淺談水利工程中巖石基礎(chǔ)灌漿技術(shù)
論文關(guān)鍵詞：水利工程 巖石基礎(chǔ)灌漿技術(shù)
論文摘要：基礎(chǔ)處理工程在水利水電工程建設(shè)中占有重要地位，是施工的重要環(huán)節(jié)。本文介紹了巖石基礎(chǔ)灌漿技術(shù)及其分類，分析了灌漿所需要的材料。
水工建筑物的基礎(chǔ)有兩類：巖基和軟基，其中軟基包括土基與砂礫石地基。由于受地質(zhì)構(gòu)造變化及水文地質(zhì)的影響，天然地基存在不同程度的缺陷，需要經(jīng)過人工處理，才能作為水工建筑物的可靠地基。
水工建筑物的基礎(chǔ)處理，就是采用特定的技術(shù)手段來減少或消除地基的某些天然缺陷，改善和提高地基的物理力學(xué)性能，使地基具有足夠的強(qiáng)度、整體性、抗?jié)B性及穩(wěn)定性，以保證工程的安全可靠和正常運(yùn)行。隨著水利水電建設(shè)事業(yè)的發(fā)展，對基礎(chǔ)處理的方法與技術(shù)提出了越來越高的要求。同時(shí)，地基處理屬隱蔽工程，要根據(jù)水工建筑物對地基的要求，分析水文、地質(zhì)條件，進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，選擇技術(shù)可行、效果可靠、工期較短、經(jīng)濟(jì)合理的施工方案。
1 巖石基礎(chǔ)灌漿
巖石基礎(chǔ)灌漿(簡稱基巖灌漿)，就是將某種具有流動性和膠凝性的漿液，按一定的配比要求，通過鉆孔用灌漿設(shè)備壓入巖層的(裂)隙中，經(jīng)過硬化膠結(jié)后，形成結(jié)石，以提高基巖的強(qiáng)度與整體性，改善基巖的抗?jié)B性�；鶐r灌漿處理要在分析研究基巖地質(zhì)條件、建筑物類型和級別、承受水頭、地基應(yīng)力和變位等因素后選擇確定。
灌漿技術(shù)除運(yùn)用于大壩的基巖處理，還廣泛應(yīng)用于水下隧洞圍巖固結(jié)、襯砌回填、超前支護(hù)、混凝土壩體接縫以及建(構(gòu))筑物補(bǔ)強(qiáng)、堵漏等方面。
2 基巖灌漿的分類
水工建筑物的巖石基礎(chǔ)，一般需要分別進(jìn)行帷幕灌漿、固結(jié)灌漿和接觸灌漿處理。
2.1 帷幕灌漿
布置在靠近上游迎水面的壩基內(nèi)，形成一道連續(xù)的防滲幕墻。其目的是減少壩基的滲流量，降低壩底滲透壓力，保證基礎(chǔ)的滲透穩(wěn)定。帷幕灌漿的深度主要由作用水頭及地質(zhì)條件等確定，較之固結(jié)灌漿要深得多，有些工程的帷幕深度超過百米。在施工中，通常采用單孔灌漿，所使用的灌漿壓力比較大。
帷幕灌漿一般安排在水庫蓄水前完成，這樣有利于保證灌漿的質(zhì)量。由于帷幕灌漿的工程量較大，與壩體施工在時(shí)間安排上有矛盾，所以通常安排在壩體基礎(chǔ)灌漿廊道內(nèi)進(jìn)行。這樣既可實(shí)現(xiàn)壩體上升與基巖灌漿同步進(jìn)行．也為灌漿施工具備了一定厚度的混凝土壓重，有利于提高灌漿壓力、保證灌漿質(zhì)量。對于高壩的灌漿帷幕．常常要深入兩岸壩肩較大范圍的巖體中，一般需要在兩岸分層開挖灌漿平洞。許多工程在壩基與兩岸山體中所形成的地下灌漿帷幕．其面積較之可見的壩體擋水面要大得多。
2.2 固結(jié)灌漿
其目的是提高基巖的整體性與強(qiáng)度，并降低基礎(chǔ)的透水性。當(dāng)基巖地質(zhì)條件較好時(shí)。一般可在壩基上、下游應(yīng)力較大的部位布置固結(jié)灌漿孔；在地質(zhì)條件較差而壩體較高的情況下，則需要對壩基進(jìn)行全面的固結(jié)灌漿，甚至在壩基以外上、下游一定范圍內(nèi)也要進(jìn)行固結(jié)灌漿。灌漿孔的深度一般為5～8m，也有深達(dá)15～40m的．各孔在平面上呈網(wǎng)格交錯(cuò)布置。通常采用群孔沖洗和群孔灌漿。
固結(jié)灌漿宜在一定厚度的壩體基層混凝土上進(jìn)行，這樣可以防止基巖表面冒漿，并采用較大的灌漿壓力，提高灌漿效果，同時(shí)也兼顧壩體與基巖的接觸灌漿。如果基巖比較堅(jiān)硬、完整，為了加快施工速度．也可直接在基巖表面進(jìn)行無混凝土壓重的固結(jié)灌漿。在基層混凝土上進(jìn)行鉆孔灌漿，必須在相應(yīng)部位混凝土的強(qiáng)度達(dá)到50%設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，方可開始�；蛘呦仍趲r基上鉆孔，預(yù)埋灌漿管，待混凝土澆筑到一定厚度后再灌漿。
長江三峽工程的部分壩基固結(jié)灌漿采取了澆筑找平混凝土的方法，找平混凝土的強(qiáng)度等級與大壩基礎(chǔ)混凝土相同．澆筑厚度一般為30～40cm，以填平低洼坑槽為主，待找平混凝土強(qiáng)度達(dá)到70％的設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，開始固結(jié)灌漿作業(yè)。
黃河小浪底水利樞紐進(jìn)水塔基巖進(jìn)行的無蓋重固結(jié)灌漿在基巖面上澆筑了30～40cm的墊層混凝土，在墊層混凝土的保護(hù)下．先進(jìn)行表層3m的固結(jié)灌漿，在基巖面形成蓋板后，再進(jìn)行下部巖體灌漿。
二灘水電站拱壩壩基固結(jié)灌漿原則上由無蓋重灌漿開始，至有蓋重灌漿結(jié)束。無蓋重灌漿在巖石裸露條件下施工，主要進(jìn)行3m孔深以下巖體的灌漿，3m以上通過接管引至壩后集中地點(diǎn)，在澆筑壩體基礎(chǔ)混凝土后再進(jìn)行灌漿。同一地段的基巖灌漿必須按先固結(jié)灌漿后帷幕灌漿的順序進(jìn)行。
2.3 接觸灌漿
其目的是加強(qiáng)壩體混凝土與壩基或岸肩之間的結(jié)合能力，提高壩體的抗滑穩(wěn)定性。一般是通過混凝土鉆孔壓漿或預(yù)先在接觸面上埋設(shè)灌漿盒及相應(yīng)的管道系統(tǒng)，也可結(jié)合同結(jié)灌漿進(jìn)行。接觸灌漿應(yīng)安排在壩體混凝土達(dá)到穩(wěn)定溫度以后進(jìn)行，以防止混凝土收縮產(chǎn)生拉裂。
3 灌漿的材料
巖基灌漿的漿液，一般應(yīng)該滿足如下要求：
3.1 漿液在受灌的巖層中應(yīng)具有良好的可灌性，即在一定的壓力下，能灌入到裂隙、空隙或孔洞中，充填密實(shí)。
3.2 漿液硬化成結(jié)石后，應(yīng)具有良好的防滲性能、必要的強(qiáng)度和黏結(jié)力。
�。�.3 為便于施工和增大漿液的擴(kuò)散范圍．漿液應(yīng)具有良好的流動性。
3.4 漿液應(yīng)具有較好的穩(wěn)定性，析水率低
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(tài)。水泥灌漿具有灌漿效果可靠、灌漿設(shè)備與工藝比較簡單、材料成本低廉等優(yōu)點(diǎn)。
水泥漿液所采用的水泥品種，應(yīng)根據(jù)灌漿目的和環(huán)境水的侵蝕作用等因素確定。一般情況下，可采用標(biāo)號不低于C45的普通硅酸鹽水泥或硅酸鹽大壩水泥，如有耐酸等要求，則選用抗硫酸鹽水泥。礦渣水泥與火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥由于其析水快、穩(wěn)定性差、早期強(qiáng)度低等缺點(diǎn)，一般不宜使用。
水泥顆粒的細(xì)度對于灌漿的效果有較大影響。水泥顆粒越細(xì)，越能夠灌入細(xì)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(xì)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(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，不得使用過期、結(jié)塊或細(xì)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(jì)80年代以來，許多國家陸續(xù)研制出各糞超細(xì)水泥，并在工程中得到廣泛采用。超細(xì)水泥顆粒的平均粒徑約4m，比表面積8000cm2／g。它不僅具有良好的可灌性．同時(shí)在結(jié)石體強(qiáng)度、環(huán)保及價(jià)格等方面都具有優(yōu)勢，特別適合細(xì)微裂隙基巖的灌漿。
在水泥漿液中摻人一些外加劑(如速凝劑、減水劑、早強(qiáng)劑及穩(wěn)定劑等)可以調(diào)節(jié)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。外加劑的種類及摻人量應(yīng)通過試驗(yàn)確定。
在水泥漿液里摻人黏土、砂、粉煤灰，制成水泥黏土漿、水泥砂漿、水泥粉煤灰漿等，可用于注入量大、對結(jié)石強(qiáng)度要求不高的基巖灌漿。這主要是為了節(jié)省水泥、降低材料成本。砂礫石地基的灌漿主要是采用此類漿液。
當(dāng)遇到一些特殊的地質(zhì)條件，如斷層、破碎帶、細(xì)微裂隙等．采用普通水泥漿液難于達(dá)到工程要求時(shí)，也可采用化學(xué)灌漿，即灌注以環(huán)氧樹脂、聚氨酯、甲凝類等高分子材料為基材制成的漿液。其材料成本比較高，灌漿工藝比較復(fù)雜。在基巖處理中，化學(xué)灌漿儀起輔助作用，一般是先進(jìn)行水泥灌漿，再在其基礎(chǔ)上進(jìn)行化學(xué)灌漿，這樣既可提高灌漿質(zhì)量，也比較經(jīng)濟(jì)。
參考文獻(xiàn)：
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