巖石基礎灌漿技術在水工建設中的應用

呂麗敏

摘 要：水工建設施工中最重要的環節便是建筑基礎，基礎處理在整個工程中占據了核心地位。通過對巖石基礎的處理方式進行了介紹，依照技術以及分類對灌漿材料要求以及相關技術標準進行了分析。水工建設中基礎的分類主要有兩種，一種為軟基，一種為巖基。軟基主要為砂礫石地基以及土基，而文章主要針對巖基的灌漿技術進行了分析。

關鍵詞：巖石基礎；灌漿技術；水工建設

1 巖基灌漿

所謂的巖基灌漿則是對巖石基礎進行灌漿，即按照一定比例，將膠凝性液體以及流動性漿液通過鉆孔灌漿的方式灌入巖層中，通過硬化膠結后，對巖基進行處理，提高其整體性以及強度，從而對基礎抗滲性予以改善。但是基巖灌漿需要對地質條件以及建筑類型和工程的需要進行分析，另外地基應力以及工程環境的變位因素也是需要予以考慮的重要內容。

灌漿技術在大壩的基礎處理中應用較為廣泛，另外在下隧洞的圍巖固結以及超前支護和混凝土建筑補強和水工建筑的補漏等通過灌漿技術都能夠得到有效的提升。

2 分類

水工建設施工中對于巖基的處理需要依照實際的需要采用不同的方式，采用的方式主要包括帷幕灌漿法、固結灌漿法以及接觸灌漿法三種。

2.1 帷幕灌漿

采用該種灌漿方式的部位一般為上游迎水面壩基，通過形成連續防滲幕墻的方式對壩基滲流量進行降低，從而減少壩底滲透壓，保證基礎滲透性。而該種灌漿方式深度的確定因素主要是水文地質條件。同固結灌漿方式相比，該種灌漿深度相對較大，有些工程深度達到百米。并且該種灌漿方式通常使用的灌漿方式為單孔灌漿，因而需要較大的壓力。

帷幕灌漿施工通常需要趕在水工設施蓄水前完成，以此保證灌漿質量可以滿足質量要求。由于帷幕灌漿是所有灌漿施工中工程量最大的，可能會同壩體施工出現沖突，因而施工需要在壩體基礎廊道中開展。這樣不但能夠進行壩體建設，同時還可以同步進行帷幕灌漿。也在一定程度上提供了混凝土壓重，以此保證灌漿質量，提高灌漿壓力。若帷幕灌漿應用高壩中，則需要考慮兩岸壩肩，需要進入巖體較深的范圍，一般的處理方式即，在兩岸進行灌漿平洞的開挖。

2.2 固結灌漿

通過固結灌漿可以將水工建設項目中的基巖整體強度予以提升，并且有效降低透水性。若是基巖本身條件良好則需要在上游以及下游會產生應力的部位進行固結灌漿孔的布置；但是如果地質條件較為惡劣，并且壩體需要高度較高，那么固結灌漿孔就需要針對整個壩基進行固結處理，若是需要，還需要對壩基的上游以及下游規定范圍內的結構進行固結灌漿處理。

使用固結灌漿的壩體必須保證基層混凝土具有一定的厚度，從而在使用固結灌漿后基巖不會發生冒漿現象，同時在灌漿的過程中保證灌漿壓力較大，從而提高灌漿效果，另外還要保證基巖同壩體之間的接觸灌漿質量。若是基巖較為完整并且質地堅硬，那么為了趕進度，可以在條件允許的情況下，直接在基巖表面采用固結灌漿的方式。另外若采用鉆孔灌漿的方式，對基層混凝土進行處理，就需要保證所有的混凝土強度超過設計強度的50%后進行。或者可以通過灌漿管預埋的方式，對巖基進行處理，等到澆筑厚度達到要求值后再進行灌漿。

在長江三峽工程中，澆筑找平的方式得到了推廣使用，部分壩基的固結灌漿通過這種方式提高了強度等級，通過實踐操作可以分析出，該種灌漿方式同壩基混凝土強度相同，并且澆筑厚度規定范圍大于30cm小于40cm，目的在于對壩基固結灌漿中存在的坑槽以及低洼進行填平。另外需要注意的是，固結灌漿需要待找平區域混凝土結構強度超過70%時才可以進行。

而在黃河小浪底水庫樞紐中，其進水塔基巖灌漿技術采用了固結灌漿技術。首先在基巖澆筑墊層混凝土，混凝土厚度范圍大于30cm小于40cm。墊層混凝土可以對基巖進行保護，通過3m的固結灌漿，在表層形成蓋板，繼而對下部巖體進行灌漿。

而在二灘水電站的建設中，其拱壩壩基也是采用了固結灌漿，其工程的初始環節為無蓋中灌漿，而工程的結束標志為有蓋重灌漿。無蓋重灌漿在巖石裸露條件下施工，3m以上通過接管引至壩后集中地點，在澆筑壩體基礎混凝土后再進行灌漿。同一地段的基巖灌漿必須按先固結灌漿后帷幕灌漿的順序進行。

2.3 接觸灌漿

接觸灌漿的目的在于對巴基以及壩體的混凝土結構的結合能力進行加強，從而提高壩體的穩定性，令其抗滑穩定性予以加強。其處理方式主要有三種，一種是在接觸面預先進行灌漿盒的埋設；第二種則是通過鉆孔壓漿的方式；三則是同合同灌漿相互結合進行。該種灌漿方式應當在壩體混凝土結構溫度穩定后在進行安排，從而方式由于混凝土結構在收縮過程中發生拉裂。

3 材料

若漿液應用與巖基灌漿，那么就需要滿足一定的要求。

3.1 漿液的可灌性較為良好，在巖層中應用效果可以達到灌漿質量要求，通過一定壓力的影響，能夠將巖層中存在的空隙以及孔洞和裂隙等進行填充。

3.2 漿液硬化成結石后，應具有良好的防滲性能、必要的強度和黏結力。

3.3 為了滿足漿液擴散要求，方便施工，則要求漿液的流動性良好。

3.4 漿液穩定性較好。鹽基灌漿以水泥灌漿最普遍。灌入基巖的水泥漿液，由水泥與水按一定配比制成，水泥漿液呈懸浮狀態。水泥灌漿具有灌漿效果可靠、灌漿設備與工藝比較簡單、材料成本低廉等優點。

水泥漿液所采用的水泥品種，應根據灌漿目的和環境水的侵蝕作用等因素確定。水泥顆粒的細度對于灌漿的效果有較大影響。水泥顆粒越細，越能夠灌入細微的裂隙中，水泥的水化作用也越完全。對于帷幕灌漿，對水泥細度的要求為通過80m方孔篩的篩余量不大于5%。灌漿用的水泥要符合質量標準，不得使用過期、結塊或細度不合要求的水泥。

對于巖體裂隙寬度小于200m的地層，普通水泥制成的漿液一般難于灌入。為了提高水泥漿液的可灌性，自20世紀80年代以來，許多國家陸續研制出各種超細水泥，并在工程中得到廣泛采用。超細水泥不僅具有良好的可灌性。同時在結石體強度、環保及價格等方面都具有優勢，特別適合細微裂隙基巖的灌漿。

在水泥漿液中摻入一些外加劑（如速凝劑、減水劑、早強劑及穩定劑等）可以調節或改善水泥漿液的一些性能.滿足工程對漿液的特定要求，提高灌漿效果。外加劑的種類及摻入量應通過試驗確定。

通過將粉煤灰以及粘土和砂等原料摻入水泥中，制成粘土水泥漿以及水泥砂漿和粉煤灰水泥漿等，此類漿液主要被應用在一些強度要求不高以及注入量要求較大的基巖灌漿中。目的是降低灌漿成本，節約水泥用量。此類漿液大多被應用在砂礫石地基處理中。

如果遇到細微裂隙以及斷層和破碎帶等特殊地質條件，通過普通的水泥灌漿材料是無法滿足工程質量要求的，因此需要加入一些例如甲凝高分子材料以及聚氨酯和環氧樹脂等作為灌漿材料的基材。但是這些材料的加入會提升灌漿成本，令灌漿工藝復雜化。基巖的處理過程中通過化學灌漿儀可以提高灌漿質量，一般都會在水泥灌漿的基礎上再進行化學灌漿，通過這種方式不但可以將灌漿質量提升上去，同時也可以最大程度降低成本。

參考文獻

[1]張彥偉，楊占利.淺談水利工程施工管理[A].土木建筑學術文庫（第13卷）[C].2010.

[2]劉耀儒，周維垣，黃巖松，等.水利工程中的大規模數值計算[A].第八次全國巖石力學與工程學術大會論文集[C].2004.

[3]李長永.淺析水利工程中延時基礎灌漿技術[J].中國新技術新產品，2011.