基礎灌漿施工技術在水利工程中的應用

徐浩根

（貴州省水利投資（集團）有限責任公司 貴州貴陽 550000）

基礎灌漿技術作為一種常見且重要的地基處理手段，被廣泛應用在水利工程大壩加固處理與防滲環節。因水利工程對地基結構承載力、防滲性能的要求極為嚴苛，還需要嚴格遵循因地制宜原則，針對不同施工地質環境及施工情況，設計出具備較高技術可行性與經濟適用性的基礎灌漿施工技術方案，確保基礎灌漿施工技術能夠充分發揮出應有的應用價值。

1 基礎灌漿施工技術在水利工程中的應用重要性

社會經濟的快速發展使水利工程逐漸趨向于大型化轉變。因施工現場地質環境日漸復雜，地基結構施工及施工管理難度進一步提升。基礎灌漿技術是常見水利工程施工手段，雖在當前已經積累下了較為豐富的施工經驗，但在具體實施過程中依然會受到各類因素影響，導致灌漿效果預期目標存在較大差異。

相較于普通建設工程而言，水利工程對地基結構的防滲水功能要求極為嚴格，需要著重關注工程建設初期地基防滲水處理環節，加強基礎灌漿施工技術應用全過程管控力度。

由此可見，為使水利工程始終處于高質高效建設狀態，應著重加強基礎灌漿施工技術的應用管理工作，嚴格遵循因地制宜原則，通過分析水利工程施工環境地質特征、水文條件，選擇適宜的基礎灌漿施工技術手段。

2 基礎灌漿施工技術在巖溶地段水利工程中的應用要點

現階段，巖溶地段已成為水利工程常見施工地質環境，在巖溶地段應用基礎灌漿施工技術，需要嚴格參考同類型工程實施經驗，借助大量基礎灌漿試驗成果，完善基礎灌漿施工技術方案。當前，巖溶地段基礎施工主要分為無填充物基礎施工、有填充物基礎施工兩種方式。其中，有填充物基礎施工對施工質量的要求更為嚴格，具體基礎施工方式應當遵照巖溶區深度及巖溶體量大小確定。

2.1 應用高壓灌漿施工技術

在處于巖溶地段水利工程基礎灌漿施工過程中，為從根本上保障漿液類填充物的密實度，需使用不沖洗高壓水泥灌漿方式，增強基礎結構穩定性及防滲水性能。高壓灌漿技術手段可以使水泥更好地向土壤滲透［1］，水泥漿液在滲透過程中形成網狀結構，進一步增強地基結構的抗劈裂能力，使地基結構穩定性與實際設計要求相符。

2.2 應用高壓旋噴灌漿施工技術

高壓旋噴灌漿技術手段也是巖溶條件下水利工程基礎施工常見形式。具體而言，高壓旋噴施工技術需要借助機械鉆機等施工設備深入地下結構，鉆機處安裝適宜結構噴嘴，借助高壓泵將水泥漿液從鉆機頭部的噴嘴中噴射。水泥漿液噴射環節會對原有土層結構造成破壞。鉆機頭部在邊向上提出邊高速旋轉的過程中，會使水泥漿液與被破壞的土層結構均勻混合在一起［2］，在水泥攪拌物凝固后，會在巖溶區域形成具備較高承載力及防滲水性能的柱體，進一步加固工程地基。

2.3 不同巖溶條件下基礎灌漿施工要點

水利工程中的巖溶地段分為淺層巖溶地段與深層巖溶地段兩種類型。在淺層巖溶地段使用基礎灌漿施工技術過程中，因巖溶深度較淺，需要在施工前將淺層巖溶中的沙土挖出，并借助水泥漿液等回灌到挖除區域，從而實現地基加固目標。在深層巖溶地段使用基礎灌漿施工技術過程中，高壓旋噴灌漿方式無法發揮出應有應用積極性，需要配合使用其他灌漿技術手段。深層巖溶地段主要就是指巖溶深度到達50m及50m以上［3］，在灌漿時，首先使用常見灌漿手段，對巖溶周邊地段展開灌漿處理。在水泥漿液進入至深層巖溶地段后，漿液會排擠巖溶中的其他填充物，使填充物及水泥漿液良好結合在一起，實現快速硬化目標。

3 基礎灌漿施工技術在大量吸漿情況下的應用要點

水利工程地基結構巖縫灌漿施工流程需要在1～3h內完成，實際耗灰量較小，施工可控性較強。但由于工程所處地質環境各不相同，在具體施工環節，會受各類因素影響而出現巖縫大量吸漿情況，導致施工存在較大安全隱患。

經過實際調查研究發現，巖溶地段大量吸漿情況主要是由于地層結構較為復雜、水泥漿液從附近地表溢出或沿固定通道逐漸流失造成。為有效解決大量吸漿情況下的基礎灌漿流失量大的問題，還需要在具體施工期間著重關注以下要點。

（1）配合使用多次灌漿處理手段。多次灌漿也被稱為間接性灌漿，在實施過程中，需要結合基礎灌漿技術應用要求，確定一次灌漿數量與灌漿時間。到達灌漿時間后，應中斷灌漿，待漿液凝固到標準程度，才可進行后續灌漿。具體灌漿間隔應當滿足施工要求，符合基礎灌漿施工目的，但要注意多次灌漿時間不可超過8h。多次灌漿結束不必嚴格遵循設計壓力要求，可適當在低壓環境下結束灌漿。漿液凝結一段時間，還應當進行后續掃孔、復灌等工作［4］。

（2）著重采用適宜限流技術。基礎灌漿期間的限制注入率需要維持在10～15L/min 范圍之內。有效控制漿液在縫隙內的流動速率，確保漿液能夠以較快速度沉積。在注入率降低后，應逐步提升注漿壓力，使注入率始終保持在標準范圍內，達到灌漿結束標準后，才可停止灌漿。

（3）適當進行降壓處理。采用降低壓力或自流手段開展灌漿處理工作，待漿液凝固且不能流動后，才可以逐步恢復灌漿壓力，依照正常工序合理降壓。

4 基礎灌漿施工技術在嚴重漏水情況下的應用要點

導致水利工程基礎施工嚴重漏水問題的原因較多，比如，水利工程施工場地位于可溶性巖石地段，此類地質條件會形成喀斯特溶洞及溶溝，并伴隨嚴重漏水情況。嚴重漏水情況下不可使用常規灌漿手段，而是需要配合使用其他灌漿方式。

（1）使用填充級配料處理。利用較為粘稠的水泥沖灌礫石與粗砂，并在具體沖灌過程中著重關注礫石直徑的排列。如果在填充處理時的填充效果不佳，還可以適當調整水泥的粘稠度及水泥沖灌及配料。填充級配料主要包括砂石、礫石、砂土，在配置環節形成反過濾層。級配料灌入數量和遵照具體施工環境進行靈活調整。在填充粒料過程中［5］，應當以某一級礫石作為窄縫中的架橋，并將縫隙堵住，增強結構反濾效果。

（2）使用模袋灌漿處理。模袋是一種具備較高強度的紡織品，主要由尼龍、聚丙烯或聚酯物質組成，在實際應用期間的耐磨性能也十分顯著。在使用模袋灌漿過程中，漿液中的水分會在壓力下滲出，漿液中的砂石顆粒留在模袋內，以有效控制水泥中的水灰比，縮短水泥凝固時間，增強結構固結強度值。不僅如此，受到模袋約束力的影響，水泥不會在具體施工環節出現流散情況，也不會被水流沖走，能夠更好應用在不同條件及形狀的溶洞中，堵塞住溶洞結構。

5 基礎灌漿施工技術在水利工程中的應用案例

本文以某水利工程為例，該水利工程帷幕灌漿施工主要為土石壩帷幕灌漿、混凝土壩帷幕灌漿兩項內容。帷幕灌漿為單排灌漿孔，灌漿孔的孔距為2m。壩端為木灌漿孔的深度為29m。擋水壩、引水壩及底孔壩的帷幕灌漿孔深度為27m。溢流壩的帷幕灌漿孔深度為23m。土石壩帷幕灌漿孔共1620 個，混凝土帷幕灌漿孔為1957個，總長度約13330m。在具體灌漿工作開展期間，需要首先開展防滲墻、混凝土蓋板澆筑工作，在防滲墻及混凝土蓋板強度達到設計要求后，還可以進行基礎灌漿。混凝土壩在固結灌漿完畢時還應當做好檢查驗收工作，驗收合格后開展帷幕灌漿工作［6］。

6 基礎灌漿施工技術在水利工程中的應用流程及注意事項

6.1 灌漿鉆孔

基礎灌漿鉆孔需要分工序開展，首先進行第一道工序鉆孔，其次進行第二道工序。其中，第一道工序為分段鉆進，第二道工序為依照規定深度要求開展后續施工。按照規定要求，設置灌漿孔距，帷幕灌漿為單排，孔距值為2m。帷幕灌漿檢查孔的位置在基本孔內布置，孔數為基本孔的10%。灌漿孔的深度應當以巖層透水率為依據設置。檢查孔深度需要比檢查位置的灌漿孔深度小。壩基帷幕灌漿孔的深度需要為地質建議下的帷幕灌漿線。在遇到斷層的情況下，破碎帶需要進行加密與加深處理。帷幕灌漿孔的先導孔徑為75mm，灌漿孔孔徑為56mm，檢查孔的孔徑為75mm。在鉆孔工作開展時，鉆孔位置偏差也應當得到嚴格管控，要求鉆孔孔位需要與設計位置相當，誤差值控制在10cm范圍之內，孔底的允許偏差值可以遵照工程實際施工特征進行靈活調整。在鉆孔施工時，如誤差值超過規定數值，則需要進行重新鉆孔，其他灌漿孔及檢查孔位的偏差也需要進行相應調整。

6.2 鉆孔沖洗

帷幕灌漿應當采用回轉式鉆機及金剛石鉆頭方式開展施工工作。在混凝土壩灌漿施工時，金剛石鉆頭的直徑需要為75mm。依照實際施工技術要求，埋設孔口管，然后使用小口徑金剛鉆頭開展后續的分段鉆進。在土石壩鉆孔工作開展時，需要使用直徑為91mm 的金剛鉆頭鉆進到指定深度。在鉆孔達到設計要求的深度值后，需要對孔深與孔底進行嚴格檢查。如孔身不滿足設計要求或者孔底內有較多殘留物質的情況下，則需要采用合理手段對孔身進行靈活處理。檢查合格后的鉆孔應采用大壓力動脈方式沖洗干凈，避免后續雜物對灌注質量造成不利影響。

6.3 壓水試驗

在鉆孔施工完成后，還需要開展壓水試驗工作。壓水試驗主要就是對巖石條件及情況進行細致檢查，確定灌漿參數數值，著重檢查灌漿全過程質量。逐一對鉆孔實施壓水試驗，收集到的壓水試驗成果，如壓入流量、實驗段長度、實驗段內全壓力還需要進行合理計算，以計算出透水率。正規壓水試驗開展過程中，壓力應當依照規定要求設置成固定參數，在注入率趨于穩定后，需要進行嚴格測量。普通鉆漿孔灌漿段在灌漿前應當嚴格設計壓水試驗流程，每5min讀取一次壓入流量，共計檢測6 次。在灌漿壓力為1MPa 或者1MPa以下的情況下，壓水試驗的壓力需要控制在0.3MPa。如果灌漿壓力為1MPa 或1MP 以上，則壓水試驗壓力需要控制在1MPa。做好壓水試驗記錄工作，在壓水結束后，需要將獲得的各類數據記錄在案。

6.4 灌漿

首先，采用集中制漿的方式做好制漿工作，在制漿期間，需要對灌漿溫度進行嚴格管控，使灌漿溫度始終保持在4～5℃。如漿液溫度超出此范圍內，則不可再繼續使用，制漿時的漿液需要均勻攪拌，攪拌期間還是對漿液濃度進行實時測量，并準確記錄下測量結果，漿液攪拌時間應得到合理管控，根據攪拌機類型合理設計攪拌流程。具體而言，在采用高速旋轉攪拌機械設備的情況下，攪拌時間需要控制在30s；如使用普通攪拌機械設備，則攪拌時間需要大于3min。

在漿液攪拌結束后，應當對漿液開展詳細試驗檢測，檢測合格后的漿液才可以進行運輸。在本文水利工程中，漿液主要使用輸漿管道運輸。運輸前，應當保障管路平滑潔凈，將管路漿液運輸速度控制在合理范圍之內。

使用適宜灌漿技術手段，漿液應當做好按分序加密，分段施灌的工作。在第一道工序灌漿時，需要采用自上而下的灌漿順序。將灌孔封閉，并使用灌孔內循環施工。同時，注漿管長度需要控制在5～6m。先進行混凝土與基巖基礎段灌漿，在灌漿漿液凝固后，將基礎段灌漿長度控制在小于2m 范圍之內。第二道工序的灌漿孔需要采用自下而上的灌注方式。

其他孔段灌漿工作開展時，孔口無涌水的孔段灌漿結束后不必再等待凝結。如果施工條件過于復雜，灌漿后，還需要留有一段的待凝時間，待凝時間應當根據具體施工要求確定。灌漿時的灌漿塞需要設置在合理位置，避免出現漏灌情況。

6.5 灌漿壓力

在具體灌漿工作開展期間，灌漿壓力值的設定需要嚴格遵照基巖性質及孔位大小確定。要求將灌漿壓力控制在設計要求范圍之內，灌漿時，需要著重控制灌漿壓力值，禁止出現降壓現象。

6.6 灌漿結束標準

灌漿結束標準需要根據采用灌漿方式的不同設置。如果采用自上而下分段灌漿方式，則連續灌注1h就可作為灌漿結束標準；如果采用的灌漿方法為自下而上灌漿，則連續灌漿0.5h 之內就可作為灌漿技術標準。

6.7 封孔

在基礎灌漿作業結束后，應當由監理部門對基礎灌漿效果展開驗收，驗收合格后的灌漿孔才可以進行封孔處理。如發現灌注環節出現不合格問題，應當與施工部門進行積極溝通，找尋出質量問題出現原因，結合此些原因，制定專項可行解決對策，從根本上增強灌漿質量與效率，推動水利工程安全可靠建設。

7 結語

總而言之，通過將基礎灌漿施工技術高效應用在水利工程中，能夠切實增強工程地基承載力，保障結構整體防滲性能。因現有水利工程面臨著復雜地質環境，在基礎灌漿技術實際應用環節，還需要切實優化灌漿流程，對比分析不同灌漿手段實施期間的優缺點，加強技術灌漿施工時參數控力度，確保灌漿效果與預期目標相符。