创新创效战高寒 防渗铸基启新篇

我国国内乃至国际大坝基础工程施工经常遇到宽大裂隙的情况，在围堰及地下厂房地基处理过程中，已研究出一套较完整的应对处理技术，但在高寒地区主体工程中尚未有过先例。高寒地区宽大贯通裂隙帷幕灌浆技术的研究与应用，有效解决了高寒条件下永久防渗帷幕区域宽大贯通裂隙的处理难题，其内涵深远，意义重大。

该课题研究依托于地处雪域高原、高山峡谷区域的斜卡水电站，电站坝顶高程3168米，冬季环境温度低，最低温度达到-15.6℃，昼夜最大温差达27.8℃，浆液凝结时间长。不止环境和气候，该工程地质条件也十分复杂，卸荷、张拉裂隙发育，尤其是右岸施工区域，多发育宽大贯通裂隙，浆液扩散范围远，耗浆量大。

在坝址防渗帷幕处理中，面临着浆液可控性差、低温条件下浆液初凝时间长、施工工效低及工期时间紧等问题。

以实用为驱动

研究团队针对高寒地区复杂地质条件和宽大贯通裂隙灌浆的特性，通过室内浆材试验及现场帷幕灌浆试验，确定采用“辅助帷幕+主帷幕”的布孔方式。根据环境温度和岩石裂隙发育程度，采用自密实砂浆、双液灌浆法对辅助帷幕进行控制性灌浆处理，待形成相对封闭区域后，再采用较高压力的普通水泥灌浆进行主体帷幕施工，以起到围挤压的挤密作用，确保了幕体质量，节约了工程投资。

紧紧围绕高寒地区宽大裂隙帷幕灌浆处理研究的关键技术，以斜卡水电站首部枢纽基础处理工程施工为背景，结合电站特殊地质条件，进一步推动和研究、优化宽大贯通裂隙处理措施向多元化方向发展；形成以双液灌浆为主，自密实砂浆相结合的控制性灌浆方案。双液灌浆用于宽大裂隙控制性灌浆，兼顾中小裂隙，低温季节用于缩短水泥浆液凝结时间，由于其使用受孔深及地下水影响小，在现场得到了大规模的应用；自密实砂浆主要用于右岸死水位3115米以上高程浅表30—60米宽大贯通裂隙及空腔充填式灌浆，膏状浆液在永久防渗帷幕中进行了灌浆试验，为类似工程膏状浆液施工积累了经验。

以创新求发展

该技术研究过程中，取得了众多技术成果。其中，团队研发了一组自密实砂浆配比及其搅拌、灌注工艺，该自密实砂浆不离析、不泌水、填充密度高、遇水不分散，首次在宽大贯通裂隙帷幕灌浆中成功运用，填补该项技术空白，水泥用量减少，节约投资，节能减排。

与此同时，还研发了抗剪屈服强度大于200Pa的膏状浆液，内聚力和塑性黏度大，具有自堆积性能，浆液扩散范围小，在永久防渗主体帷幕中首次采用。在同等水灰比条件下，浆液结石的抗压、轴心抗压、静力抗压弹模均略高于纯水泥浆液；抗疲劳性能、抗折、抗剪、抗冻、抗硫酸盐侵蚀、抗水渗透性略低于纯水泥浆液结石，但均在80—90%以上，相当于水泥浆液增大一个比级的数值，能够满足设计要求。

一种适合高寒地区的速凝灌浆材料及其灌浆工艺也应运而生，采用随时混合即时灌入灌浆工艺，浆液具有黏度时变性，混合初期为宾汉体，中期为膏状体，后期迅速为塑性体硬塑性体，浆液在流动过程中不沉淀、不析水。根据外加剂掺量调整浆液凝结时间和黏度，控制浆液扩散范围，减少水泥用量，缩短凝结时间，加快工程进度。双液灌浆塞使得两种浆液在孔内混合，解决可泵时间短的问题；水泥浆液与外加剂单独搅拌，利用高喷中定喷的原理，解决外加剂与水泥浆液混合不均匀的问题。

以科技获荣誉

高寒地区宽大裂隙帷幕灌浆技术凭其先进性和实用性，获得多项荣誉，可谓硕果累累。2015年，该项技术被中国电力建设专家委员会鉴定为国内领先水平，并先后获得发明专利：一种自密实砂浆组合机其制备方法、一种自密实砂浆及其深孔帷幕灌注施工方法、一种双液法灌浆塞及采用该灌浆塞的灌浆方法；获得实用新型专利：一种双液法灌浆塞、一种浆液灌浆模拟试验装置、一种灌浆用孔口封闭装置；获得工法：《高寒地区宽大贯通裂隙双液灌浆施工工法》先后获得中国电建工法、电力建设工法、四川省级工法、水利水电工程建设工法；获得科技奖项：第四届工程建造微创新技术大赛一等奖、2017年度四川水利发电科学技术二等奖等。

以效益促推广

高寒地区宽大裂隙帷幕灌浆技术作为一种新工艺、新技术，因其较强的适应性和经济性，使它具有广阔的应用前景和发展空间。依托项目斜卡水电站已安全运行整整十年，该技术已在锦屏一级水电站大坝左岸工程、锦屏一级水电站基础处理工程、西藏扎曲果多水电站大坝土建及金结安装工程、叶巴滩水电站大坝工程边坡支护等工程成功运用，并取得了较好的经济效益和社会效益。

该技术的推广应用，可以有效解决高寒地区、宽大贯通裂隙的地质缺陷部位加固处理及工程防渗问题，可达到缩短工期、提高质量、降低成本、节省投资，保障安全的目的。不但对依托工程有重要的现实指导意义，还为类似工程积累资料和提供参考，在我国西部水电开发建设中具有广阔的应用前景，社会效益十分显著。