淺析固結(jié)灌漿技術(shù)于大崗山水電站右岸墊座基礎加固中的應用及重要性

閆旭

[摘 要]根據(jù)大崗山大壩基礎工程建基面及建基面地質(zhì)情況，Ⅱ類微新巖體分布于中、下部，抗變形能力較強，Ⅲ2類花崗巖分布于上部壩基，基礎地質(zhì)發(fā)育β93、β97及f231等陡傾角的輝綠巖脈及斷層破碎帶，開挖后表部巖體需采取固結(jié)灌漿加固后才可滿足建基的要求，通過本項目研究，取得滿足本工程設計要求的固結(jié)灌漿施工工藝和參數(shù)。

[關鍵詞]巖脈 破碎帶 固結(jié)灌漿 試驗 施工工藝

中圖分類號：TV221.2 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）19-0165-02

1 工程概況

大崗山水電站位于大渡河中游上段的四川省雅安市石棉縣挖角鄉(xiāng)境內(nèi)，上游與規(guī)劃的硬梁包水電站銜接，下游與龍頭石水電站銜接。大崗山水電站裝機2600MW（4×650MW），工程樞紐建筑物由混凝土雙曲拱壩、水墊塘、二道壩、右岸泄洪洞、左岸引水發(fā)電建筑物等組成。

該段建基面及建基面以里巖體以微新—弱風化下段的黑云二長花崗巖為主。Ⅱ類微新巖體分布于中、下部，抗變形能力較強，Ⅲ2類花崗巖分布于上部壩基，開挖后表部巖體固結(jié)灌漿后即可滿足建基的要求。該段主要發(fā)育β93、β97及f231等陡傾角的輝綠巖脈及斷層破碎帶，巖脈均傾向坡里偏下游，巖性為Ⅲ1～Ⅲ2類巖體。

2 研究目的及內(nèi)容

2.1 問題的產(chǎn)生

針對大崗山電站右岸墊座基礎存在強風化裂隙破碎帶和輝綠巖脈等不良地質(zhì)情況，需對基礎進行固結(jié)，提高基礎整體性和地基承載能力才能滿足水工建筑物的設計載荷要求。

本文就輝綠巖脈及斷層破碎帶密集發(fā)育的地質(zhì)構(gòu)造中，采用水泥漿進行固結(jié)技術(shù)來加固巖體軟弱結(jié)構(gòu)面的施工工藝和技術(shù)指標等進行了研究和論述，以期取得滿足設計要求的施工參數(shù)，達到優(yōu)化施工技術(shù)，提高工程施工質(zhì)量的目的。

2.2 研究目的

由于右岸大壩拱肩槽地質(zhì)條件差，進行置換開挖，置換后基礎巖體及部分輝綠巖脈、斷層需要進行固結(jié)灌漿才能滿足基礎承載力要求。為保證右岸墊座混凝土基礎固結(jié)灌漿的順利進行，為了給后續(xù)施工提供最佳鉆灌工藝參數(shù)，故根據(jù)現(xiàn)場實際情況，結(jié)合《水工建筑物水泥灌漿施工技術(shù)規(guī)范》DL/T 5148-2001進行本次固結(jié)灌漿試驗，從而驗證鉆灌方法、施工參數(shù)、施工工藝的合理性。

2.3 研究內(nèi)容

⑴探索鉆孔方式及通過試驗選擇有效合理的鉆孔設備；

⑵探索引管有蓋重灌漿壓力的極限值與混凝土或巖體表面臺動允許最大變形值的關系，以尋求最佳壓力控制范圍；

⑶探索在各級灌漿壓力下，灌漿材料、各級漿體的可灌性，選擇合適的開灌及灌漿比級；

⑷探索預固結(jié)灌漿過程中特殊情況下處理方法；

⑸固結(jié)灌漿施工工藝探討與研究，選取邊坡預固結(jié)灌漿合理的孔徑、孔深及鉆孔方向；

⑹探索自下而上分段阻塞灌漿法與孔口阻塞自上而下分段灌漿法各自效果及工作效率；

3 研究實施情況

3.1 試驗場地

1.試驗區(qū)選擇

本次灌漿試驗布置A、B、C兩個試驗區(qū)，A、B、C區(qū)均采用引管有蓋重灌漿。A、C區(qū)為一般巖石基礎，B區(qū)為巖脈段、斷層部位。A、B區(qū)全孔分兩次灌漿試驗（混凝土澆筑前先先進行基巖面5m以下灌漿施工，淺表0～5.0m采用引管至上下游馬道，待墊座混凝土澆筑及巖脈加密灌漿后對淺表0～5.0m段進行灌漿）。

2、鉆孔試驗：

驗證YQ100型潛孔鉆、鉆孔機械設備的可行性，同時探討此設備鉆孔參數(shù)合理性，確保機械選型必須技術(shù)上可行，經(jīng)濟上合理，已達到固結(jié)灌漿目的。

灌漿孔位布置、孔深、孔向布置遵循分序逐漸加密的原則。灌漿孔按梅花形布置，施鉆鉛直孔（B區(qū)巖脈帶采用斜孔）。

A、C試驗區(qū)孔間排距為3.0×3.0m，同排間分三序進行施工；灌漿試驗鉆孔時采用分序鉆孔，同排I、II或Ⅲ序孔灌漿施工完畢后進行下一排孔施工，避免串孔。

B實驗區(qū)孔間排距為1.5×1.5m

A、B試驗區(qū)鉆孔布置如下圖1、2所示：

3.2 主要施工工藝研究

1、鉆孔

鉆機安裝平穩(wěn)，并固定牢固，調(diào)整鉆機使鉆孔角度與設計孔向一致，經(jīng)現(xiàn)場質(zhì)檢員檢查合格后方可開孔。在鉆孔過程中，隨時進行孔斜測量，并采取有效措施控制孔斜。

2、洗孔

灌漿前，對所有灌漿孔（段）進行裂隙沖洗。復雜地質(zhì)區(qū)域的鉆孔沖洗，按監(jiān)理指示或通過試驗確定的方法進行。

所有灌漿孔的沖洗，采用導管通入大流量水流從孔底向孔外沖洗的方法進行沖洗。裂隙沖洗沖至回水變清，并延續(xù)10min結(jié)束，總的沖冼時間，單孔不少于30min，串通孔不少于2h。對回水達不到澄清要求的孔段，繼續(xù)及逆行沖冼，孔內(nèi)沉積厚度不大于20cm。

灌漿孔（段）在灌漿前采用壓力水進行裂隙沖洗，沖洗壓力為灌漿壓力的80%（壓力超過1MPa時取1MPa）。

灌漿孔的沖洗方法：灌漿孔鉆至設計深度→將鉆具再次下入到孔底→大流量水流進行沖洗→回水變清、孔內(nèi)沉渣≤20cm→安裝好灌漿塞及灌漿管→壓力水進行沖洗→回水變清為止。

當鄰近有正在灌漿的孔或鄰近灌漿孔結(jié)束不足24h，不進行裂隙沖洗。灌漿孔（段）裂隙沖洗后，該孔（段）立即進行灌漿作業(yè)，因故中斷時間間隔超過24h，在灌漿前重新進行裂隙沖洗。

3、孔內(nèi)壓水試驗

試驗A、B區(qū)每段灌漿開始之前均做孔內(nèi)壓水并記錄壓水值；試驗C區(qū)做空底端壓水試驗（自下而上灌漿），以便于后期與檢查孔壓水值做對比。

4、灌漿工藝試驗

漿液配合比采用2：1、1：1、0.7：1、0.5：1四級水灰比。

灌漿段長按第一段2.0m、第二段5.0m、第三段及以下各段5.0m控制，終孔段段長最大不超過8.0m。

具體段長劃分及壓力選用見表6-1。

5、灌漿方法

A、B區(qū)采用孔口阻塞自上而下分段鉆孔、分段灌漿法；C區(qū)采用一次成孔，采用孔內(nèi)卡塞自下而上分段純壓式灌漿?；鶐r面以下0～5.0m暫不灌漿，待混凝土澆筑完成且達到50%強度后再進行灌漿。

6、灌漿次序

灌漿孔分三個次序，按逐序加密原則施工，前序孔與后序孔在巖石中鉆孔灌漿的間隔高差不得小于15m。

7、漿液變換

所有灌漿孔段均采用2：1級漿液開灌，逐級變濃，其變漿原則如下：

①當灌漿壓力保持不變，注入率持續(xù)減少時，或當注入率不變而壓力持續(xù)升高時，不得改變水灰比。

②當某一比級漿液的注入量已達300L以上或灌注時間已達1h，而灌漿壓力和注入率均無改變或改變不顯著時，應改濃一級。

③當注入率大于30L/min時，可根據(jù)具體情況越級變濃。

8、灌漿結(jié)束

在設計灌漿壓力下，注入率不大于1L/min時，繼續(xù)灌注30min后結(jié)束本段次灌漿。

3.3 固結(jié)效果檢測

灌漿工作全部完成并待凝28天后，在試驗區(qū)域內(nèi)布置檢查孔，進行取芯、巖樣地質(zhì)描述、五點法壓水試驗，檢查巖體裂隙中漿液結(jié)石充填情況，彈性波測試、孔內(nèi)錄像等試驗，主要分析方法如下：

①灌漿前孔內(nèi)壓水值與檢查孔壓水值對比；

②灌漿后檢查孔聲波值與灌漿前墊座巖體聲波值得的對比；

③孔內(nèi)錄像檢查孔壁固結(jié)灌漿后的漿液結(jié)石情況；

4、研究結(jié)果

通過試驗研究，所選定的YQ100型潛孔鉆機作為固結(jié)灌漿施工的鉆孔設備是可行性的。

對固結(jié)灌漿試驗區(qū)的巖層鉆芯取樣進行檢測，采用3級灌漿的施工工藝能夠滿足要求，按照2：1、1：1、0.7：1、0.5：14種配比完成灌漿后，采用3級灌漿工藝依次進行灌漿后，巖體整體性得到極大改善，滿足工程設計要求。

5 結(jié)語

通過在大崗山水電站右岸軟弱巖體加固處理過程中，進行固結(jié)灌漿工藝和施工技術(shù)研究，取得了滿足工程施工要求的固結(jié)灌漿施工設備、漿液控制指標和灌漿操作工藝，對快速完成右岸不良巖基處理，為大壩主體工程盡早施工創(chuàng)造了良好的條件，加快了工程施工進度。成功將固結(jié)灌漿加固處理施工技術(shù)應用在輝綠巖脈及斷層破碎帶強烈發(fā)育的巖體加固中，為同類水利工程中采用固結(jié)灌漿施工技術(shù)進行基礎處理提供借鑒。

參考文獻：

[1]《水工建筑物水泥灌漿施工技術(shù)規(guī)范》DL/T 5148-2001

[2]《建筑地基基礎工程質(zhì)量驗收規(guī)范》GB50202-2002

[3]《水利水電工程地質(zhì)規(guī)程》DL/T5109-1999