岩石基础灌浆技术在水工建设中的应用

吕丽敏

摘 要：水工建设施工中最重要的环节便是建筑基础，基础处理在整个工程中占据了核心地位。通过对岩石基础的处理方式进行了介绍，依照技术以及分类对灌浆材料要求以及相关技术标准进行了分析。水工建设中基础的分类主要有两种，一种为软基，一种为岩基。软基主要为砂砾石地基以及土基，而文章主要针对岩基的灌浆技术进行了分析。

关键词：岩石基础；灌浆技术；水工建设

1 岩基灌浆

所谓的岩基灌浆则是对岩石基础进行灌浆，即按照一定比例，将胶凝性液体以及流动性浆液通过钻孔灌浆的方式灌入岩层中，通过硬化胶结后，对岩基进行处理，提高其整体性以及强度，从而对基础抗渗性予以改善。但是基岩灌浆需要对地质条件以及建筑类型和工程的需要进行分析，另外地基应力以及工程环境的变位因素也是需要予以考虑的重要内容。

灌浆技术在大坝的基础处理中应用较为广泛，另外在下隧洞的围岩固结以及超前支护和混凝土建筑补强和水工建筑的补漏等通过灌浆技术都能够得到有效的提升。

2 分类

水工建设施工中对于岩基的处理需要依照实际的需要采用不同的方式，采用的方式主要包括帷幕灌浆法、固结灌浆法以及接触灌浆法三种。

2.1 帷幕灌浆

采用该种灌浆方式的部位一般为上游迎水面坝基，通过形成连续防渗幕墙的方式对坝基渗流量进行降低，从而减少坝底渗透压，保证基础渗透性。而该种灌浆方式深度的确定因素主要是水文地质条件。同固结灌浆方式相比，该种灌浆深度相对较大，有些工程深度达到百米。并且该种灌浆方式通常使用的灌浆方式为单孔灌浆，因而需要较大的压力。

帷幕灌浆施工通常需要赶在水工设施蓄水前完成，以此保证灌浆质量可以满足质量要求。由于帷幕灌浆是所有灌浆施工中工程量最大的，可能会同坝体施工出现冲突，因而施工需要在坝体基础廊道中开展。这样不但能够进行坝体建设，同时还可以同步进行帷幕灌浆。也在一定程度上提供了混凝土压重，以此保证灌浆质量，提高灌浆压力。若帷幕灌浆应用高坝中，则需要考虑两岸坝肩，需要进入岩体较深的范围，一般的处理方式即，在两岸进行灌浆平洞的开挖。

2.2 固结灌浆

通过固结灌浆可以将水工建设项目中的基岩整体强度予以提升，并且有效降低透水性。若是基岩本身条件良好则需要在上游以及下游会产生应力的部位进行固结灌浆孔的布置；但是如果地质条件较为恶劣，并且坝体需要高度较高，那么固结灌浆孔就需要针对整个坝基进行固结处理，若是需要，还需要对坝基的上游以及下游规定范围内的结构进行固结灌浆处理。

使用固结灌浆的坝体必须保证基层混凝土具有一定的厚度，从而在使用固结灌浆后基岩不会发生冒浆现象，同时在灌浆的过程中保证灌浆压力较大，从而提高灌浆效果，另外还要保证基岩同坝体之间的接触灌浆质量。若是基岩较为完整并且质地坚硬，那么为了赶进度，可以在条件允许的情况下，直接在基岩表面采用固结灌浆的方式。另外若采用钻孔灌浆的方式，对基层混凝土进行处理，就需要保证所有的混凝土强度超过设计强度的50%后进行。或者可以通过灌浆管预埋的方式，对岩基进行处理，等到浇筑厚度达到要求值后再进行灌漿。

在长江三峡工程中，浇筑找平的方式得到了推广使用，部分坝基的固结灌浆通过这种方式提高了强度等级，通过实践操作可以分析出，该种灌浆方式同坝基混凝土强度相同，并且浇筑厚度规定范围大于30cm小于40cm，目的在于对坝基固结灌浆中存在的坑槽以及低洼进行填平。另外需要注意的是，固结灌浆需要待找平区域混凝土结构强度超过70%时才可以进行。

而在黄河小浪底水库枢纽中，其进水塔基岩灌浆技术采用了固结灌浆技术。首先在基岩浇筑垫层混凝土，混凝土厚度范围大于30cm小于40cm。垫层混凝土可以对基岩进行保护，通过3m的固结灌浆，在表层形成盖板，继而对下部岩体进行灌浆。

而在二滩水电站的建设中，其拱坝坝基也是采用了固结灌浆，其工程的初始环节为无盖中灌浆，而工程的结束标志为有盖重灌浆。无盖重灌浆在岩石裸露条件下施工，3m以上通过接管引至坝后集中地点，在浇筑坝体基础混凝土后再进行灌浆。同一地段的基岩灌浆必须按先固结灌浆后帷幕灌浆的顺序进行。

2.3 接触灌浆

接触灌浆的目的在于对巴基以及坝体的混凝土结构的结合能力进行加强，从而提高坝体的稳定性，令其抗滑稳定性予以加强。其处理方式主要有三种，一种是在接触面预先进行灌浆盒的埋设；第二种则是通过钻孔压浆的方式；三则是同合同灌浆相互结合进行。该种灌浆方式应当在坝体混凝土结构温度稳定后在进行安排，从而方式由于混凝土结构在收缩过程中发生拉裂。

3 材料

若浆液应用与岩基灌浆，那么就需要满足一定的要求。

3.1 浆液的可灌性较为良好，在岩层中应用效果可以达到灌浆质量要求，通过一定压力的影响，能够将岩层中存在的空隙以及孔洞和裂隙等进行填充。

3.2 浆液硬化成结石后，应具有良好的防渗性能、必要的强度和黏结力。

3.3 为了满足浆液扩散要求，方便施工，则要求浆液的流动性良好。

3.4 浆液稳定性较好。盐基灌浆以水泥灌浆最普遍。灌入基岩的水泥浆液，由水泥与水按一定配比制成，水泥浆液呈悬浮状态。水泥灌浆具有灌浆效果可靠、灌浆设备与工艺比较简单、材料成本低廉等优点。

水泥浆液所采用的水泥品种，应根据灌浆目的和环境水的侵蚀作用等因素确定。水泥颗粒的细度对于灌浆的效果有较大影响。水泥颗粒越细，越能够灌入细微的裂隙中，水泥的水化作用也越完全。对于帷幕灌浆，对水泥细度的要求为通过80m方孔筛的筛余量不大于5%。灌浆用的水泥要符合质量标准，不得使用过期、结块或细度不合要求的水泥。

对于岩体裂隙宽度小于200m的地层，普通水泥制成的浆液一般难于灌入。为了提高水泥浆液的可灌性，自20世纪80年代以来，许多国家陆续研制出各种超细水泥，并在工程中得到广泛采用。超细水泥不仅具有良好的可灌性。同时在结石体强度、环保及价格等方面都具有优势，特别适合细微裂隙基岩的灌浆。

在水泥浆液中掺入一些外加剂（如速凝剂、减水剂、早强剂及稳定剂等）可以调节或改善水泥浆液的一些性能.满足工程对浆液的特定要求，提高灌浆效果。外加剂的种类及掺入量应通过试验确定。

通过将粉煤灰以及粘土和砂等原料掺入水泥中，制成粘土水泥浆以及水泥砂浆和粉煤灰水泥浆等，此类浆液主要被应用在一些强度要求不高以及注入量要求较大的基岩灌浆中。目的是降低灌浆成本，节约水泥用量。此类浆液大多被应用在砂砾石地基处理中。

如果遇到细微裂隙以及断层和破碎带等特殊地质条件，通过普通的水泥灌浆材料是无法满足工程质量要求的，因此需要加入一些例如甲凝高分子材料以及聚氨酯和环氧树脂等作为灌浆材料的基材。但是这些材料的加入会提升灌浆成本，令灌浆工艺复杂化。基岩的处理过程中通过化学灌浆仪可以提高灌浆质量，一般都会在水泥灌浆的基础上再进行化学灌浆，通过这种方式不但可以将灌浆质量提升上去，同时也可以最大程度降低成本。

参考文献

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[2]刘耀儒，周维垣，黄岩松，等.水利工程中的大规模数值计算[A].第八次全国岩石力学与工程学术大会论文集[C].2004.

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