水泥高壓擺噴灌漿防滲技術在魏樓水庫工程中的應用

□ 姚 軍（駐馬店市楊莊滯洪區管理處）

1 工程概況

1.1 工程位置和主要技術指標

魏樓水庫位于駐馬店市遂平縣嵖岈山鄉魏樓村，奎旺河支流南石羊河上游，控制流域面積8.20km2，總庫容440萬m3。是一座始建于50年代初的小型水庫,由于年久失修,改建前幾乎喪失了水庫的基本功能。2010年起,國家為改變遂平西部山區的抗旱、防洪、調節水位的綜合功能，重新投資數百萬人民幣，對水庫進行擴容加固。魏樓水庫水庫除險加固后是一座以防洪、灌溉為主，結合供水、發電、養殖、旅游等綜合利用為一體的小（1）型水庫。防洪標準達到50年一遇洪水設計，500年一遇洪水校核，水庫興利水位142.75m，相應庫容280萬m3，死水位為129.30m，死庫容10萬m3，設計洪水位145.38m，相應庫容386萬m3，校核洪水位146.18m，相應庫容423萬m3，工程規模屬小（1）型水庫，工程等別為Ⅳ等，主要建筑物級別為4級，次要建筑物級別為5級，臨時建筑物為5級。該水庫運行50多年來，工程效益得到充分發揮，在防汛除澇、發電、供水、養殖、灌溉、促進當地經濟社會發展等方面發揮重要作用。

1.2 工程布置

水庫工程包括大壩、溢洪道、輸水洞等。大壩東西向，均質土壩，壩長460m；溢洪道位于河槽左岸山坡處，緊靠大壩，由引水渠段及控制段、陡坡段及消能段組成，進口底部高程142.75m，底寬22.00m；輸水洞位于0+255m樁號處，鋼筋混凝土箱涵，設有進口控制閘，閘門為平面鋼閘門。

1.3 工程建設內容

一是大壩維修加固工程:大壩上游壩坡放緩工程、大壩高壓擺噴灌漿防滲處理工程、壩頂泥結碎石路面、防浪墻工程、上游壩坡修復工程、白蟻防治、下游貼坡排水工程、下游排水溝及踏步、戧臺道路、下游草皮護坡工程等。二是輸水洞工程:拆除重建輸水洞進出口及閘室，結合大壩上游放緩加固、下游戧臺。三是溢洪道工程:溢洪道渠底硬化、整修護砌兩岸邊坡、增設下游消能設施、溢洪道道路等。四是其他工程:包括管理房屋基相關設施、防汛道路、觀測設施及金屬結構及設備安裝。

1.4 完成的主要工程量

該工程已按設計及合同內容全部完成，完成的主要工程量為:鉆機鉆灌漿孔:5251m；高壓擺噴灌漿:2119m；石方開挖3471m3、土方開挖 33011m3；土方回填 61270m3；漿砌石 2369m3；反濾料4233m3；干砌石5064m3。混凝土1757m3。白蟻治理2500m2；混凝土路面4263m2；房屋建筑 152.76m2；泥結碎石防汛路1200m2；閘門及啟閉機安裝2臺套。

1.5 工程投資及主要目標完成情況

工程核定合同金額為760多萬元整人民幣。工程于2011年3月22日開工，2011年12月21日完工，質量等級全部合格，施工過程無發生任何事故。

2 大壩高壓擺噴灌漿防滲處理

2.1 設計基本要求

為解決大壩滲漏問題，按設計要求在主河槽段大壩樁號0+058～0+255m之間壩基及砂卵石層采取高壓擺噴設計方案，壩頂高程146.50m，灌漿孔上端高程為126.30m，下端至壩基線以下2m，其中在輸水洞洞身左右個5m范圍內灌漿深度為壩頂至壩基線以下2m。根據魏樓水庫情況，在大壩沿壩頂中心線方向布一排防滲灌漿剖面，孔間距1.30m，單排布孔。采用3序孔施工。先施工1序孔，再施工2序孔，最后施工3序孔，相鄰兩孔施工時間相隔≥3d，選用3重管高壓擺噴灌漿方法，防滲墻體以折線相接，折線與軸線夾角1200，擺角300，3序相間灌漿。防滲墻體有效厚度在緊靠噴射管兩側的混凝土寬約0.10～0.30m，造孔的孔斜率要求<0.80%。灌漿材料為水泥漿，水泥強度等級為PO42.5水泥，漿液水灰比1:1.10為宜，比重1.60g/cm3。

2.2 施工工藝及主要施工設備

高壓擺噴灌漿施工工序為:布孔、鉆孔、制漿、高壓灌漿、靜壓回灌。主要施工設備有:鉆機、高噴臺車、制漿機、高壓水泵、空壓機、灌漿泵。

2.2.1 布孔

按設計要求的鉆孔位置布置在壩頂軸中心線方向，孔距1.30m。

2.2.2 鉆機鉆孔

鉆孔用地質鉆機進行鉆孔施工，采用130mm合金鉆具，泥漿護壁的方法進行施工。鉆機就位后，校平并穩固鉆機，保證鉆孔施工中，鉆機不移動，不傾斜，并對準孔位，保證實際孔位與設計孔位偏差≤50mm，鉆孔過程中應經常檢查鉆機的水平度，以保證鉆孔的垂直度在0.80%以內。鉆機鉆至設計孔深后應超鉆20cm，并沖洗鉆孔，以保證高噴施工中高噴管下到設計位置。完成后鉆機向前移動3.90m進行下一孔施工。當1序孔施工完成時返回，進行2序孔施工任務，3序孔最后進行施工。

2.2.3 漿液配制

高噴灌漿采用純水泥漿，本次設計水泥為PO42.5級普通硅酸鹽水泥，灌漿用水符合飲用水要求。水泥漿液采用高速攪拌機制漿時間≥2min，且用篩網過濾并在比重檢測合格后才能送入孔內，水灰比比重誤差≤±0.10；漿液自制備到用完時間應<4h。

2.2.4 高噴灌漿

一是下高噴管前，應進行地面試噴，以檢查機械及管路的運行情況，下入或拆卸高噴管時，應采取措施防止噴嘴堵塞；二是當高噴管下至設計深度后，應調準噴射方向和擺動角度，并按規定的施工工藝參數進行原位噴射，待漿液返出孔口，情況正常后方可開始提升噴射。高噴灌漿宜全孔自下而上連續作業，需中途拆卸噴射管時，搭接段應進行復噴，復噴長度≥0.20m。

2.3 施工出現的問題及采取的措施

按照試驗段效果采取最優參數，由于壩頂寬度限制在施工中為了減少設備來回移動次數，以30m為一段先進行1序孔施工布孔-鉆機鉆孔-漿液配制-高壓噴射灌漿，施工正常。2序施工鉆孔正常，高壓灌漿開始出現串孔、漏漿、冒漿現象，隨著2序高壓灌漿的向前推進在壩頂沿布孔軸線方向出現一道縱向裂縫最寬處有5cm，發現問題后及時停下來分析原因，在壩頂裂縫最嚴重處人工向下開挖3m，發現裂縫是沿壩軸線縱向貫通的，且水泥漿整個充滿。監理人員把發現的問題及時報告建設單位，與設計部門溝通。在監理單位組織下建設單位、施工單位、設計單位各位專家共同協商解決防滲灌漿過程中問題，經過反復論證綜合分析達成一致意見，并形成會議紀要，內容如下:一是由于本水庫大壩初期建設時間交久且已經加固多次，具體情況等慢慢觀察；二是施工單位施工段長度加大，延長水泥漿固結時間；三是改變施工工藝并對參數作適當調整，比如灌漿壓力適當調小，延長施工壩段長度等措施。

通過把施工段長度30m延長至80m，灌漿壓力由0.80MPa調小至0.70MPa，必要時還可以調小。灌漿時間適當減少，壩頂沿軸線出現縱向裂縫的現象有所緩解，經過與施工單位協商，在目前各項條件不變的情況下，增大灌漿孔距，等到剛出現裂縫時立即停灌，換下一孔采用多次復灌方法基本解決了上述問題。

3 防滲效果檢查

魏樓水庫除險加固工程于2011年3月1日開工建設，2011年8月5日開始對土壩采用高壓擺噴灌漿技術進行處理，2011年9月6日大壩防滲灌漿施工完成。2011年12月14日具有甲級資質的工程質量檢測機構到現場對魏樓水庫大壩防滲工程進行檢測。一是高壓擺噴防滲墻墻體滲透系數檢測:主要檢測工具是秒表、電測水位計，通過現場鉆孔注水試驗檢測，土壩墻體兩個部位的滲透系數均滿足設計要求；二是高壓防滲墻墻體均勻連續性檢測:主要檢測工具是俄羅斯OKO-2地質雷達，通過現場地質雷達檢測，所檢部位墻體基本連續、高壓擺噴灌漿位置墻體基本密實。

4 防滲灌漿施工中的建議

4.1 先導孔

施工前沿壩體灌漿軸線方向每30m左右布置一個先導孔，利用先導孔采取芯樣，可摸清各壩段壩體土質類別、地層變化、漏漿程度、基巖深度等情況；應多與地質鉆探部門聯系把具體地質情況搞清楚。

4.2 高壓擺噴灌漿常見問題

當出現串孔、漏漿、冒漿、塌孔、裂縫等時應沉著應對，積極采取增大泥漿護壁、加大泥漿稠度、壓重、降低灌漿壓力、多次復灌等措施。

4.3 適時調整施工工藝

魏樓水庫始建于1958年大躍進期間，由群眾隊伍進行施工，工程質量相對較差，雖然經過幾次維修加固，由于是山區缺少符合防滲要求的土料，壩體情況復雜，又沒有可靠的施工資料備查，針對出現的問題應積極應對，在保證質量的前提下，通過改變施工工藝、靈活調整各項參數達到施工質量效果。

4.4 做好前期準備工作

如勘察設計單位應把地質條件摸清楚以便設計圖紙合理，施工中減少變更，確保工程按期完成。

4.5 后期管理

加強后期工程管理工作，管理單位應加強管理與維護工作，有必要時進行復灌，以便充分發揮工程效益。

5 結語

高壓擺噴灌漿技術在魏樓水庫除險加固工程中得到了很好的應用，它具有工程造價適中、防滲效果良好、施工條件要求低等優點，隨著這項技術逐步成熟，必將在更多的防滲工程中推廣和使用。