水電站廠房基礎(chǔ)固結(jié)灌漿施工技術(shù)分析

張歡

（貴州水利實(shí)業(yè)有限公司 貴州貴陽(yáng) 550000）

1 引言

水利工程建設(shè)是關(guān)系到國(guó)計(jì)民生的一項(xiàng)重要基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，對(duì)于促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)持續(xù)健康發(fā)展，減少碳排放工作推進(jìn)有著舉足輕重的作用。水工建筑物的所有動(dòng)、靜荷載最終都要傳遞、作用到基礎(chǔ)上，由基礎(chǔ)提供相應(yīng)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(duì)地基基礎(chǔ)的基本要求是：具有足夠的強(qiáng)度、搞滲性、耐久性、整體性和均一性。

2 固結(jié)灌漿施工技術(shù)

固結(jié)灌漿是指通過(guò)鉆孔、預(yù)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?dāng)嚢杌旌系臐{液或化學(xué)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(dá)到加固基礎(chǔ)的技術(shù)措施。

固結(jié)灌漿施工技術(shù)的應(yīng)用方式是，結(jié)合工程實(shí)際情況對(duì)漿液進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)，然后對(duì)漿液施加一定的壓力，通過(guò)鉆孔，將漿液送入巖石裂縫中，當(dāng)漿液固結(jié)后，就會(huì)發(fā)生膠結(jié)硬化。通過(guò)應(yīng)用固結(jié)灌漿施工技術(shù)，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(yīng)用過(guò)程中，水泥漿液是主要施工材料，通過(guò)對(duì)壩基進(jìn)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(kāi)關(guān)樓、電站廠房等組成，為中型水庫(kù)。大壩為混凝土重力壩，大壩壩頂高程為572m，大壩高75m，在水庫(kù)正常蓄水位為568m，校核洪水位為570m，死水位為540m，總庫(kù)容0.78億m3，防洪調(diào)節(jié)庫(kù)容為0.12億m3，興利庫(kù)容為0.41億m3，電站的總裝機(jī)容量為165MW。根據(jù)設(shè)計(jì)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(duì)該水電站進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)勘察和地勘資料顯示，廠房地基為風(fēng)化軟弱巖體，按要求應(yīng)采用水泥固結(jié)灌漿施工技術(shù)，提升基礎(chǔ)承載力水平。

4 水電站廠房基礎(chǔ)固結(jié)灌漿施工

4.1 鉆孔布置及完成的工程量

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

圖1 固結(jié)灌漿試驗(yàn)孔位布置

（1）灌漿孔：在灌漿孔布置過(guò)程中，需要根據(jù)擬定的固結(jié)灌漿參數(shù)進(jìn)行布置，孔深在6.5m左右。在本次試驗(yàn)過(guò)程中，試驗(yàn)孔數(shù)量為26個(gè)。

（2）抬動(dòng)觀測(cè)孔：抬動(dòng)觀測(cè)孔的作用是對(duì)灌漿施工中的灌漿壓力以及混凝土底板是否發(fā)生抬動(dòng)問(wèn)題進(jìn)行監(jiān)測(cè)，在本次灌漿試驗(yàn)中，布置2個(gè)抬動(dòng)觀測(cè)孔，孔深為10m左右。

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

（4）檢查孔。在固結(jié)灌漿施工完成后，還需要對(duì)灌漿施工效果以及參數(shù)進(jìn)行檢定，判斷是否符合工程設(shè)計(jì)要求，在本次灌漿試驗(yàn)中，應(yīng)布置4個(gè)檢查孔。

4.2 造孔

在造孔施工中，采用地質(zhì)鉆機(jī)配金剛石鉆頭進(jìn)行鉆進(jìn)施工，在鉆進(jìn)過(guò)程中，需注意以下幾點(diǎn)：

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

（2）孔向：鉛直孔。采用測(cè)斜儀控制孔鉛直。

（3）孔徑：φ75mm。

（4）孔深：在造孔施工過(guò)程中，鉆孔深度為5m，而抬動(dòng)觀測(cè)孔的深度為10m，壓水試驗(yàn)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(duì)鉆孔進(jìn)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(duì)于抬動(dòng)觀測(cè)孔、灌前聲波檢測(cè)孔，不需要進(jìn)行沖洗。對(duì)于抬動(dòng)觀測(cè)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(duì)混凝土底面的抬動(dòng)情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

4.4 壓水試驗(yàn)

通過(guò)壓水試驗(yàn)，能夠?qū)α严稁r體的吸水量進(jìn)行檢測(cè)，通過(guò)對(duì)透水率進(jìn)行計(jì)算分析，可以準(zhǔn)確判讀出裂隙巖體的透水性、裂隙性。在壓水試驗(yàn)過(guò)程中，需要應(yīng)用止水栓塞與孔壁密貼，首先隔離出試驗(yàn)段，然后通過(guò)水泵將水壓入至試驗(yàn)段中，水可通過(guò)鉆孔裂隙滲透至巖體中，在經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的滲透作用后，巖體滲透水量達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定值。對(duì)于壓水試驗(yàn)結(jié)果，可以根據(jù)以下公式進(jìn)行計(jì)算，并采用透水率來(lái)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(yàn)段長(zhǎng)度，從栓塞底部至孔底長(zhǎng)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(shè)計(jì)要求，在灌漿施工中，可以分為兩序進(jìn)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(jìn)行下游排孔，然后再進(jìn)行上游排孔，最后進(jìn)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(shù)，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(jìn)行灌漿。漿液水灰比為四個(gè)級(jí)：3：1、2：1、1：1、0.5：1，原則上，應(yīng)從 3：1 的漿液起灌。

在純水泥漿液攪拌過(guò)程中，結(jié)合本工程施工技術(shù)條件，采用普通攪拌機(jī)進(jìn)行攪拌施工，攪拌時(shí)間應(yīng)該控制在3min以上，其中高速攪拌時(shí)間應(yīng)該控制在30s以上，另外，漿液溫度應(yīng)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(dāng)灌漿壓力不變注入率持續(xù)減少，或者，當(dāng)注入率不變壓力持續(xù)升高時(shí)，不得改變水灰比。

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

（3）當(dāng)注入率大于30L/min時(shí)，可越級(jí)變濃漿液配比。

4.5.6 結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)

在規(guī)定的注水壓力作用下，當(dāng)注入率在1L/min以內(nèi)時(shí)，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(shí)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(dāng)鉆孔中的水泥漿液逐漸凝固后，對(duì)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(jìn)行回填和密實(shí)處理。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在水電站廠房施工過(guò)程中，如果基礎(chǔ)地質(zhì)條件比較差，則需要采用固結(jié)灌漿施工技術(shù)，提升基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。在固結(jié)灌漿施工前，首先需要進(jìn)行試驗(yàn)段施工，確定各項(xiàng)施工參數(shù)，然后再進(jìn)行進(jìn)一步的固結(jié)灌漿施工。并加強(qiáng)施工工序和施工參數(shù)控制，對(duì)施工技術(shù)的應(yīng)用效果加強(qiáng)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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