病險(xiǎn)水庫(kù)土壩壩體灌漿技術(shù)與其應(yīng)用淺析

（廣東省水利水電第三工程局，廣東，510100）

【摘要】土壩壩體灌漿技術(shù)主要有充填式和劈裂灌漿兩種，對(duì)于病險(xiǎn)水庫(kù)壩體加固一般采用劈裂和充填兩種灌漿，兩種灌漿形式的適用條件和范圍各有不同，還需要考慮漿液配比、終孔標(biāo)準(zhǔn)等因素對(duì)施工質(zhì)量的影響。在此，本文結(jié)合著陽(yáng)東縣夏水水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程土壩壩體灌漿技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)其做以下論述。

【關(guān)鍵詞】土壩壩體；灌漿技術(shù)；應(yīng)用

我國(guó)的土壩主要修建于上世紀(jì)五六十年代，受當(dāng)時(shí)施工條件限制，壩體碾壓不實(shí)，經(jīng)過(guò)多年運(yùn)行后出現(xiàn)不同程度地存在病害。其病害可分為滲漏、壩身滑坡塌陷、壩體裂縫，水庫(kù)長(zhǎng)期處于低水位運(yùn)行等。這些裂縫將嚴(yán)重危及壩體安全，需采用灌漿技術(shù)來(lái)處理裂縫，以保證壩體使用的壽命和安全性、穩(wěn)定性。文中通過(guò)在實(shí)際施工中分析了劈裂和充填灌漿這兩種技術(shù)在病險(xiǎn)水庫(kù)壩體中的應(yīng)用。

夏水水庫(kù)位于陽(yáng)東縣新洲鎮(zhèn)，始建于1964年8月，1965年9月竣工發(fā)揮效益。壩址以上控制積水面積為10.25km2.水庫(kù)總庫(kù)容為1017萬(wàn)m3，水庫(kù)原設(shè)計(jì)灌溉面積為1.5萬(wàn)畝，是一宗以灌溉為主，兼顧防洪等綜合利用的中型水利工程。水庫(kù)經(jīng)過(guò)四十年來(lái)運(yùn)行，壩體出現(xiàn)不同程度沉陷，壩體漏水情況。壩體加固采用充填和劈裂兩種灌漿處理。

1 土壩壩體灌漿概述

壩體灌漿主要有是充填式和劈裂式灌漿兩種形式。充填灌漿借助灌漿所用漿液的自重作用，使?jié){液注入隱患處，充填壩體的洞穴和裂縫；以提高土壩壩體的防滲性能，并保證壩體變形穩(wěn)定性。劈裂灌漿是利用堤壩水平小主應(yīng)力的分布規(guī)律和水力劈裂原理，沿壩軸線布孔，以灌注泥漿的壓力有控制性地將壩體劈開(kāi)，并灌入適宜的漿液，通過(guò)漿壩互壓和漿液析水引起壩體土的濕陷固結(jié)等作用，使之形成豎直的漿脈充填于裂縫、洞穴等隱患處，以堵塞洞穴和裂縫。充填灌漿一般布置在岸坡段，孔深較淺，劈裂灌漿布置在河槽段，孔深較充填灌漿更深。

2 土壩壩體灌漿技術(shù)的控制

第一、灌漿孔布置。在河槽段一般沿軸線（或稍偏上游）單排布置，如果壩體碾壓不好，可分雙排布置。采用劈裂式灌漿時(shí)，第一排孔便可以使土壩壩體劈裂形成灌漿所需的裂縫，而第二排孔的灌漿液往往會(huì)串到第一排孔的漿縫里面。有些均質(zhì)壩因?yàn)榇嬖谫|(zhì)量問(wèn)題，達(dá)不到防滲標(biāo)準(zhǔn)，這時(shí)可以采用梅花形布孔的方式，這樣能夠大幅度提高土壩壩體的防滲性能。

第二、鉆孔方法選擇。土壩壩體灌漿的鉆孔方法主要分為以下幾種：

孔深小于20m時(shí)造孔用干法鉆進(jìn)，不得加水鉆進(jìn)，開(kāi)孔孔徑不小于100mm，孔深大于20m采用鉆孔造孔，孔深實(shí)測(cè)校正±0.3m。

第三、灌漿材料。用水泥、粘土混合漿加柴油灌注，水泥：粘土＝1：9，柴油摻加泥漿干料重的0.5%。濕法制漿，即攪拌→過(guò)濾→沉淀→放入儲(chǔ)漿池備用。粘土原料比重控制在1.35～1.45g/cm3之間。

第四、漿液要求的確定。先用濃漿注滿孔段，孔內(nèi)有水時(shí)，將水排出，再用稀漿起灌，當(dāng)吃漿量大于30升/分鐘時(shí)，改用濃漿灌注。粘土選用采用塑性指數(shù)在10%～15%之間的土料。選用劈裂式灌漿時(shí)，采用1.2g/cm3到1.4g/cm3容重的泥漿，并控制漿液含砂量在10%～30%，含粘量在20%～30%。對(duì)于均質(zhì)壩體，如果選擇充填式灌漿的方式，應(yīng)控制泥漿容重在1.2g/cm3到1.6g/cm3之間，并盡量提高粘粒含量，降低砂粒含量，以便于對(duì)細(xì)小裂縫的灌漿，能夠更好的處理隱患，保證防滲性能。通常土壩壩體使用的漿液控制水泥用量在10%左右，水泥用量過(guò)大容易在粘土水泥漿灌漿固結(jié)后體縮增大，壩體不均勻沉降后容易形成裂縫，影響土壩壩體灌漿效果。

第五，灌漿方法的選擇。劈裂灌漿采用全孔孔底灌注法，孔底先被劈裂裂縫向上發(fā)展可使孔內(nèi)漿由孔底反向全孔，處于半循環(huán)狀態(tài)，從而達(dá)到加固壩體的作用。充填灌漿是由孔底向上發(fā)展，對(duì)全孔孔壁土體裂隙、隱患進(jìn)行充填，從而加固壩體。劈裂灌漿施工均采取從壩中間向兩岸展開(kāi)，上游排先灌的方式灌漿。灌漿孔分Ⅱ序，上游排灌漿孔完工后，灌下游排孔。在同一排灌漿孔施工中，先進(jìn)行Ⅰ序灌漿孔的鉆孔及灌漿施工，接著進(jìn)行Ⅱ序灌漿孔的鉆孔及灌漿施工。灌漿采用“先稀后濃，逐漸加稠，分序施灌，少灌多復(fù)”的方法。每灌次吃漿量充填灌漿單位孔深干料灌入量控制在1.0t/m，劈裂灌漿單位孔深干料灌入量為1.5t/m，每孔復(fù)灌次數(shù)不少于5次，復(fù)灌間隔時(shí)間不少于5天。

第六，灌漿壓力的控制。灌漿壓力是保證灌漿質(zhì)量的重要因素，在同一孔中一般頭幾次使用較小的灌漿壓力，以后隨復(fù)灌次數(shù)增加待壩體逐漸得到密實(shí)，孔口壓力逐漸升高達(dá)設(shè)計(jì)壓力。充填灌漿壓力為0.05Mpa，劈裂灌漿壓力見(jiàn)下表。

劈裂灌漿不同孔深段灌漿壓力參考值：

孔深（m）<1010～1515～20＞20

灌漿壓力（Mpa）0.1～0.150.15～0.250.25～0.350.35～0.5

在灌漿過(guò)程中應(yīng)定時(shí)嚴(yán)格記錄灌漿壓力值，當(dāng)表壓力讀數(shù)大于設(shè)計(jì)的最大壓力值時(shí)，應(yīng)立即調(diào)節(jié)出漿量或停灌，達(dá)到設(shè)計(jì)最大壓力值時(shí)應(yīng)按設(shè)計(jì)要求持續(xù)一定的時(shí)間。當(dāng)壓力穩(wěn)定回升兩次或超過(guò)設(shè)計(jì)壓力最高值時(shí)，應(yīng)做好換孔準(zhǔn)備。在灌漿過(guò)程中應(yīng)隨時(shí)觀測(cè)壓力表變化，并注意記錄瞬時(shí)最大壓力，對(duì)照壩體位移和接縫張開(kāi)度合理控制灌漿壓力。

出現(xiàn)的問(wèn)題及處理表

出現(xiàn)問(wèn)題處理方法及措施

冒漿立即停灌挖出冒漿出口用粘性土料回填

串漿加強(qiáng)觀測(cè)對(duì)壩體安全無(wú)影響可以堵住串漿孔或兩孔同時(shí)灌注

裂縫加強(qiáng)觀測(cè)當(dāng)裂縫大于設(shè)計(jì)允許值時(shí)停灌待裂縫基本閉合后再灌

塌坑在塌坑部位挖出部分泥漿回填粘性土料分層夯實(shí)

隆起立即停灌分析不影響壩體安全時(shí)要繼續(xù)灌漿并進(jìn)行監(jiān)測(cè)

第七，終灌標(biāo)準(zhǔn)的確定。在這一方面，土壩壩體灌漿的過(guò)程中無(wú)論是劈裂式灌漿還是充填式灌漿，其灌漿標(biāo)準(zhǔn)都是一樣的。在一些資料中，對(duì)灌漿達(dá)到設(shè)計(jì)壓力后，單位進(jìn)漿量小于0.5min，如再延續(xù) 1h或幾小時(shí)后即或終灌，針對(duì)土壩的實(shí)際狀況，比較通用的壩體灌漿標(biāo)準(zhǔn)為：在灌漿泵運(yùn)作幾分鐘后，多壩頂?shù)谋砻娉霈F(xiàn)冒漿現(xiàn)象，則表面裂縫里的泥漿已經(jīng)充滿了壩體。

第八，封孔方法的選擇。封孔的方法較多：首先，稠泥漿封孔法。在使用這種方法的過(guò)程中，通過(guò)機(jī)械泵將孔內(nèi)的泥漿抽出壩外，然后使用預(yù)先準(zhǔn)備好的泥球進(jìn)行填實(shí)、封孔。

3 需要注意的問(wèn)題

土壩灌漿施工期間應(yīng)沿壩軸線方向每隔20m設(shè)一觀測(cè)標(biāo)點(diǎn)，每級(jí)至少分別在壩頂上、下游壩肩處各設(shè)一個(gè)觀測(cè)標(biāo)點(diǎn)。灌漿施工前應(yīng)對(duì)布設(shè)的各樁垂直位移點(diǎn)觀測(cè)2次，灌漿期每班觀測(cè)1～2次，壩面出現(xiàn)裂縫時(shí)，應(yīng)增加觀測(cè)次數(shù)，灌漿間歇期每2天觀測(cè)1次。灌漿期間壩頂上下游壩肩處橫向水平位移每次不得大于25mm。

土壩壩體灌漿效果檢測(cè)通常在施工完畢12個(gè)月后進(jìn)行檢測(cè)，先開(kāi)挖探坑，然后取坑底附近的土樣進(jìn)行試驗(yàn)，條件允許的話還應(yīng)在檢測(cè)干容重的基礎(chǔ)上，檢測(cè)滲透系數(shù)，以檢驗(yàn)灌漿施工所取得的實(shí)際效果。如果檢測(cè)的泥墻滲透系數(shù)≤10-4cm/s，泥墻厚度大于20cm，則灌漿達(dá)到很好的效果。

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