大壩建基巖面找平混凝土封閉式固結灌漿設計及施工技術

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

關鍵詞：大壩基巖面　找平混凝土固結灌漿　三峽工程

1　概述

混凝土壩基礎開挖至設計建基巖面高程后，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、風化溝(坑)等地質缺陷相互作用對壩基構成不利影響，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缺陷部位巖體的力學性能，增強壩基巖體勻質性，降低透水性，必須對壩基巖體進行固結灌漿處理，以改善壩基及壩體的應力狀況，加強大壩基礎混凝土與建基面的整體性，提高大壩穩(wěn)定安全儲備。

固結灌漿通常在大壩基礎澆筑一定厚度(3－5m)的混凝土面施工，即為有蓋重固結灌漿。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強約束區(qū)，固結灌漿施工期間，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閃云斜長花崗巖。設計單位長江設計院對三峽工程主體建筑物基礎巖體進行了有蓋重固結灌漿試驗與澆筑找平混凝土封閉式固結灌漿試驗。根據(jù)試驗成果，大壩左岸廠房壩段建基巖體固結灌漿施工中，在具備條件的部位進行找平混凝土封閉式固結灌漿生產(chǎn)性試驗和部分壩塊應用，右岸廠房壩段及非溢流壩段全面推廣應用找平混凝土封閉式固結灌漿施工技術，灌后鉆孔檢查，彈性波測試和壓水試驗成果均滿足設計要求。

2　找平混凝土封閉式固結灌漿試驗研究

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灌漿施工前，在一期基坑內(nèi)選擇兩個試驗區(qū)進行找平混凝土封閉式固結灌漿試驗與有蓋重(混凝土厚3－5m)固結灌漿對比分析。固結灌漿區(qū)的基巖面達到大壩對基巖面的要求，并經(jīng)基礎驗收后，才能澆筑找平混凝土，其質量要求與大壩基礎約束區(qū)混凝土相同。

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

試驗②區(qū)尺寸為12m×19m，位于F斷層構造巖上，斷層傾角陡，構造巖膠結較好，質堅硬，因受后期構造運動的影響，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緊密，能取到混凝土與基巖連接成整體的芯樣。

2.2固結灌漿試驗孔布置

固結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、構造裂隙、爆破裂隙布灌漿孔。試驗①區(qū)地質條件較具均勻，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，先施鉆外側兩排，中間排作為加密孔，安排最后施工。

2.3試驗區(qū)固結灌漿工藝

固結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，當注入量已達300L以上或灌注時間已達1h時，而灌漿壓力和注入率均無改變或改變不明顯時應變濃一級；當注入率大干30L/min時，可根據(jù)具體情況越級變濃。當灌漿單位注入量小于10L/min時，采用濕磨細水泥灌注。在設計壓力下注入率不大于0.4L/min，持續(xù)灌注30min即可結束。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，當時抬動觀測值為180μm(設計允許值為200μm)，由于抬動影響，第二段灌漿時，發(fā)現(xiàn)冒漿只得待凝后復灌結束。