胡 金

(湖南德誠水電建設(shè)有限公司，湖南 長沙 410003)

1 引言

拱壩結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢在于穩(wěn)定性好、擾動性小，在斷面狹窄的“V型”河谷等多種施工場景中都具有可行性，可有效確保基礎(chǔ)加固質(zhì)量。大壩工程建設(shè)領(lǐng)域，建基面巖體的穩(wěn)定性對工程整體質(zhì)量的影響較為顯著，需要以妥當?shù)姆绞阶龊檬┕ぷ鳂I(yè)[1]。并且，我國西南地區(qū)地質(zhì)條件更加復(fù)雜，常存在斷層、溶洞等特殊地質(zhì)條件，對施工質(zhì)量的影響更為顯著。出于提高壩基承載力的目的，必須充分協(xié)調(diào)好基巖與壩體的關(guān)系，使兩者達到變形相協(xié)調(diào)的狀態(tài)，做好壩基的固結(jié)灌漿施工作業(yè)，以確保大壩的穩(wěn)定性。

2 全壩基無蓋重固結(jié)灌漿技術(shù)概述

為解決傳統(tǒng)施工技術(shù)所存在的灌漿壓力不足、灌漿效果差強人意等問題，取得良好的固結(jié)灌漿效果。本研究系統(tǒng)性地提出全壩基無蓋重固結(jié)灌漿施工技術(shù)，該技術(shù)的主要特點，具體分析如下。

一是“表封閉”，選用的是高性能材料，可有效填充基巖裂隙，以免在灌漿期間發(fā)生外漏卸壓等質(zhì)量問題；二是“淺加密”，所設(shè)置的加密淺層深度最大不超過3 m，適當增加灌漿孔的布設(shè)密度，目的在于使孔間微裂隙得到充分的填充，能夠切實確保淺層巖體灌漿質(zhì)量；三是“深提壓”，充分發(fā)揮出淺層巖體的蓋重作用，提供較高的灌漿壓力，在此條件下完成深度超過3 m的灌漿作業(yè)，延伸了漿液滲透范圍；四是“嚴監(jiān)控”，加強對灌漿區(qū)巖體變形的全方位監(jiān)測，配置高效的水泥灌漿智能控制系統(tǒng)，以達到提高灌漿精細化水平的效果。五是“少引管”，重點處理的是建基面與混凝土接觸巖體，于該處預(yù)埋適量的引管漿管路，伴隨混凝土澆筑高度的逐步升高，通過混凝土的壓重作用順利完成灌漿作業(yè)。河床壩段排距適當加大，引循環(huán)灌漿管路至壩外，隨著混凝土澆筑量的逐步增加，其高度隨之提高，可利用引管漿管路完成接觸灌漿作業(yè)。

無蓋重固結(jié)灌漿方法的適應(yīng)能力更強，解決了傳統(tǒng)方式下只能在深部孔段、局部壩基以及穩(wěn)定性較好的Ⅰ-Ⅱ級巖體灌漿的局限性，能夠擴寬至所有孔深、全壩基以及Ⅰ-Ⅲ級圍巖中，有效保證了注漿效果。建基面開挖作業(yè)有條不紊地推進，混凝土澆筑與壩基灌漿協(xié)調(diào)性較好，壩體基礎(chǔ)混凝土薄層長間歇的問題也得到了解決，冷卻水管受損概率大幅減小。

3 高性能基巖裂隙封閉材料

灌漿前的準備工作應(yīng)落實到位，即封閉建基巖體表面裂隙，若采取傳統(tǒng)的砂漿嵌縫方法，將難以取得良好的封閉效果，灌漿壓力的控制難度較大，易發(fā)生外漏現(xiàn)象[2]。針對此問題提出了全新的裂隙封閉工藝。

選用高性能聚合物水泥和改性環(huán)氧膠泥，2種材料充分攪拌后，將所得的混合材料用于基巖裂隙的封閉處理。通過該混合料的應(yīng)用可有效封堵各類規(guī)格的裂隙，具有施工效率高、抗?jié)B壓力大等多重特點，以往水泥異常損耗的問題也得到了解決，在0.3 m深度內(nèi)的淺表層灌漿施工中能夠顯著提升灌漿壓力，正常情況下可達到1 MPa，為灌漿施工提供了重要支持。

3.1 新型高性能基巖裂隙封閉材料

對于D<2 mm或D>10 mm的裂縫，通過聚合物快硬水泥可有效處理裂縫，該材料的水灰比為0.4∶1，抗?jié)B壓力>1.5 MPa，即便在有水條件下也可正常使用，具有較為顯著的應(yīng)急封堵效果。對于2 mm≤D≤10 mm的裂隙，則利用改性環(huán)氧膠泥封閉，具體由質(zhì)量比為10∶5的A、B雙組分共同構(gòu)成，可操作時間能夠延長至8～10 min，具備的抗?jié)B壓力>1.5 MPa，能夠快速完成裂隙封閉作業(yè)，力學(xué)性能表現(xiàn)較為良好。

3.2 雙組份材料混合擠出充填一體裝置

改性環(huán)氧膠泥包含了A、B雙組分，根據(jù)特定的比例混合并攪拌后即可投入使用，裂隙封閉效果較好，可有效減少材料損耗量，為順利使用該材料，配置了相應(yīng)施工裝置，具體組成見圖1。A、B雙組分材料的儲料桶分別對接一臺小功率計量泵，在其作用下將材料抽出并使其轉(zhuǎn)入腔體，經(jīng)過葉片的攪拌后形成均勻性較好的混合料，再利用推進葉片將其擠出，此過程中出料嘴引導(dǎo)該部分混合料進入裂隙內(nèi)。膠泥混合攪拌擠出的速度對裂縫封閉效果的影響較為顯著，以0.5 L/min較為合適，封閉裂隙的長度可達到5～8 m/min，全程效率較高。結(jié)束封閉作業(yè)后將兩端蓋拆除，清理其中的葉片組。

圖1 雙組份材料混合擠出充填一體裝置

3.3 寬大裂隙“外封堵內(nèi)填充”的封閉結(jié)構(gòu)和方法

針對D≥10 mm的寬大裂隙，此部分的處理宜采取“外封堵內(nèi)填充”的方式，具體見圖2。利用高壓水深度清理裂隙內(nèi)的雜物，對裂隙采取預(yù)封閉處理措施，從而形成外部封堵層，該部分經(jīng)過10 min后即可達到終凝狀態(tài)，再配制純水泥漿，通過靜壓灌注的方式封堵縫內(nèi)空洞，充分發(fā)揮出漿液的自重和流動性作用，以達到充分填充的效果，終凝后即可組織壓水檢查。外部封堵層施工選擇的是快硬水泥，厚度要求為≥2 cm。

圖2 “外封堵內(nèi)填充”的巖體裂隙封閉結(jié)構(gòu)

3.4 建基巖體裂隙封閉新工藝

按照“建基面全方位清理→裂隙素描及清理→批刮封閉材料→養(yǎng)護→壓水檢查”的流程依次施工，最終完成裂隙封閉作業(yè)。具體而言，利用高壓風(fēng)深度清理建基面的各類雜物，如浮石、浮渣等，經(jīng)過裂隙素描作業(yè)后再利用高壓水沖洗[3，4]，經(jīng)一段時間后建基面恢復(fù)至干燥狀態(tài)，此時可批刮封閉材料，持續(xù)24 h的養(yǎng)護作業(yè)，再鉆進灌漿孔。通過預(yù)壓水檢查的方式掌握其施工情況，若存在外漏現(xiàn)象則利用快硬水泥及時處理，終凝后再次檢查，直至滿足要求為止[5]。通過此工藝的應(yīng)用，可以顯著提高裂隙封閉質(zhì)量，灌漿壓力所造成的不良影響也得到有效的控制，避免了封閉體外漏的問題。若因某些特殊情況而引發(fā)冒漿現(xiàn)象時，應(yīng)該立即暫停灌漿作業(yè)，精準確定冒漿點，使用快硬水泥封閉該處，待該部分材料終凝后方可恢復(fù)正常灌漿作業(yè)。

4 規(guī)模化應(yīng)用水泥灌漿智能控制技術(shù)

配置水泥灌漿智能控制系統(tǒng)，其應(yīng)用優(yōu)勢主要有以下幾點：①灌漿操作便捷性好，可實現(xiàn)一鍵啟動，全程自動化控制；②灌漿壓力處于可控狀態(tài)，保證壓力的精準性；③可以創(chuàng)造較良好的裂隙處理效果；④環(huán)保效益顯著，漿液污染問題得到有效的控制；⑤實現(xiàn)全程透明化監(jiān)測。

水泥灌漿智能控制系統(tǒng)各項功能的實現(xiàn)得益于各模塊的共同作用，具體包含工藝控制、壓力控制、配漿控制以及數(shù)據(jù)處理4個模塊，嚴格加強對灌漿能量(指的是灌漿壓力與注入率兩項指標的乘積)的控制，并以設(shè)計壓力、水灰比等工藝參數(shù)為指導(dǎo)，灌漿期間若出現(xiàn)漿液性能不良等問題，則通過自動增加原漿等方式有效處理。由于配置了自動閥門，因此可根據(jù)實際需求合理調(diào)整灌漿壓力，達到灌漿工藝精細化控制的效果，確保巖石裂隙得到密實填充，漿液得以充分利用，不存在漿液浪費問題。

5 結(jié)語

傳統(tǒng)無蓋重固結(jié)灌漿技術(shù)在實際應(yīng)用中存在諸多局限之處，文章通過現(xiàn)場生產(chǎn)性試驗后，提出了全新的無蓋重固結(jié)灌漿技術(shù)，充分發(fā)揮出新材料、新設(shè)備以及新工藝的優(yōu)勢，能夠達到保質(zhì)增效的效果，并促進特高拱壩全壩基加固技術(shù)水平的提升，具有較高的參考價值。