大坝建基岩面找平混凝土封闭式固结灌浆设计及施工技术

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摘要：三峡工程大坝建基岩面浇筑找平混凝土进行封闭式固结灌浆，在总结灌浆试验研究和生产性试验的基础上，提出找平混凝土封闭式固结灌浆设计及施工技术要求，并全面推广应用。解决了大坝基础约束区混凝土浇筑与固结灌浆的矛盾，降低大坝混凝土产生裂缝的风险。

关键词：大坝基岩面　找平混凝土固结灌浆　三峡工程

1　概述

混凝土坝基础开挖至设计建基岩面高程后，即使采取深挖抽槽或降低建基岩面等处理措施，仍难以全部清除，岩体卸荷及爆破裂隙与基岩本身存在的断层及其交切带、裂隙密集带、岩脉、破碎带、风化沟(坑)等地质缺陷相互作用对坝基构成不利影响，在坝基浅部表层尚存在裂隙张开的岩体。为充填表层岩体中的裂隙，恢复和提高岩体的整体性，改善混凝土坝建基面表层浅部岩体及地质缺陷部位岩体的力学性能，增强坝基岩体匀质性，降低透水性，必须对坝基岩体进行固结灌浆处理，以改善坝基及坝体的应力状况，加强大坝基础混凝土与建基面的整体性，提高大坝稳定安全储备。

固结灌浆通常在大坝基础浇筑一定厚度(3－5m)的混凝土面施工，即为有盖重固结灌浆。其优点可以使用较大的灌浆压力，防止基岩表面冒浆，保证固结灌浆效果，并可兼顾混凝土与基岩间的接触灌浆。但盖重混凝土位于大坝基础强约束区，固结灌浆施工期间，受气温骤降影响，盖重混凝土易产生表面裂缝；由于基岩对混凝土变形的约束，表面裂缝受基础约束力作用，将发展为贯穿性裂缝，损伤坝体整体性，增加裂缝处理工作量。同时，有盖重固结灌浆增加混凝土钻孔量，易打断混凝土内的冷却水管及其他预埋件等，并与大坝混凝土浇筑存在矛盾，影响混凝土浇筑直线工期。

三峡工程大坝为混凝土重力坝，坝基岩体为前震旦纪闪云斜长花岗岩。设计单位长江设计院对三峡工程主体建筑物基础岩体进行了有盖重固结灌浆试验与浇筑找平混凝土封闭式固结灌浆试验。根据试验成果，大坝左岸厂房坝段建基岩体固结灌浆施工中，在具备条件的部位进行找平混凝土封闭式固结灌浆生产性试验和部分坝块应用，右岸厂房坝段及非溢流坝段全面推广应用找平混凝土封闭式固结灌浆施工技术，灌后钻孔检查，弹性波测试和压水试验成果均满足设计要求。

2　找平混凝土封闭式固结灌浆试验研究

2.1试验区的基岩条件及找平混凝土

三峡工程大坝建基岩体固结灌浆施工前，在一期基坑内选择两个试验区进行找平混凝土封闭式固结灌浆试验与有盖重(混凝土厚3－5m)固结灌浆对比分析。固结灌浆区的基岩面达到大坝对基岩面的要求，并经基础验收后，才能浇筑找平混凝土，其质量要求与大坝基础约束区混凝土相同。

试验①区尺寸为10.5m×24m，基岩以块状结构为主，次块状结构次之，有小断层7条，其中3条规模较大。断层交汇处岩体质量较差，局部较破碎，且建基岩面局部爆破裂隙张开度达1－3mm，小断层张开达1cm。找平混凝土厚度0.3－0.5m，凹坑处达1.0m，完整岩石的凸包处没有混凝土，允许岩石外露，找平混凝土设计标号为90天龄期200号，三级配，混凝土施工质量良好。

试验②区尺寸为12m×19m，位于F断层构造岩上，断层倾角陡，构造岩胶结较好，质坚硬，因受后期构造运动的影响，裂隙较发育，岩石破碎，基岩面较破碎，且极不均一。找平混凝土施工同试验①区，混凝土厚度0－1.0m。

从试验钻孔取芯芯样情况看，混凝土一般与基岩胶结紧密，能取到混凝土与基岩连接成整体的芯样。

2.2固结灌浆试验孔布置

固结灌浆试验孔布置分为规则孔和随机孔两个区段。规则孔区段按方格形和梅花形两种布置，随机孔区段主要针对小断层、构造裂隙、爆破裂隙布灌浆孔。试验①区地质条件较具均匀，性，按2.5m×2.5m梅花形布孔。试验②区规则孔区段为正方形布孔3.0m×3.0m，随机孔区段为孔排距2.0m×2.0m的三排梅花形，先施钻外侧两排，中间排作为加密孔，安排最后施工。

2.3试验区固结灌浆工艺

固结灌浆采用自上而下分段钻灌、阻塞器阻塞、孔内循环的灌浆方法施工。第一段灌浆压力0.2－0.4MPa，阻塞器一般阻塞在基岩顶部，如找平混凝土厚度超过0.3m时，阻塞器可阻塞在混凝土与基岩接触处；第二段及其以下灌浆压力0.4－1.5HPa。采用3:1的浆液开始灌注，当注入量已达300L以上或灌注时间已达1h时，而灌浆压力和注入率均无改变或改变不明显时应变浓一级；当注入率大干30L/min时，可根据具体情况越级变浓。当灌浆单位注入量小于10L/min时，采用湿磨细水泥灌注。在设计压力下注入率不大于0.4L/min，持续灌注30min即可结束。灌浆过程中发现冒浆现象，采用降压、变浓浆液和间歇灌浆等措施处理。试验①区26号孔第一段灌浆时发现找平混凝土抬动，当时抬动观测值为180μm(设计允许值为200μm)，由于抬动影响，第二段灌浆时，发现冒浆只得待凝后复灌结束。

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