楊 光

（貴州東南航電開(kāi)發(fā)投資有限公司，貴州 凱里 556000）

在復(fù)雜地層灌漿處理施工中，常規(guī)基巖灌漿工藝經(jīng)常存在卡鉆、不進(jìn)漿、灌漿效果差等問(wèn)題，“自下而上、高壓脈動(dòng)沖擠灌漿”是復(fù)雜地層灌漿處理施工的一項(xiàng)新技術(shù)、新工藝。近年來(lái)國(guó)內(nèi)一些水利水電工程地基處理應(yīng)用了該技術(shù)，并取得了較好的效果，如湖南省托口水電站河灣地塊軟硬不均裂隙發(fā)育地層帷幕灌漿工程等。

本文以貴州清水江旁海航電樞紐工程泄水閘基礎(chǔ)固結(jié)灌漿施工為依托，主要描述自下而上、高壓脈動(dòng)沖擠灌漿技術(shù)在該項(xiàng)目復(fù)雜地層基礎(chǔ)固結(jié)灌漿施工中的應(yīng)用。

1 工程概況

旁海航電樞紐位于貴州省凱里市境內(nèi)清水江上，是一座以航運(yùn)為主、兼顧發(fā)電的航電樞紐工程。該樞紐工程由船閘、廠房、泄水閘、副壩等建筑物組成，正常蓄水位565 m。

本工程壩址區(qū)呈單斜構(gòu)造，基巖為志留系綠泥石板巖夾頁(yè)巖、砂質(zhì)頁(yè)巖夾灰?guī)r等，巖層產(chǎn)狀：左岸N5～15°E·SE∠20～25°，傾向下游偏右岸。河床發(fā)育一條規(guī)模較大的F1斷層，順河向，斷層產(chǎn)狀N55～65°E·SE∠75～85°，斷層破碎帶及影響帶寬約40 m，由碎裂巖、糜棱巖、斷層泥組成，規(guī)模較大。4#、5#泄水閘地基位于F1斷層破碎帶及斷層影響帶中，設(shè)計(jì)對(duì)其采取基礎(chǔ)混凝土換填、固結(jié)灌漿結(jié)合錨筋束的處理措施，主要目的為提高斷層帶基巖的變形模量，并適當(dāng)提高其承載力。F1斷層帶巖石物理力學(xué)值見(jiàn)表1。

表1 F1 斷層帶巖石物理力學(xué)值表

由于斷層破碎帶呈散體結(jié)構(gòu)，由巖塊夾泥、泥包石塊組成，具有散體連續(xù)介質(zhì)特征。斷層影響帶呈鑲嵌碎裂結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)面很發(fā)育，充碎屑和泥，巖塊間嵌合力弱，且普遍遇水極易軟化。施工初期施工單位采用常規(guī)灌漿方法和工藝（如孔口封閉法、自上而下分段栓塞法）對(duì)基巖F1斷層進(jìn)行了固結(jié)灌漿試驗(yàn)，低壓灌注無(wú)法進(jìn)漿，穩(wěn)定泵壓灌注時(shí)易產(chǎn)生抬動(dòng)，灌漿效果差，無(wú)法達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

2 高壓脈動(dòng)沖擠灌漿機(jī)理

針對(duì)F1斷層帶及其影響帶采用常規(guī)固結(jié)灌漿工藝施工存在的問(wèn)題，經(jīng)討論最終采用高壓脈動(dòng)沖擠灌漿技術(shù)進(jìn)行施工，其主要施工原理為：自下而上、高壓脈動(dòng)沖擠灌漿在本項(xiàng)目中首先采用HGY-200 鉆機(jī)成孔（孔徑Φ90），然后將橡膠栓塞下至孔底，分段提升塞體，同時(shí)采用高壓脈動(dòng)灌漿泵進(jìn)行灌漿，配合單缸單作用往復(fù)式脈沖泵產(chǎn)生的瞬間沖擠高壓來(lái)將漿液擠入，從而達(dá)到設(shè)計(jì)所要求的固結(jié)灌漿效果，提高地基承載力。

本方法施工中的重點(diǎn)是在有混凝土蓋重的情況下分段控制灌漿壓力與灌漿量，灌漿壓力根據(jù)抬動(dòng)值進(jìn)行控制，而灌漿量則與脈沖壓力等相關(guān)，為保證固結(jié)灌漿效果，應(yīng)通過(guò)灌漿試驗(yàn)對(duì)具體分段施工時(shí)的灌漿壓力、灌漿量等進(jìn)行確定。

3 高壓脈動(dòng)灌漿施工

3.1 高壓脈動(dòng)灌漿施工流程

旁海航電樞紐工程F1斷層帶及其影響帶高壓脈動(dòng)沖擠灌漿施工程序：抬動(dòng)觀測(cè)裝置安裝—→物探孔—→灌前聲波檢測(cè)—→分區(qū)分序鉆灌施工—→灌后聲波檢測(cè)。

高壓脈動(dòng)沖擠灌漿每孔施工工藝流程：測(cè)量放樣—→鉆機(jī)就位、校準(zhǔn)角度—→自上而下分段鉆孔—→測(cè)斜—→將橡膠栓塞下入孔底—→間隔段原位高壓脈動(dòng)灌漿—→自下而上間隔分段提升栓塞—→分段高壓脈動(dòng)灌漿—→混凝土與地基接觸段脈動(dòng)灌漿—→全孔段灌漿結(jié)束—→封孔灌漿—→單孔質(zhì)量驗(yàn)收。

3.2 高壓脈動(dòng)灌漿參數(shù)

在正式施工之前，結(jié)合分區(qū)進(jìn)行的生產(chǎn)性灌漿試驗(yàn)，基本確定了高壓脈動(dòng)沖擠灌漿技術(shù)在本斷層區(qū)域的灌漿壓力、分段長(zhǎng)度、適宜的孔排距、水灰比等，了解了基巖的抬動(dòng)變形與灌漿壓力和注入率之間的關(guān)系，明確了混凝土抬動(dòng)的控制措施。

1）固結(jié)灌漿孔布置形式。本工程F1 斷層破碎帶固結(jié)灌漿設(shè)計(jì)孔排距2.0 m×2.0 m，梅花型布置，孔深15.0 m，蓋重墊層混凝土厚3.0 m，分兩序施工。

2）灌漿壓力及分段。灌漿按照分段注、小段長(zhǎng)、逐段控制灌漿壓力的原則進(jìn)行，每1 m 為一段，接觸段灌漿壓力Pmin=0.5 MPa，Pmax=1.2 MPa，基巖灌漿壓力Pmin=2.0 MPa，Pmax=4.0 MPa。施工中的關(guān)鍵需將橡膠塞頭塞至孔底，開(kāi)始灌漿后分段提升塞頭，每段的灌漿壓力和進(jìn)漿量現(xiàn)場(chǎng)控制。

3）漿液水灰比。固結(jié)灌漿漿液選擇中對(duì)超細(xì)水泥和普硅水泥在可灌性、混凝土抬動(dòng)等方面的差別進(jìn)行比較，最終使用0.8∶1 純水泥漿，并摻入適量的膨潤(rùn)土（5%）和高效減水劑（1%）。

3.3 灌漿過(guò)程控制與成果分析

1）灌漿結(jié)束控制條件。分段提升灌漿中按不同灌漿段的灌漿壓力和灌漿量進(jìn)行控制，F(xiàn)1斷層固結(jié)灌漿結(jié)束控制標(biāo)準(zhǔn)如下：

①最小灌漿壓力條件下，單段累計(jì)灌入量達(dá)到120 L，即可停止灌漿；

②最大灌漿壓力條件下，單段累計(jì)灌入量達(dá)到60 L，注入率小于1 L/min，即可結(jié)束灌漿；

③達(dá)不到最小壓力時(shí)，單段累計(jì)灌入量按150 L 控制。

2）抬動(dòng)觀測(cè)。本工程高壓脈動(dòng)灌漿區(qū)斷層帶原巖體為層狀結(jié)構(gòu)，巖體中存在易于劈裂的結(jié)構(gòu)面，灌漿中水泥漿液在壓力作用下沖擠侵入巖體，必須控制灌漿壓力和注入率，防止混凝土蓋板發(fā)生突變性抬動(dòng)。

灌漿中基巖抬動(dòng)觀測(cè)采用淺層抬動(dòng)裝置，抬動(dòng)孔鉆孔結(jié)束后進(jìn)行觀測(cè)設(shè)備千分表的安裝調(diào)試。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，在灌漿過(guò)程中，對(duì)混凝土蓋板抬動(dòng)進(jìn)行灌漿變形監(jiān)測(cè)，若蓋板抬動(dòng)變形值＞0.2 mm 應(yīng)立即降低壓力，以確定該灌漿段最大灌漿壓力。

3）灌漿質(zhì)量檢測(cè)。固結(jié)灌漿試驗(yàn)施工結(jié)束14 d后，將原聲波檢測(cè)孔掃開(kāi)，進(jìn)行灌后聲波測(cè)試，通過(guò)固結(jié)灌漿前后巖體波速的對(duì)比測(cè)試，可以反映巖體強(qiáng)度、完整性的提高程度，評(píng)價(jià)固結(jié)灌漿效果。施工結(jié)束28 d后進(jìn)行檢查孔取芯與室內(nèi)力學(xué)試驗(yàn)檢查。

4）灌漿成果分析。F1斷層帶及其影響帶高壓脈動(dòng)沖擠灌漿最終采用水灰比0.8∶1 的水泥漿，灌漿壓力2.0～3.5 MPa，接觸段灌漿壓力1.0 MPa，灌漿總進(jìn)尺10 300 m，平均灌入量約100 L/m。固結(jié)灌漿完成后，灌漿區(qū)巖體波速提高明顯，由灌前的2 300～2 500 m/s 提高到了2 700～3 000 m/s，波速整體提高約10%，達(dá)到了有效消除低波速區(qū)的目的，提高了該區(qū)域的地基整體性與承載力。

4 結(jié) 語(yǔ)

通過(guò)貴州旁海航電樞紐工程F1斷層高壓脈動(dòng)沖擠灌漿的順利施工，證明在該類(lèi)地層中進(jìn)行可控灌漿的方法是適宜的，本施工方法可有效地解決此類(lèi)地質(zhì)條件下灌漿施工中易塌孔埋鉆、灌漿不起壓、不進(jìn)漿、灌漿效果差等問(wèn)題，對(duì)類(lèi)似工程地質(zhì)條件下的灌漿施工具有參考借鑒意義。