宋 崔 蓉

(中國水利水電第七工程局有限公司， 四川 成都 610213)

1 概 述

在國家大力發(fā)展水電事業(yè)的背景下，西南地區(qū)成為當(dāng)今水電開發(fā)的中心[1]。但其地質(zhì)情況復(fù)雜，結(jié)構(gòu)面及斷層較發(fā)育，對工程的安全提出了一定的挑戰(zhàn)，對地基處理提出了越來越高的要求[2，3]。普通的水泥灌漿技術(shù)已經(jīng)不能完全滿足當(dāng)今對地基處理的工程要求，因此，水泥-化學(xué)復(fù)合灌漿技術(shù)應(yīng)運而生。

水泥-化學(xué)復(fù)合灌漿技術(shù)對斷層帶的處理是在工程發(fā)展需要的基礎(chǔ)上產(chǎn)生的新技術(shù)。其做法是先采用普通的水泥灌漿技術(shù)充填軟弱地層巖體中的較大孔隙，使地層較均一，待透水率均達(dá)到1Lu以下后，再采用具有低滲透性能的化學(xué)漿液，經(jīng)過長歷時浸潤、滲透灌入到微細(xì)裂隙中，進(jìn)而改善了巖體的抗?jié)B性能、耐久性及承載力[4，5]。

筆者通過介紹水泥化學(xué)復(fù)合灌漿的施工過程，詳細(xì)闡述了水泥-化學(xué)復(fù)合灌漿技術(shù)在錦屏一級水電站基礎(chǔ)處理中的應(yīng)用，對于水泥-化學(xué)復(fù)合灌漿技術(shù)在斷層處理中的應(yīng)用具有一定的積極意義[6]。

錦屏一級水電站為300 m高拱壩 ，必須確保其在修建與運行階段的穩(wěn)定和安全。而拱壩的穩(wěn)定與安全性在一定程度上是建立在壩基的整體性與強度上，故壩基處理的好壞對拱壩的安全性至關(guān)重要[7]。

(1)大壩左岸基礎(chǔ)處的f2斷層。大壩左岸基礎(chǔ)處的f2斷層位于1 640～1 670 m高程之間，主要為中厚～厚層狀大理巖，角礫狀大理巖，下部為厚層塊狀大理巖，f2斷層的裸露面見圖1。

圖1 大壩左岸基礎(chǔ)f2斷層裸露面示意圖

根據(jù)化學(xué)灌漿技術(shù)措施要求，每環(huán)選取3個 I 序孔作為先導(dǎo)孔，通過鉆孔取芯和物探檢測確定f2斷層及層間擠壓錯動帶的位置。而左岸1 670 m高程抗力體固結(jié)灌漿灌后透水率不合格的孔段和低波速帶主要集中在孔口0～6 m段及f2斷層及層間擠壓錯動帶，僅采用水泥灌漿對斷層力學(xué)性能和抗?jié)B性能的改善不明顯，因此，必需采取補強處理[8]。

(2)大壩左岸基礎(chǔ)處flc13斷層。flc13斷層其灌前巖芯情況見圖2。在對flc13斷層的地質(zhì)性狀進(jìn)行分析后得知，需要對flc13斷層深部進(jìn)行高壓水沖洗與灌漿處理。

當(dāng)水泥灌漿完成后，根據(jù) I 序孔的鉆孔情況判定的斷層位置見表1。

為了進(jìn)一步提高flc13斷層的抗變形以及耐久性能，經(jīng)研究決定對flc13斷層經(jīng)高壓水沖洗后再進(jìn)行水泥-化學(xué)復(fù)合灌漿處理。

圖2 flc13斷層灌前巖芯示意圖

表1 I 序孔斷層揭示情況表

2 水泥—化學(xué)復(fù)合灌漿施工工藝

2.1 灌漿方法及漿液配置

化學(xué)灌漿的主要施工方法為孔內(nèi)阻塞灌漿法和孔口封閉灌漿法。孔內(nèi)阻塞灌漿法主要采用水(氣)塞進(jìn)行孔內(nèi)阻塞，其優(yōu)點為節(jié)約孔管占漿材；缺點為起下塞難度大、在高壓力下易發(fā)生“滑塞”現(xiàn)象；而孔口封閉灌漿法正好避免了“滑塞”現(xiàn)象，對保證灌漿質(zhì)量有利。

2.2 水泥-化學(xué)灌漿的施工流程

錦屏一級水電站斷層帶水泥-化學(xué)復(fù)合灌漿的施工流程見圖3。

在灌漿過程中，首先對灌漿段進(jìn)行鉆孔，再進(jìn)行沖洗，然后進(jìn)行壓水試驗，對地層進(jìn)行判斷其是否達(dá)到化學(xué)灌漿條件，若滿足則直接進(jìn)行化學(xué)灌漿；若不滿足則需進(jìn)行水泥灌漿后再進(jìn)行化學(xué)灌漿。

圖3 水泥-化學(xué)復(fù)合灌漿施工流程圖

待灌漿段化學(xué)灌漿結(jié)束后采用水泥濃漿置換孔內(nèi)的化學(xué)漿液。置換結(jié)束后待凝，待凝時間最短應(yīng)大于灌漿材料的初凝時間，再進(jìn)行掃孔及其下一段鉆孔與灌漿工作。灌漿結(jié)束后，采用全控灌漿封孔法封孔，對上部空余部分實施灌漿，使用水泥沙漿人工封填密實。

對灌漿過程中出現(xiàn)的特殊情況進(jìn)行的處理：

(1)漏漿處理。灌漿過程中漏漿發(fā)生時采用以下方法處理：①降低壓力或停泵，用細(xì)砂圍好滲漏出的化學(xué)漿液，控制漿材擴(kuò)散范圍。②處理漏點，清洗漏點四周，確定漏點的準(zhǔn)確位置后采用風(fēng)鎬鑿縫，待清洗縫周圍后采用環(huán)氧膠凝封堵，如果漏量大，預(yù)埋漿采用帶有閥門的回漿管；封堵效果不佳時，可采用灌注速凝漿材。

(2)增大注入的漿量。灌漿過程中，若吃漿量較大且難以達(dá)到結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)而導(dǎo)致孔段注入量較大時， 對該現(xiàn)象可采用低壓、間歇、限流、更換速凝漿液、待凝等措施。當(dāng)單耗達(dá)到100 kg/m以上時每增加50 kg/m更換速凝漿液，待凝24 h后繼續(xù)灌注，直至達(dá)到結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)。

2.3 化學(xué)灌漿成果分析

2.3.1 單位注入量分析

化學(xué)灌漿 I 序孔完成1 585 m，Ⅱ序孔完成399 m。單位注漿量與灌漿次序的關(guān)系見表2，分巖性單位耗漿量對比情況見表3。

表2 單位耗漿量與灌漿次序關(guān)系分析表

從以上灌漿單耗結(jié)果對比分析得知：Ⅰ 、Ⅱ序孔灌漿遞減規(guī)律非常明顯，符合灌漿規(guī)律；從巖性灌漿單耗分析可知，全段f2斷層單耗﹥互層單耗﹥大理巖單耗，灌漿效果比較明顯。

2.3.2 巖芯分析

圖4、5表示的是灌漿前、后的斷層巖芯斷面示意圖，從中可以看出：水泥-化學(xué)復(fù)合灌漿效果明顯，細(xì)小縫隙明顯被充填，作用比較明顯。

表3 化學(xué)灌漿分巖性單位耗漿量對比分析表

圖4 斷層f2灌漿前巖芯斷面示意圖

圖5 斷層f2灌漿后巖芯斷面示意圖

2.3.3 灌漿后壓水試驗結(jié)果分析

壓水試驗結(jié)果見表4。

表4 壓水試驗結(jié)果表

由壓水試驗結(jié)果得知：水泥-化學(xué)復(fù)合灌漿后檢測孔段的透水率幾乎為零，表明該復(fù)合灌漿效果良好，斷層中的漏水通道大部分被填充。

2.3.4 復(fù)合灌漿成果分析

通過鉆孔全景圖像技術(shù)(圖6)得出以下結(jié)論：水泥-化學(xué)復(fù)合灌漿效果顯著，一單元水泥-化學(xué)復(fù)合灌漿二序檢測孔孔口段f2斷層巖體較破碎，裂隙發(fā)育，f2斷層及多數(shù)裂隙有化學(xué)漿液填充，巖體完整性較好，其它大理巖孔段孔壁較光滑，裂隙較發(fā)育，局部裂隙有化學(xué)漿液滲透痕跡，巖體總體變得較完整?？傊?，對錦屏一級水電站地基兩斷層實施的水泥-化學(xué)灌漿處理總體講比較成功。

(a)斷層水泥灌漿后典型鉆孔電視錄像

(b) 斷層化灌后典型鉆孔全景錄像圖6 斷層巖體鉆孔全景錄像照片

4 結(jié) 語

采用普通水泥對斷層孔隙進(jìn)行灌注，灌后檢測表明：灌漿效果能滿足防滲要求。但對于提高巖體聲波速度和變形模量具有一定的局限性，而在水泥灌漿的基礎(chǔ)上再進(jìn)行化學(xué)灌漿，巖體聲波速度和變形模量都有較大程度的提高，灌漿效果明顯，相關(guān)檢測指標(biāo)基本滿足設(shè)計要求。

采用水泥-化學(xué)復(fù)合灌漿對斷層進(jìn)行處理后，其檢測結(jié)果表明：灌漿后斷層帶裂隙得到了較好地充填，其巖體完整性系數(shù)、變形模量等均得到較大程度的提高。因此，水泥-化學(xué)復(fù)合灌漿在錦屏工程斷層處理中具有較高的應(yīng)用價值，所取得的經(jīng)驗可為未來水泥-復(fù)合灌漿技術(shù)在地基處理中的應(yīng)用提供一定的借鑒作用。