大壩建基巖面找平混凝土封閉式固結(jié)灌漿設(shè)計及施工技術(shù)

摘要：三峽工程大壩建基巖面澆筑找平混凝土進(jìn)行封閉式固結(jié)灌漿，在總結(jié)灌漿試驗研究和生產(chǎn)性試驗的基礎(chǔ)上，提出找平混凝土封閉式固結(jié)灌漿設(shè)計及施工技術(shù)要求，并全面推廣應(yīng)用。解決了大壩基礎(chǔ)約束區(qū)混凝土澆筑與固結(jié)灌漿的矛盾，降低大壩混凝土產(chǎn)生裂縫的風(fēng)險。

關(guān)鍵詞：大壩基巖面　找平混凝土固結(jié)灌漿　三峽工程

1　概述

混凝土壩基礎(chǔ)開挖至設(shè)計建基巖面高程后，即使采取深挖抽槽或降低建基巖面等處理措施，仍難以全部清除，巖體卸荷及爆破裂隙與基巖本身存在的斷層及其交切帶、裂隙密集帶、巖脈、破碎帶、風(fēng)化溝(坑)等地質(zhì)缺陷相互作用對壩基構(gòu)成不利影響，在壩基淺部表層尚存在裂隙張開的巖體。為充填表層巖體中的裂隙，恢復(fù)和提高巖體的整體性，改善混凝土壩建基面表層淺部巖體及地質(zhì)缺陷部位巖體的力學(xué)性能，增強壩基巖體勻質(zhì)性，降低透水性，必須對壩基巖體進(jìn)行固結(jié)灌漿處理，以改善壩基及壩體的應(yīng)力狀況，加強大壩基礎(chǔ)混凝土與建基面的整體性，提高大壩穩(wěn)定安全儲備。

固結(jié)灌漿通常在大壩基礎(chǔ)澆筑一定厚度(3－5m)的混凝土面施工，即為有蓋重固結(jié)灌漿。其優(yōu)點可以使用較大的灌漿壓力，防止基巖表面冒漿，保證固結(jié)灌漿效果，并可兼顧混凝土與基巖間的接觸灌漿。但蓋重混凝土位于大壩基礎(chǔ)強約束區(qū)，固結(jié)灌漿施工期間，受氣溫驟降影響，蓋重混凝土易產(chǎn)生表面裂縫；由于基巖對混凝土變形的約束，表面裂縫受基礎(chǔ)約束力作用，將發(fā)展為貫穿性裂縫，損傷壩體整體性，增加裂縫處理工作量。同時，有蓋重固結(jié)灌漿增加混凝土鉆孔量，易打斷混凝土內(nèi)的冷卻水管及其他預(yù)埋件等，并與大壩混凝土澆筑存在矛盾，影響混凝土澆筑直線工期。

三峽工程大壩為混凝土重力壩，壩基巖體為前震旦紀(jì)閃云斜長花崗巖。設(shè)計單位長江設(shè)計院對三峽工程主體建筑物基礎(chǔ)巖體進(jìn)行了有蓋重固結(jié)灌漿試驗與澆筑找平混凝土封閉式固結(jié)灌漿試驗。根據(jù)試驗成果，大壩左岸廠房壩段建基巖體固結(jié)灌漿施工中，在具備條件的部位進(jìn)行找平混凝土封閉式固結(jié)灌漿生產(chǎn)性試驗和部分壩塊應(yīng)用，右岸廠房壩段及非溢流壩段全面推廣應(yīng)用找平混凝土封閉式固結(jié)灌漿施工技術(shù)，灌后鉆孔檢查，彈性波測試和壓水試驗成果均滿足設(shè)計要求。

2　找平混凝土封閉式固結(jié)灌漿試驗研究

2.1試驗區(qū)的基巖條件及找平混凝土

三峽工程大壩建基巖體固結(jié)灌漿施工前，在一期基坑內(nèi)選擇兩個試驗區(qū)進(jìn)行找平混凝土封閉式固結(jié)灌漿試驗與有蓋重(混凝土厚3－5m)固結(jié)灌漿對比分析。固結(jié)灌漿區(qū)的基巖面達(dá)到大壩對基巖面的要求，并經(jīng)基礎(chǔ)驗收后，才能澆筑找平混凝土，其質(zhì)量要求與大壩基礎(chǔ)約束區(qū)混凝土相同。

試驗①區(qū)尺寸為10.5m×24m，基巖以塊狀結(jié)構(gòu)為主，次塊狀結(jié)構(gòu)次之，有小斷層7條，其中3條規(guī)模較大。斷層交匯處巖體質(zhì)量較差，局部較破碎，且建基巖面局部爆破裂隙張開度達(dá)1－3mm，小斷層張開達(dá)1cm。找平混凝土厚度0.3－0.5m，凹坑處達(dá)1.0m，完整巖石的凸包處沒有混凝土，允許巖石外露，找平混凝土設(shè)計標(biāo)號為90天齡期200號，三級配，混凝土施工質(zhì)量良好。

試驗②區(qū)尺寸為12m×19m，位于F斷層構(gòu)造巖上，斷層傾角陡，構(gòu)造巖膠結(jié)較好，質(zhì)堅硬，因受后期構(gòu)造運動的影響，裂隙較發(fā)育，巖石破碎，基巖面較破碎，且極不均一。找平混凝土施工同試驗①區(qū)，混凝土厚度0－1.0m。

從試驗鉆孔取芯芯樣情況看，混凝土一般與基巖膠結(jié)緊密，能取到混凝土與基巖連接成整體的芯樣。

2.2固結(jié)灌漿試驗孔布置

固結(jié)灌漿試驗孔布置分為規(guī)則孔和隨機孔兩個區(qū)段。規(guī)則孔區(qū)段按方格形和梅花形兩種布置，隨機孔區(qū)段主要針對小斷層、構(gòu)造裂隙、爆破裂隙布灌漿孔。試驗①區(qū)地質(zhì)條件較具均勻，性，按2.5m×2.5m梅花形布孔。試驗②區(qū)規(guī)則孔區(qū)段為正方形布孔3.0m×3.0m，隨機孔區(qū)段為孔排距2.0m×2.0m的三排梅花形，先施鉆外側(cè)兩排，中間排作為加密孔，安排最后施工。

2.3試驗區(qū)固結(jié)灌漿工藝

固結(jié)灌漿采用自上而下分段鉆灌、阻塞器阻塞、孔內(nèi)循環(huán)的灌漿方法施工。第一段灌漿壓力0.2－0.4MPa，阻塞器一般阻塞在基巖頂部，如找平混凝土厚度超過0.3m時，阻塞器可阻塞在混凝土與基巖接觸處；第二段及其以下灌漿壓力0.4－1.5HPa。采用3:1的漿液開始灌注，當(dāng)注入量已達(dá)300L以上或灌注時間已達(dá)1h時，而灌漿壓力和注入率均無改變或改變不明顯時應(yīng)變濃一級；當(dāng)注入率大干30L/min時，可根據(jù)具體情況越級變濃。當(dāng)灌漿單位注入量小于10L/min時，采用濕磨細(xì)水泥灌注。在設(shè)計壓力下注入率不大于0.4L/min，持續(xù)灌注30min即可結(jié)束。灌漿過程中發(fā)現(xiàn)冒漿現(xiàn)象，采用降壓、變濃漿液和間歇灌漿等措施處理。試驗①區(qū)26號孔第一段灌漿時發(fā)現(xiàn)找平混凝土抬動，當(dāng)時抬動觀測值為180μm(設(shè)計允許值為200μm)，由于抬動影響，第二段灌漿時，發(fā)現(xiàn)冒漿只得待凝后復(fù)灌結(jié)束。