基础灌浆技术在水利工程中的应用之我见
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摘 要：随着我国社会经济的快速发展，水利工程建设的速度也有了很大的提高。但是，随着水利工程的飞速发展，也给施工单位带来了很多的问题，目前能够满足水利工程建设的地基还不是很多，因此，水利工程的基础处理工程在水电工程建设中占有重要的地位，更是水利工程施工的重要环节。本文介绍了基础灌浆技术及其分类，分析了灌浆所需要的材料以及在水利工程中的应用。
关键词：水利工程；岩石基础；灌浆技术
随着水利水电建设事业的发展，对基础处理的方法与技术提出了越来越高的要求。同时，地基处理属隐蔽工程，要根据水工建筑物对地基的要求，分析水文、地质条件，进行技术经济比较，选择技术可行、效果可靠、工期较短、经济合理的施工方案。
一、岩石基础灌浆简介
岩石基础灌浆（简称基岩灌浆），就是将某种具有流动性和胶凝性的浆液，按一定的配比要求，通过钻孔用灌浆设备压入岩层的（裂）隙中，经过硬化胶结后，形成结石，以提高基岩的强度与整体性，改善基岩的抗渗性。基岩灌浆处理要在分析研究基岩地质条件、建筑物类型和级别、承受水头、地基应力和变位等因素后选择确定。
灌浆技术除运用于大坝的基岩处理，还广泛应用于水下隧洞围岩固结、衬砌回填、超前支护、混凝土坝体接缝以及建（构）筑物补强、堵漏等方面。
二、基岩灌浆的分类
水工建筑物的岩石基础，一般需要分别进行帷幕灌浆、固结灌浆和接触灌浆处理。
（一）帷幕灌浆
布置在靠近上游迎水面的坝基内，形成一道连续的防渗幕墙。其目的是减少坝基的渗流量，降低坝底渗透压力，保证基础的渗透稳定。帷幕灌浆的深度主要由作用水头及地质条件等确定，较之固结灌浆要深得多，有些工程的帷幕深度超过百米。在施工中，通常采用单孔灌浆，所使用的灌浆压力比较大。
帷幕灌浆一般安排在水库蓄水前完成，这样有利于保证灌浆的质量。由于帷幕灌浆的工程量较大，与坝体施工在时间安排上有矛盾，所以通常安排在坝体基础灌浆廊道内进行。这样既可实现坝体上升与基岩灌浆同步进行.也为灌浆施工具备了一定厚度的混凝土压重，有利于提高灌浆压力、保证灌浆质量。对于高坝的灌浆帷幕.常常要深入两岸坝肩较大范围的岩体中，一般需要在两岸分层开挖灌浆平洞。许多工程在坝基与两岸山体中所形成的地下灌浆帷幕.其面积较之可见的坝体挡水面要大得多。
（二）固结灌浆
其目的是提高基岩的整体性与强度，并降低基础的透水性。当基岩地质条件较好时。一般可在坝基上、下游应力较大的部位布置固结灌浆孔；在地质条件较差而坝体较高的情况下，则需要对坝基进行全面的固结灌浆，甚至在坝基以外上、下游一定范围内也要进行固结灌浆。灌浆孔的深度一般为5～8m，也有深达15～40m的.各孔在平面上呈网格交错布置。通常采用群孔冲洗和群孔灌浆。
固结灌浆宜在一定厚度的坝体基层混凝土上进行，这样可以防止基岩表面冒浆，并采用较大的灌浆压力，提高灌浆效果，同时也兼顾坝体与基岩的接触灌浆。如果基岩比较坚硬、完整，为了加快施工速度.也可直接在基岩表面进行无混凝土压重的固结灌浆。在基层混凝土上进行钻孔灌浆，必须在相应部位混凝土的强度达到50%设计强度后，方可开始。或者先在岩基上钻孔，预埋灌浆管，待混凝土浇筑到一定厚度后再灌浆。
（三）接触灌浆
其目的是加强坝体混凝土与坝基或岸肩之间的结合能力，提高坝体的抗滑稳定性。一般是通过混凝土钻孔压浆或预先在接触面上埋设灌浆盒及相应的管道系统，也可结合同结灌浆进行。接触灌浆应安排在坝体混凝土达到稳定温度以后进行，以防止混凝土收缩产生拉裂。
三、岩基灌浆的材料要求
岩基灌浆的浆液，一般应该满足如下要求：
1、浆液在受灌的岩层中应具有良好的可灌性，即在一定的压力下，能灌入到裂隙、空隙或孔洞中，充填密实。
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、为便于施工和增大浆液的扩散范围.浆液应具有良好的流动性。
4、浆液应具有较好的稳定性，析水率低
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。一般情况下，可采用标号不低于C45的普通硅酸盐水泥或硅酸盐大坝水泥，如有耐酸等要求，则选用抗硫酸盐水泥。矿渣水泥与火山灰质硅酸盐水泥由于其析水快、稳定性差、早期强度低等缺点，一般不宜使用。
四、基础灌浆施工技术的应用
（一）基础灌浆施工技术在水利工程中的应用
1、岩溶地区对基础灌浆施工的技术要求
我国对于岩溶地区的基础处理至今没有成型的技术，工程技术人员主要是凭借自己对基础施工的经验或者参照同等状况下工程的建设成果进行灌浆。在岩溶地区的基础施工主要分为两种施工形式，一种是岩溶地区存在填充物的基础施工，还有一种施工方式是岩溶地区没有填充物的基础施工，在这两种基础施工方式中，第一种对于技术的要求更为严格。基础施工的技术方法主要是根据岩溶的大小和岩溶的深度来决定的。
（1）在岩溶地区实施基础灌浆的时候采用高压灌浆技术。我们为了促使岩溶地区的填充物更加结实，密度加大，所以对岩溶地区的基础主要采用高压水泥灌浆法来处理，这样处理的工程基础具有很强的防渗性和稳定性，一般不会采用不冲洗高压水泥灌浆的方式进行灌浆。还有一个原因是我们使用高压灌浆的方式能够让水泥以条状的形状向土壤中渗透，这样在整个的渗透过程中容易形成网状的结构，所以高压水泥灌浆法能够使基础有着很强的抗劈裂能力，促使水利工程的基础稳定性能更强。
（2）高压旋喷浆技术主要是借助机械钻机能够钻入地下的优势，在钻机的头部安装特殊的喷嘴，运用高压泵把水泥浆喷射出去，这样在喷射水泥的过程中就对地基中原有的土层进行了破坏。再者，高压钻机的头部一边高速运转，一边向上提出的过程中，能够使喷射出的水泥浆和被破坏的土层形成混合搅拌物，等到水泥搅拌物凝固了以后就会在岩溶地区形成一个比较结实的柱体，这样就自然加固了水利工程的地基强度。
（3）对于深层岩溶地区实行的基础灌浆技术。岩溶的深度达到50米的时候，我们一般称为深层岩溶，施工人员在对深层岩溶的基础进行施工的时候，如果使用高压旋喷技术对基础进行灌浆是比较困难的，所以这就要求我们采用别的灌浆的办法。一般状况下，我们可以采用一般的灌浆技术对深层岩溶的周围进行灌浆，当水泥浆进入深层岩溶的过程中再对其采用其他的填充物进行排挤，因为基础岩溶所受到的排挤的压力比较大，就会促使水泥浆和原有的填充物进行快速结合并且快速硬化。
2、吸浆加大的水利工程采取的灌浆办法
在一般状态下，对于水利工程的岩峰灌浆需要在1至三个小时内完成，这种情况下对于水泥的数量是非常有限的，单位面积岩缝灌浆所应用的水泥要小于120―220kg/m。所以，一般的岩缝我们可以按照正常的程序进行施工，但是也会出现有的岩缝大量吸浆的现象出现，水泥浆满足不了吸浆的要求，这就需要采取一定的措施来解决这种状况。出现大量吸浆的因素有很多，主要是因为地质条件的差异，导致灌注的水泥通过特殊的地理通道流入别的地方，还有可能灌入的水泥浆从别的空隙流出，这种特殊的灌浆方法对基础进行灌浆的时候，所受到的压力要比预先设计的要小。
（二）帷幕灌浆技术在水利工程中的运用
帷幕灌浆技术是水工建筑物地基防渗处理的主要手段，对保证水工建筑物的安全运行起着重要作用。
1、帷幕灌浆试验的施工要求
我们为了保证帷幕灌浆的技术参数保持正常，要首先了解基岩的可灌性和渗透性能，要选择具有一定代表性的墙体进行帷幕灌浆试验。可以选用2组20个帷幕灌浆孔，通过试验来确定灌浆的压力和灌浆的段长等技术参数，还要通过试验论证帷幕灌浆的深度。当先导孔压水透水率连续2段大于0.05L/（min・m・m）时，该单元的帷幕灌浆孔加深1段。由于高喷防渗墙孔距为1.6m。结合灌浆试验成果确定帷幕灌浆孔距为1.6m，即帷幕灌浆孔正好在高喷灌浆孔中心位置。试验段灌浆成果表明，坝基的岩体风化较强烈，节理裂隙较发育，透水率大，混凝土与基岩接触面透水率大、吸浆量大、多次冒浆。试验成果资料表明：①孔距2m是合适的，能达到设计要求；②防渗帷幕应适当加深；③首先进行混凝土以下2m接触段的首段灌浆，达到灌浆结束标准后，下入孔口管，用水泥固结，待凝48h，再进行以下段灌浆，效果较好。
2、帷幕灌浆施工工艺流程
（1）主要流程为：确定测量方位，然后钻机就位，第三步按照设计孔径钻进，第四步进行钻孔、裂缝冲洗、压水，在经过24小时以后进行第一段灌浆，凝固24小时以后再进行第二段灌浆；第四步是终孔标准；最后封孔。
（2）造孔施工阶段。灌浆工程中最为重要的一个环节就是造孔，造孔的质量直接关系着整个灌浆工程的进度和质量，所以作为施工人员必须抓好。第一步是安装钻架，摆放好钻机。在确定好灌浆口的位置以后，要清理好场地，铺设好地板、方木，然后搭建钻探平台，钻机的安装要端正、稳固，摆放的钻机要使主动钻杆、天车、灌浆孔中心保持一条直线，在进行开钻；其次就是试车、开钻。等到安装完成以后，要启动动力设备进行试车，等到钻机、供水、供电系统完全正常以后再进行开钻；再次是钻工工艺。钻浆造孔的坝基部分、检查孔和先导孔，要进行基岩部分的钻孔，主要采用59mm金刚石钻头进行施工。
（3）裂隙冲洗及压水试验：帷幕灌浆在钻孔结束后，采用由导管通入大流量高压水流从孔底向孔外冲洗的方法冲洗孔壁，钻孔洗拟采用单孔冲洗，直至回水澄清后，再继续冲洗10min，要求总的时间不少于30min，串通孔不少于2h，底残渣不超过20cm：一般部位的裂隙冲洗压力采用同段灌浆压力的80%。压水试验在裂隙冲洗后进行，本次灌浆选择10%的灌浆孔做先导孔，并在I序孔中选择。先导孔应进行压水试验，压水试验采用单点法，压力采用同段灌浆压力的80%，且不大于1MPa：简易压水时间为20min，每3～5min测读1次压入流量，取最后的流量作为计算流量。