高壓噴射灌漿在水庫大壩除險加固中的應用探討

蔣禮節，蔣 菲

(1.安徽省懷寧縣水利局，安徽懷寧246121;2.南昌大學，南昌330031)

高壓噴射灌漿在水庫大壩除險加固中的應用探討

蔣禮節1，蔣 菲2

(1.安徽省懷寧縣水利局，安徽懷寧246121;2.南昌大學，南昌330031)

結合牛頭嶺水庫大壩現狀、病險情、調洪計算成果，通過分析和核算，擬定牛頭嶺水庫大壩壩身采取高壓噴射灌漿除險加固處理。文章介紹了該水庫大壩采用高壓定噴灌漿法形成防滲帷幕進行防滲處理的具體施工工藝，為同類工程提供參考。

水庫工程;除險加固;高壓噴射;防滲帷幕

1 工程概況

懷寧縣牛頭嶺水庫樞紐工程由大壩、溢洪道、放水隧洞等組成。大壩為均質土壩，壩頂長度約94.0 m，壩頂寬度約4.0 m，現有壩頂高程42.40 m，最大壩高約11.2 m，大壩迎水坡坡比1∶2.4～1∶2.8，坡面為塊石護砌，大壩背水坡在高程37.75～38.09 m位置設一平臺。水庫大壩為均質土壩，壩身填土主要為黃色礫質壤土、砂礫石，土體呈松散狀態，具有中等透水性。大壩背水坡進行了培土加固，增設了排水明溝和草皮護坡;對溢洪道左側漿砌石擋墻采用了掛網噴漿防滲處理;在左側山體新建放水隧洞。洞身進出口采用鋼筋混凝土襯砌，襯砌長度各10 m;對老涵進行探井開挖封堵。根據牛頭嶺水庫大壩安全鑒定報告書的結論，結合本工程現狀、病險情、調洪計算成果，通過分析和核算，擬定牛頭嶺水庫大壩壩身采取高壓噴射灌漿除險加固處理，灌漿總長為94 m。

2 施工方案選取

鑒于本工程大壩壩身填土成份主要為黃色礫質壤土、砂礫石，土體一般呈松散狀態，野外圓錐重型動力觸探擊數一般2～4擊，平均3擊。根據室內顆分試驗成果，礫質壤土土體中細礫含量19% ～37%，砂粒含量28% ～36%，粉粒含量17% ～24%，黏粒含量18%～21%。根據野外注水試驗成果，壩身填土滲透系數 3.14 ×10－4～6.14 ×10－3cm/s，平均 2.14×10－3cm/s，大壩壩身填土具有中等透水性。大壩壩基表層巖體一般呈強風化狀態，厚度0.5～1.0 m，裂隙較發育，巖心呈碎塊狀，采取率約30～50%;下部為弱風化巖體，巖心呈碎塊狀或短柱狀，部分巖心長度＞10 cm，采取率約70% ～80%，裂隙不發育。根據野外壓水試驗成果，弱風化巖體透水率0.9～6.6 Lu，平均3.7 Lu，具有弱透水性。針對大壩防滲系統存在的問題，參照同類工程經驗，擬定以下兩個防滲加固方案:

2.1 復合土工膜方案

壩體上游壩坡鋪設復合土工膜，壩腳開挖截水槽。大壩上游面進行清基及平整，鋪筑二布一膜，膜厚0.6 mm，再在土工膜上覆蓋0.3 m厚保護層。土工膜下端錨固于壩腳混凝土截水槽內，上端錨固于壩頂高程42.4 m處［1］。

2.2 高噴防滲墻方案

壩體高壓噴射灌漿，防滲墻沿壩頂中心平行布置，單排擺噴，孔距1.2 m，孔底進入壩基基巖1.0 m。

通過經濟方案比較，土工膜方案工程投資略大且水下工程工期長;而高噴防滲墻方案投資小且處理效果好，施工場地小，施工速度快，與壩下建筑物結合好。故本次防滲加固推薦高噴防滲墻方案。

3 高壓噴射灌漿施工

3.1 導流方式

施工期洪水設計標準采用5 a一遇。根據計算相應的來水量對應的最高庫水位為33.58 m，比死水位28.6 m高出4.98 m。椐據本次除險加固工程施工特點，大壩施工無水下工程，僅高壓擺噴工程及老涵封堵工程施工時要求水庫低水位運行，施工期內洪水對工程不夠成影響，無需做擋水圍堰。

表1 施工方案經濟比較表

3.2 施工實施

本工程對大壩壩身采用三管法或二管法施工，施工初期對初擬排距、孔距、各種地基有效噴射范圍、水、漿、氣的壓力及流量等高噴施工技術參數進行試驗，以確定施工選用參數。施工質量檢查選用圍井及鉆孔方法，鉆孔個數≥15個，圍井注水或抽水檢查試驗≥5個。

3.2.1 鉆機就位

鉆機安放在設計的孔位上并應保持垂直，施工時旋噴管的允許傾斜度≤1.5%。

3.2.2 鉆孔

單管旋噴常使用76型旋轉標動鉆機，鉆進深度可達30 m以上，適用于林難貫入擊數＜40的砂土和渤性土層。當遇到比較堅硬的地層時宜用地質鉆機鉆孔。一般在二重管和二重管旋噴法施工中都采用地質鉆機鉆孔。鉆孔的份量與設計位置的偏差≤50 nm。本工程鉆孔采用150型地質鉆施工，泥漿固壁。三管法施工，由高噴臺車配合WJG－80攪灌機、中壓灌漿泵等進行擺噴，水、氣分別采用離心泵及3 m3/min空壓機供給。管道兩側相鄰孔在豎直方向上管壁側采用定噴與遠方向墻體相接，以避免高壓噴射流對管壁及保護層的破壞，管線上、下部仍采用擺噴連接成墻。為確保墻體厚度，施工時應對噴管提升速度、噴射壓力及流量進行嚴格的控制。

開孔采用STE－1型液壓鉆機打垂直孔及斜孔，泥漿固壁，400 L灰漿攪拌機制漿，液壓注漿泵注漿。為減少前期孔凝固漿液對壓密區內地下水的包裹，要求施工時，在水平方向上以端進法施工，以利地下水擠出壓密區。

3.2.3 插管

插管是將噴管插入地層預定的深度。使用76型振動鉆機鉆孔時，插管與鉆孔兩道工序合二為一，即鉆孔完成時插管作業同時完成。在油管過程中，為防止泥砂堵塞噴嘴。可邊射水、邊插管，水壓力一般不超過1 MPa。若壓力過高，則易將孔壁射塌。

3.2.4 噴射作業

當噴管插入預定深度后，由下而上進行噴射作業，技術人員必須時刻注意檢登漿液初凝時間、注漿流量、風量、壓力、旋轉提升速度等參數是否符合設計要求，并隨時做好記錄，繪制作業過程曲線。當漿液韌凝時間超過20 h，應及時停止使用該水泥漿液。

3.2.5 沖洗

噴射施工完畢后，應把注漿管等機具設備沖洗干凈，管內機內不得殘存水泥漿把漿液校成水，在地面上噴射，以便把泥漿泵、注漿管和軟管內的漿液全部排除。

3.2.6 移動機具

將鉆機等機具設備移到新孔位上。

3.3 施工注意事項

1)鉆機或旋噴機就位時機座要平穩、立軸或轉盤要與孔校對正，傾角與設計誤差一般≤0.5°。

2)噴射注漿前要檢查高壓設備和管路系統。設備的壓力和排量必須滿足設計要求。管路系統的密封圈必須良好、各通道和噴嘴內不得有雜物。

3)噴射注漿作業后，由于漿液析水作用，一般均有不同程度收縮，使固結體頂部出現凹穴，所以應及時用水灰比為0.6的水泥漿進行補灌。

4)為了加大固結體尺寸，或為了對深層硬土避免固結體尺寸減小，可以來用提高噴射壓力、泵星或降低回轉與提升速度等措施，也可以來用復噴工藝。

5)在噴射注漿過程中，應觀察冒漿的情況，及時了解土層情況，噴射注漿的大致效果和噴射參數是否合理。

4 結論

某病險水庫壩體存在嚴重滲漏問題，通過結合該壩身的滲漏現狀，提出采取高壓噴射除險方案，探討了高壓噴射灌漿技術在大壩防滲加固中的應用。通過防滲處理后，壩體高水位時下游壩腳的滲水量也大幅減小，有效地改善了壩體防滲性能。

［1］李民孝，吳茂林.高壓定噴灌漿工藝在張鐵水庫除險加固工程中的應［J］.科技致富向導，2005(11):30－31.

TV698.23

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1007－7596(2014)06－0185－02

2013－12－27

蔣禮節(1965－)，男，安徽懷寧人，工程師 ，從事水利工程建設管理工作;蔣菲(1993－)，女，安徽懷寧人，研究方向為建筑工程管理。