阳恩国，蒋学林，杨培洲
（二滩水电开发公司锦屏建设管理局，二滩水电开发公司锦屏建设管理局，二滩水电开发公司锦屏建设管理局）
摘要：锦屏一级水电站拱坝为混凝土拱坝，最大坝高305m，为目前世界最高拱坝，这对坝基及两岸岩体质量要求 高，坝基岩体的整体性、变形模量、抗剪特性和抗渗性直接关系到大坝的安全。大量煌斑岩脉侵入坝区基础岩体中等，这对建筑物的稳定性、基础应力传递等极为不 利，必须进行稳妥可靠的处理，以提高基岩质量，确保拱坝安全。经过前期对煌斑岩脉进行高压水泥灌浆试验，证明仅靠单纯的高压水泥灌浆无法使岩体的变形模 量、抗压、抗拉、抗剪强度以及泊松比等物理力学指标达到设计要求。因此，本次试验有针对性地采用化学灌浆方法对煌斑岩脉进行加固处理。试验采用了高渗透性 的YDS环氧材料对风化后的煌斑岩脉的进行纯压式灌浆。风化的煌斑岩脉具有低渗透性、不均一性，ＹＤＳ环氧浆液具有初使粘度低、与介质亲和力强、高渗透 性，抗老化性。经试验结果证明：通过YDS改性环氧浆液的“浸透”“浸渗”加固处理，其力学性能大幅提高，经处理后的风化煌斑岩脉基本能满足设计的力学指 标要求。
关键词：最高拱坝 煌斑岩脉 高渗透性 环氧树脂
1.引言
锦屏一级水电站拱坝左岸抗力体的煌斑岩脉及F5断层距离左岸拱端较近，与拱端的变更稳定关系密切。经高压固结灌浆试验成果证明：通过一般水泥灌浆难以提高 其物理力学指标，因此对抗力体范围内的煌斑岩脉及F5采用了混凝土网格进行局部置换。但置换网格开挖施工安全风险极大，且对本工程的总工期目标实现有较大 的制约，因此提出选择规模大、性状差的煌斑岩脉及F5层进行高压水泥化学复合灌浆研究的方案，拟通过现场灌浆试验，研究水泥化学灌浆在技术上的可行性、效 果上的可靠性。
2.试验研究目的
2.1 试验目的
本次现场化学固结灌浆试验研究的主要对象为煌斑岩脉软弱岩带。拟通过现场灌浆试验研究，了解经化学灌浆处理后，其整体性、刚度、防渗性和抗剪强度提高的幅 度，论证经过灌浆处理后的岩体做为拱坝基础的合理性、耐久性和可靠性，提出相应的岩体力学参数值，在经济合理的前提下满足大坝建基面的要求，改善拱坝基础 的适应性和安全性，保证总工期目标的实现。
2.2试验区煌斑岩脉工程地质条件
2.2.1煌斑岩脉地质特征
试区煌斑岩脉位于位于砂板岩中，其岩脉厚一般约2.0～4.0m，普遍强～弱风化，砂板岩中风化较强，弱～强风化为主，岩体松弛，完整性差，与上下盘岩体 多为断层接触，发育宽5～20cm的小断层，且两侧岩体为松弛、破碎的Ⅳ2级岩体。本次水泥化学复合灌浆试验区选择在1885m高程的固结灌浆平洞内。
2.2.2煌斑岩脉物理力学性质
根据前期勘探资料，煌斑岩脉物理力学参数见表2-1。
2.3要求灌后岩体技术指标
根据设计要求，经过水泥化学复合灌浆处理后，煌斑岩脉的物理力学指标拟达到表2-2要求：
3.试验方案设计
3.1 试验场地选择
灌浆试验区选择在左岸1885m高程1885-2＃固结灌浆平洞内（见平面位置图）。该试区未开挖前垂直埋深120～160m，水平埋深110～120m，开挖后垂直埋深25～60m，水平埋深30～50m。
该试区长12m，底板浇筑混凝土厚1.00～1.25m，混凝土底板高程1885.5m。
试验区位置及灌浆孔布置见图3-1
3.2 室内模拟灌浆试验
3.2.1 YDS系列化学浆材物理力学试验
YDS高渗透性环氧系列浆材主要由环氧树脂、丙酮、糠醛、二乙烯三胺和YDS添加剂组成，其中YDS在本浆液配方中起着非常重要的作用。根据煌斑岩脉特 性，对不同配方进行大量的室内试验后，最终选择性能较好的YDS-7和YDS-7-1，YDS-7-2三个配方进行室内模拟灌浆试验。
3.2.2 模拟化学灌浆试验
根据室内化学浆材的试验成果，选择具有代表性的煌斑岩脉原状岩块进行常温下静泡7天，在空气中养护90天后，其主要物理力学指标见表3-1，煌斑岩脉模拟试验岩块主要物理力学指标满足设计要求。
3.3 现场试验方案
根据试验区地质条件，同时考虑到煌斑岩脉遇水易软化的特性，在化学灌浆前，拟先对试验区进行高压水泥灌浆，使试验区内岩体透水率≤1Lu，满足化学灌浆基本条件，然后进行高压化学灌浆。
高压水泥灌浆采用PO42.5普通硅酸盐水泥，对水泥细度的要求为通过80μm方孔筛的筛余量不大于5％；化学灌浆采用中科院广东化学研究所研究生产的初始粘度低、对介质的渗透性高、固结性强和固化后力学性能较高的YDS系列灌浆材料。
4. 现场施工方法、工艺及主要技术要求
4.1 水泥灌浆
煌斑岩脉水泥灌浆的采用孔口封闭、孔内循环、分段钻孔分段灌浆、灌浆不待凝的高压灌浆方法，最大水泥灌浆压力5~6Mpa。
灌浆水灰比采用2：1、1：1、0.7：1、0.5：1。
灌浆孔最大垂直深度35m，钻孔为斜孔，沿煌斑岩脉倾向布置。
灌浆分段为第一段2 m，第二段3 m，第三段3 m，以下各段5m。
I序孔距为4m，II序孔距为4m。
钻孔孔径为φ76mm。
本试验区共计完成水泥固结灌浆孔9个，进尺326m，一序孔单位水泥耗量617Kg/m, 二序孔单位水泥耗量176Kg/m。
4.2 化学灌浆
4.2.1化学灌浆施工
化学灌浆的施工工艺流程为：钻孔—→钻孔冲洗—→简易压水试验—→配浆—→孔内排水—→灌浆—→闭浆—→孔内浆液置换—→下一段钻灌至结束—→封孔。
化学灌浆采用孔口封闭、分段钻孔分段灌浆的纯压式灌浆方法，最大化学灌浆压力3～3.5Mpa。
灌浆分段与水泥灌浆分段一致，灌浆孔最大垂直深度30m，沿煌斑岩脉倾向布置。
开灌的浆液为YDS-7，遇上吸浆量较大孔段为YDS-0，YDS-0的粘度大于YDS-7。
I序孔距为2m，II序孔距为1m。
钻孔孔径为φ76mm。
本试验区共计完成水泥固结灌浆孔9个，进尺280m，一序孔单位化学浆材耗量123Kg/m, 二序孔单位浆材耗量40Kg/m。
孔段不吸浆或吸浆量小于0.01～0.05L/ min.m时，继续灌注30 min后结束该段灌浆。
化学灌浆段长及灌浆压力设计见下表4-1
5. 水泥化学复合灌浆效果检查及成果分析
灌浆效果检查主要采用灌前灌后压水试验、声波测试、孔内变模、孔内电视以及钻孔取芯进行室内物理力学性能试验，其成果作为评价水泥化学复合灌浆试验效果的主要依据。
5.1 压水试验
灌前测试孔、水泥灌浆前后、化学灌浆前后按要求进行了压水试验，各阶段压水试验成果见表5-1。经过水泥化学复合灌浆处理，煌斑岩脉达到不透水。
5.2 钻孔物探检测成果
灌浆各阶段都进行了钻孔声波、钻孔变模检测，检测成果见表5-2。试验成果表明，岩体中张开的裂隙得到了水泥较为有效填充，再在化学灌浆的复合处理后，弱～强风化煌斑岩脉的物理力学性能得到了有效改善，力学指标有较大提高。
5.3 钻孔取芯室内试验
化学灌浆结束后120天，对24块煌斑岩脉芯样进行室内变形模量试验，其中30%的试块变形模量在5~6Gpa，70%的试块变形模量大于66Gpa。120天后的变形模量满足设计要求。
6. 结论
化学灌浆后，根据孔内电视及钻孔取芯观察，岩体张开的裂隙经水泥灌浆后得到了较为有效地填充，细微裂隙及微小孔隙被化学胶凝体充分填充。强—弱风化的煌斑 岩脉得到了满意地胶结及充填，其整体性及变形模量、岩体完整性系数等都得到了较大的提高。说明本次灌浆效果明显，灌浆材料配方、灌浆工艺、施工参数基本合 理。
煌斑岩脉呈强-弱风化，微裂隙发育，用普通水泥灌浆对煌斑岩脉进行灌浆，只能解决岩脉的抗渗性能，对于提高岩体声波速度和变形模量有一定的局限性。
利用低粘度高渗透性YDS系列化学浆材，对煌斑岩脉进行水泥化学复合灌浆，岩体声波速度和变形模量都有较大提高，灌浆效果明显，有关检测指标基本满足设计要求。
虽然化学灌浆具有灌浆过程历时较长，工程成本较高的缺点，但采用化学灌浆的方法，可以避免洞群开挖及高边坡的安全风险，减少施工干扰，加快整个工程的施工进度，因此，化学灌浆在锦屏工程具有较高的应用价值。
7. 煌斑岩脉水泥化学复合灌浆处理的几点分析意见及建议
7.1采用高压湿磨细水泥灌浆的必要性
一般来说，普通硅酸盐水泥能灌入宽度为200μm左右的裂隙，对于宽度为100μm左右的裂隙，普通水泥的灌浆效果较差，而化学浆材可以灌入1μm的微细 裂隙中，因此普通水泥灌浆对化学灌浆部位难以达到有效的封闭作用，使化学浆材过度扩散，对化学灌浆效果有一定的影响，且化学浆材耗量为77L/m，远高于 理论灌入量。建议化学灌浆前，有必要采用湿磨细水泥对灌区煌斑岩脉进行高压水泥灌浆，加强对化灌区域的封闭以增强化学灌浆效果。
7.2 化学灌浆材料配方应根据试验结果调整
本次化学灌浆试验研究，采用YDS系列浆材中的YDS-7和YDS-7-1，YDS-7-2三个配方，灌浆实施过程中有如下特点：初始粘度低、浆液可灌性 好、浸润渗透性强。这些优良的特性解决了本次试验的主要问题，即煌斑岩脉的可灌性问题。但化灌材料的凝胶体的相关力学指标增长缓慢，长时间内达不到设计要 求，因此，化学材料的配方应进行调整以加快力学指标的提高。
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