固结灌浆工艺在大型水电工程坝基处理中的实践研究

郑清月

国能大渡河枕头坝发电有限公司  四川省乐山市  614700

摘要：大型水电工程大坝长期承受巨大水压力、自重应力及渗透压力，坝基岩体裂隙发育、整体性不足、力学性能偏弱等地质缺陷，极易引发坝基不均匀沉降、岩体滑移及渗流破坏等安全隐患。固结灌浆作为坝基岩体加固的核心隐蔽施工工艺，可通过高压浆液充填岩体裂隙、胶结破碎岩体，全面提升坝基整体性、抗压强度与抗渗性能。本文结合大型水电工程坝基施工通用工况，阐述固结灌浆作用机理、标准化施工工艺流程，剖析常规施工工艺痛点、质量控制关键点，结合行业前沿施工技术提出优化路径，总结固结灌浆在坝基处理中的应用价值，为同类水电工程坝基基础加固施工提供工艺借鉴。

关键词：大型水电工程；坝基处理；固结灌浆；施工工艺；质量控制

引言

在清洁能源快速发展背景下，高坝、大库容大型水电工程建设规模持续扩大，对坝基岩体的承载能力、变形稳定性及防渗能力提出了更为严苛的要求。天然坝基岩体受地质构造、风化作用、地下水侵蚀等多重因素影响，普遍存在表层岩体破碎、浅层裂隙发育、岩体弹性模量偏低等问题，无法直接满足大坝长期运行的力学与防渗设计标准。相较于帷幕灌浆以防渗为核心目标，固结灌浆聚焦坝基浅层岩体整体加固，通过水泥基浆液的渗透、充填、挤压与胶结作用，重构破碎岩体结构，缩小岩体孔隙与裂隙，均衡坝基整体受力状态，降低岩体压缩变形量。现阶段固结灌浆已成为大型混凝土坝、拱坝坝基开挖后必不可少的基础处理工序，但施工过程中存在工序交叉干扰、灌浆参数适配性不足、浅层岩体抬动变形、灌浆盲区等共性问题。基于此，开展固结灌浆通用施工工艺及优化策略研究，对提升坝基施工质量、保障大坝全生命周期运行安全具有重要工程意义。

1坝基固结灌浆基本作用机理

坝基固结灌浆依托压力注浆设备，将配比达标的水泥浆液压入建基面下5~15m浅层岩体裂隙，通过三重作用实现加固：一是物理充填，浆液填满张开裂隙、孔洞及层间缝，阻断渗流通道，降低渗透系数；二是化学胶结，水泥水化生成高强度胶结体，将松散破碎岩块粘结为整体，提升岩体完整性；三是压力挤密，稳压灌浆挤压岩体内部微孔隙，压实周边软弱岩体，提高密实度与弹性模量。该工艺重点处理大坝受力核心区岩体缺陷，兼顾坝基整体刚度均匀性调整，有效避免后期蓄水后出现差异化沉降，从源头规避坝基失稳风险。

2大型水电工程坝基固结灌浆施工工艺流程

2.1 施工前期准备

施工前完成坝基建基面清理，清除表层松动浮石、杂物与积水；结合地质勘察报告确定孔距、排距、孔深及布孔形式，常规采用梅花形布孔保障灌浆区域无盲区；同步调试灌浆记录仪、高压注浆泵、钻孔设备等机具，校验压力、流量监测装置，保证施工数据实时精准采集；同时划分施工分区，规划灌浆顺序，遵循“先外围后中心、先深孔后浅孔、低压慢灌”的通用施工原则。

2.2 钻孔与洗孔工序

采用回转式地质钻机开展垂直钻孔施工，严格控制钻孔垂直度，避免孔位偏移造成灌浆串孔、漏浆问题。钻孔完成后立即开展高压水洗孔作业，清除孔内岩粉、碎屑及孔壁附着泥皮，防止岩粉阻隔浆液与岩体结合面，影响胶结效果。洗孔直至回水清澈无杂质为止，保障裂隙通道完全通畅。

2.3 简易压水试验

正式灌浆前逐孔开展单点压水试验，检测岩体透水率，判定岩体裂隙发育程度，以此动态匹配灌浆压力、浆液水灰比等施工参数。透水率偏大区域裂隙发育充分，可适当提升灌浆压力；透水率偏小区域岩体完整性较好，降低灌浆压力避免岩体抬动。

2.4 浆液配制与分段灌浆施工

工程普遍采用纯水泥浆液作为灌浆主材，根据岩体透水情况分级调整水灰比，遵循由稀到浓的调浆原则。针对浅层易抬动岩体，采用分段灌浆工艺，将灌浆孔分为上下两段独立施工，减小单次灌浆压力对浅层岩体的扰动。灌浆过程全程稳压控制，严格把控升压速率，杜绝压力骤升骤降引发岩体开裂、表层混凝土变形。

2.5 结束标准与封孔作业

达到设计结束压力后，持续稳压灌注，当单位时间内浆液注入量低于规范阈值且保持稳定，即可结束单孔灌浆。灌浆完成后采用浓浆置换孔内稀浆，进行密实封孔处理，消除钻孔残留空隙，避免后期空隙成为渗流通道。

3两类主流固结灌浆工艺对比及适用场景

3.1 有盖重固结灌浆

该工艺需先浇筑一定厚度坝基混凝土作为压重层，依托混凝土自重抵消灌浆压力，防止浅层岩体抬动变形。工艺优势为施工稳定性强、岩体变形可控、灌浆质量稳定；缺点是混凝土浇筑与灌浆工序交叉干扰大，整体施工工期更长，施工成本偏高。该工艺适用于坝基表层岩体极度破碎、地质条件复杂、浅层岩体抗变形能力极差的水电工程坝基。

3.2 无盖重固结灌浆

无需提前浇筑混凝土压重层，在建基面开挖完成后直接开展灌浆施工，是现阶段高坝工程主推的新工艺。该工艺可实现开挖、灌浆、混凝土浇筑流水施工，大幅压缩工期，减少工序交叉冲突；核心难点在于压力精细化管控，需全程监测岩体抬动值，严控灌浆压力上限。目前该工艺广泛应用于地质条件中等、表层岩体具备一定自稳能力的大型高坝坝基处理。

4坝基固结灌浆施工常见问题及优化对策

4.1 施工常见共性问题

一是岩体抬动变形，浅层岩体承载力低，灌浆压力把控不当极易造成建基面岩体隆起，破坏原有岩体结构；二是串浆与漏浆问题，岩体裂隙连通性强时，相邻灌浆孔出现串浆，表层敞开裂隙易发生浆液外漏，降低灌浆充填效果；三是灌浆盲区，孔距排布不合理、浅层裂隙未完全贯通，导致局部岩体未被浆液充填，加固效果不均匀；四是参数固化问题，施工中照搬固定灌浆参数，未根据现场岩体透水率动态调整，适配性不足。

4.2 针对性工艺优化对策

第一，全过程抬动监测优化，在灌浆孔周边布设高精度抬动监测装置，实时采集岩体变形数据，一旦变形接近预警值，立即降压限流，从源头控制岩体扰动。第二，串漏浆应急处理，出现串浆时采取并联灌浆、间歇灌浆工艺；表层漏浆采用封堵材料封闭裂隙，保证浆液有效留存于岩体内部。第三，动态参数管控，摒弃固定施工参数模式，以压水试验结果为依据，实时调整浆液浓度、灌浆压力与灌注速率，裂隙发育区域慢灌稳压，完整岩体快速灌注提升施工效率。第四，智能灌浆系统应用，依托自动化灌浆记录仪，实现压力、流量、浆液配比全自动闭环控制，减少人工操作误差，提升隐蔽工程施工可控性。

结束语

固结灌浆是保障大型水电工程坝基稳定运行的关键基础处理工艺，通过浆液充填、胶结、挤密三重作用，可有效修复坝基岩体原生缺陷，均衡坝基受力状态，提升坝基承载能力与抗渗性能。有盖重与无盖重两类灌浆工艺分别适配不同地质工况，无盖重固结灌浆凭借工期短、工序简洁的优势，已成为现代大型水电工程主流施工工艺。

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