

在具體施工中，分序加密的原則被廣泛應(yīng)用，以確保不同區(qū)域的灌槳處理均勻且有效。這種分階段加密處理的策略使得灌漿能夠更精準(zhǔn)地滲透到每一個(gè)需要加固的區(qū)域，從而提高整個(gè)壩基的穩(wěn)固性。為提升漿體的流動性和滲透性，采用了“自下而上\"或“自上而下\"的孔內(nèi)循環(huán)灌槳方法。這種方法可以有效地控制漿體的分布，確保其充分滲透至各個(gè)層次。

在上下游的貼角部位，地層較為破碎，這樣的環(huán)境容易導(dǎo)致漿液外泄。因此，使用“孔口封閉法\"是非常關(guān)鍵的一步。這一措施確保了漿體能夠有效注入到固結(jié)地層中，不僅提高了項(xiàng)基的承載能力，還增強(qiáng)了其防滲效果，防止水流通過破碎的地層造成潛在的安全隱患。此外，針對河床壩段的地質(zhì)實(shí)際情況，固結(jié)灌漿參數(shù)經(jīng)過多次調(diào)整與優(yōu)化，確保了在復(fù)雜地質(zhì)條件下，灌漿能夠達(dá)到預(yù)期的效果[3-4]，見表2。

2.2 現(xiàn)場聲波檢測

針對大壩中心線的上下游2個(gè)區(qū)域，提出了對穿單孔聲波波速的檢測要求。該檢測方法利用聲波在不同介質(zhì)中傳播速度的差異，能夠有效地揭示大壩內(nèi)部結(jié)構(gòu)的狀態(tài)。在檢測過程中，在大壩的上下游分別布置聲波傳感器，實(shí)時(shí)監(jiān)測聲波的傳播特性。聲波通過混凝土和水的界面時(shí)，其傳播速度會受到材料密度、彈性模量以及存在的缺陷等因素的影響。具體檢測要求包括在不同工況（如溫度變化、水位波動等）下進(jìn)行多次測量，確保獲取的數(shù)據(jù)具有高準(zhǔn)確性和重復(fù)性。這些數(shù)據(jù)將為后續(xù)的維護(hù)和管理決策提供堅(jiān)實(shí)的科學(xué)依據(jù)，幫助工程師及時(shí)識別出可能影響大壩安全的隱患。

在聲波波速檢測的實(shí)施過程中，數(shù)據(jù)的采集和分析是關(guān)鍵環(huán)節(jié)。通過對比上下游區(qū)域的聲波傳播速度，可以揭示潛在的結(jié)構(gòu)問題或材料劣化現(xiàn)象。例如，聲波速度的明顯下降可能表明混凝土內(nèi)部存在裂縫或空洞，而速度的變化趨勢則能夠反映出材料的老化程度。為了確保檢測結(jié)果的有效性，需要制定明確的標(biāo)準(zhǔn)和閾值，這將幫助在檢測過程中快速識別異常情況，并及時(shí)采取相應(yīng)的應(yīng)對措施。這一檢測過程不僅能夠保障大項(xiàng)的安全性，還能為日常監(jiān)測和維護(hù)工作提供重要的技術(shù)支持，確保大壩在其生命周期內(nèi)持續(xù)發(fā)揮良好的功能。通過系統(tǒng)的聲波波速檢測，可以建立全面的監(jiān)測體系，為大壩的長期安全運(yùn)行奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。檢測結(jié)果如圖3所示。

由圖3分析可知，固結(jié)灌漿后，壩基巖體的質(zhì)量顯著改善，聲波速度的數(shù)據(jù)變化清楚地表明，這一過程對于提高巖體的整體性能至關(guān)重要。灌漿前后的聲波值對比顯示，不同巖級在灌漿過程中都有不同程度的提升，反映出灌漿對巖體物理特性的有效增強(qiáng)。例如，壩段1-1的聲波速度從 5 3 0 4 m / s 提高至 5 5 4 9 m / s ，增幅為 4 . 6 2 % ；而壩段3-3的聲波值則從 提升至 3 8 4 2 m / s ，提升幅度達(dá)到2 8 . 6 7 % 。這些結(jié)果不僅說明了灌槳對于提高巖體強(qiáng)度和穩(wěn)定性的重要性，更突顯了其在脆弱部位的改善效果，這對于確保大壩的整體安全性具有重大意義。

進(jìn)一步分析各巖級的聲波提高率，可以發(fā)現(xiàn)壩段2系列的波速提升幅度相對較大。例如，壩段2-2的灌漿后聲波速度達(dá)到 4 0 1 1 m / s ，提升幅度高達(dá) 1 8 . 5 6 % ：壩段2-4的波速提升更是達(dá)到了 2 0 . 8 5 % 。這些數(shù)據(jù)表明，灌漿在相對較弱的巖體區(qū)域能夠更有效地填充空隙，增強(qiáng)壓實(shí)度，從而提升整體的穩(wěn)定性和承載能力。此外，灌漿的實(shí)施還有效改善了影響帶、錯動帶及長大裂隙等薄弱地帶的狀態(tài)。這些區(qū)域原本存在結(jié)構(gòu)不均勻的問題，灌漿后，通過良好的充填和壓密，巖體的整體狀態(tài)得到了顯著提升，為項(xiàng)基的長期安全運(yùn)行提

供了堅(jiān)實(shí)保障。

在整個(gè)壩基施工過程中，固結(jié)灌漿不僅提升了巖體的波速，而且通過提高波速的平均值，減少了波速值的波動范圍，進(jìn)一步顯示出巖體的均一性和完整性得到了增強(qiáng)。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，壩段3的波速提升尤為明顯，反映出在這一階段的施工中采取了有效的技術(shù)措施，顯著改善了巖體的物理特性。這些成果為今后的壩基施工和維護(hù)提供了重要的參考依據(jù)，也為進(jìn)一步優(yōu)化灌漿工藝提供了實(shí)證支持。通過系統(tǒng)分析這些數(shù)據(jù)，不僅能夠?yàn)楹罄m(xù)的工程決策提供科學(xué)依據(jù)，還能加強(qiáng)安全評估體系的建設(shè)，為大項(xiàng)的安全管理提供持續(xù)的技術(shù)保障。這種科學(xué)的監(jiān)測與評估方法，將為日后的工程維護(hù)和優(yōu)化設(shè)計(jì)提供更為堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，確保大項(xiàng)在其整個(gè)使用周期內(nèi)維持最佳的運(yùn)行狀態(tài)。

3結(jié)論

本文深入分析了特高拱壩建設(shè)中基礎(chǔ)加固技術(shù)的重要性，特別強(qiáng)調(diào)了固結(jié)灌漿在確保壩基穩(wěn)定性和安全性方面的關(guān)鍵作用。通過對某水電站拱壩的工程概況和施工過程的探討，得出以下結(jié)論：該水電站的混凝土拱壩位于穩(wěn)定的峽谷地帶，地質(zhì)條件和水文環(huán)境設(shè)計(jì)合理，確保了壩基的力學(xué)性能和整體穩(wěn)定性?；A(chǔ)加固在拱壩建設(shè)中，特別是固結(jié)灌漿技術(shù)顯著提高了壩基巖體的完整性和抗變形能力。通過合理布置灌漿孔和調(diào)整工藝，確保了灌漿材料的均勻分布，改善了壩基巖體的質(zhì)量，特別是在脆弱部位。精細(xì)化的施工管理和嚴(yán)格的質(zhì)量檢測體系保障了施工質(zhì)量與安全，為后續(xù)工程奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)

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