劈裂灌漿技術在病險水庫除險加固中的應用

崔華存

摘 要：介紹土壩壩體劈裂灌漿技術在馬龍縣病險水庫除險加固中的應用情況，總結在劈裂灌漿施工控制中的一些主要技術參數(shù)，分析劈裂灌漿的效果。采用該項技術已處理病險水庫加固工程近百件，取得了較好的經濟效益和社會效益。

關鍵詞：劈裂灌漿技術 土壩除險加固 灌漿壓力

馬龍縣病險水庫概況

馬龍縣現(xiàn)有蓄水工程533件，其中：中型水庫1件，小（1）型水庫19件，小（2）型水庫188件，小塘壩325件，總庫容1.0億m3。小（2）型病險水庫156件，占其總數(shù)的83%，大多分布于山區(qū)和半山區(qū)，為當?shù)厣a發(fā)展和群眾生活改善發(fā)揮了巨大作用，是建設社會主義新農村的重要基礎設施，這些工程大多數(shù)屬于上世紀50—60年代興建的“三邊”工程，滲漏問題尤為突出。這些病險水庫，嚴重的不能蓄水，少部分限制蓄水位，大部分均帶病運行，給下游人民群眾生命財產和重要基礎設施構成很大威脅，同時嚴重影響水庫工程效益的正常發(fā)揮。

壩體劈裂灌漿原理

土壩壩體劈裂灌漿技術是依據(jù)土壩壩體應力分布規(guī)律建立的。土壩壩體應力分析研究成果表明：壩體小主應力面基本沿壩軸線分布這一規(guī)律，在壩軸線附近沿小主應力面布置灌漿孔，灌注泥漿時，泥漿便能沿這個弱應力面將壩體劈開裂縫。在泥漿自重和漿、壩互壓作用下，灌入壩體的泥漿反復充填，劈開壩體并逐漸排水固化，在壩體內形成一道近乎垂直連續(xù)的防滲墻體。解決了土壩壩體的滲透穩(wěn)定問題。不僅如此，土壩壩體劈裂灌漿時，灌入壩體中泥漿在壩體內充填擠壓，與劈裂縫貫通的原有裂縫和孔洞在灌漿中得到充填，補充壩體部分土區(qū)的小主應力不足，恢復壩體的應力平衡，提高了壩體的整體性。另外，泥漿在排水固結時，析出的水擴散、濕陷、密實壩體，改善土壩內部應力狀況，加固了壩體，提高了壩體的整體性，解決了壩體的變形穩(wěn)定問題。

壩體劈裂灌漿適用范圍

土壩壩體劈裂灌漿技術我縣在80年代中期首次引進并取得成功，通過近百件的小型水庫土壩防滲處理后，均獲得良好的效果，經過反復實踐，土壩壩體劈裂灌漿技術可以處理以下問題：①土壩壩體碾壓不實，密實度普遍較差；②土壩壩體分層填筑時，因土層太厚，施工機械功能不足，致使每層填土上部密實、下部疏松，加之層間未鑿毛處理，形成層間滲漏；③土壩壩體由于不均勻沉陷而產生的裂縫；④土壩壩體與壩基接觸處理不好；⑤土壩壩體與其他建筑物（如輸水涵洞、溢洪道）結合不好，存在空隙和接觸沖刷；⑥土壩壩體內存在洞穴，如施工時大塊徑土料及石料架空形成洞穴、樹根腐爛以及生物洞穴（如蟻穴、鼠穴等）。

實踐證明，劈裂灌漿技術應用范圍較廣，具有技術和施工設備簡單，容易操作，能就地取材，無環(huán)境污染，并且工程造價低，防滲效果好，經濟效益顯著等優(yōu)點，值得廣泛推廣運用和發(fā)展。

劈裂灌漿的基本參數(shù)

土壩壩體劈裂灌漿可解決病險土壩的變形穩(wěn)定和滲漏穩(wěn)定問題。在土壩壩體除險加固中具有投資小、見效快、設備和技術簡單、操作方便等優(yōu)點，已經被廣泛運用。但在具體操作中應把握基本技術參數(shù)和施工工藝，保證灌漿的質量，才能達到預期的效果。總結我縣劈裂灌漿工程施工經驗，有以下四個主要的問題：

1、灌漿孔布置

孔位布置。應按河槽段、岸坡段、彎曲段和其它特殊壩段的不同位置情況進行布孔，在河槽段，一般沿壩軸線（或稍偏上游）布孔，必要時在灌漿軸線上下游布置副排孔，鉆孔排數(shù)應根據(jù)壩體隱患的范圍和程度確定；在岸坡段、彎曲段和其它特殊壩段，由于壩體內部應力復雜，灌漿初期一般采用多排梅花形布孔，并采用“少灌多復”的辦法，調整壩體應力，灌漿后期，沿壩軸線布孔，形成連續(xù)的帷幕。

孔深及孔距。孔深應大于隱患深度2-3m，如布置雙排孔或多排孔時，副排孔處如無隱患，孔深可為主排孔深的1/3；孔距在河槽段孔深>15m時，可采用5-10m；孔深<15m時，可采用3-5m，可通過現(xiàn)場灌漿試驗確定。岸坡段、彎曲壩段布孔應適當縮小孔距，或通過試驗確定。

孔序。為使?jié){液在壩體中有充分的析水固結時間，應分序灌漿。根據(jù)施灌壩段的長短來確定序數(shù)，如果壩段過長且灌漿機組少，一般分為兩序，如壩段較短則可分為三序或四序。

2、灌漿材料選擇

從我縣的情況來看，漿液土料基本上是采用與壩料的物理力學指標基本接近的土料，但由于各類壩型和填筑壩料的不同，對原材料的要求也不一樣。通過大量工程實踐，目前我縣采用的灌漿材料為粘土水泥漿液，一是固結快，后期強度高；二是一次性灌入量大，減少復灌次數(shù)，三是鑒于以上優(yōu)點可縮短工期。

3、灌漿壓力

灌漿壓力計算。一般確定灌漿的最大孔口壓力是指注灌漿管上端壓力表的壓力值，根據(jù)工程實踐一般灌漿孔口壓力為0.01-0.05MPa。最大允許孔口壓力可按公式估算，公式為△p=yH■γh。式中：△p-灌漿孔壓力；Y-壩體土的密度；H-計算點以上壩高；γ-灌漿密度； h- 全孔灌漿時，注漿管高度。

鑒于灌漿壓力的大小不僅與灌漿范圍大小、水文工程地質條件等因素有關，而且還與地層的附加荷載及灌漿深度有關，所以不能用一個公式準確地表達出來，應根據(jù)不同情況通過經驗和灌漿試驗確定。

為了簡化計算，方便施工，根據(jù)有關資料、施工實踐、灌漿壓力，可根據(jù)不同的深度確定見下表：

4、鉆孔灌漿

4.1壩體灌漿

灌漿槽段：先灌河槽段，后灌岸坡和彎曲段；灌漿孔序：先灌副排一序孔，插灌二序孔。

壩體劈裂灌漿的施工采用孔底注漿全孔灌注法，灌漿采用“稀漿開始，濃漿灌注，分序施灌，先疏后密，少灌多復，控制漿量”的原則。用全孔底灌注法可由孔底反向全孔使孔內泥漿處于半循環(huán)狀態(tài)，有利于提高灌漿質量，注漿孔距鉆孔底部0.5-1.0m，孔口壓力保持在設計要求的壓力指標上，灌漿開始，先用稀漿灌3-5min，然后加大泥漿稠度至設計要求。每次灌漿后，要提一提注漿管，以免孔底堵塞和孔口冒漿，灌1-2次后，可提高1-2m。endprint

4.2壩體與基巖接觸帶灌漿

壩體與凹凸不平的基巖面直接相連，壩體回填時基巖和壩體接合不十分緊密，在高水位作用下局部出現(xiàn)接觸滲漏，造成集中滲流和接觸沖刷。經反復試驗，采取以下方法：鉆孔鉆到距基巖面0.5-1.0m時，用擊入法將套管下至基巖面，由于基巖面凹凸不平，套管不可能與基巖面完全接觸，但在擊入過程中套管可以與壩體緊密接合，保證漿液沿壩體與基巖接觸面流動。在漿液沿接觸面流動且局部壩體質量較差時，部分漿液將進入壩體，造成壩體的劈裂、冒漿和隆起變化。針對這種情況，對壩體隆起變化不大，或雖產生裂縫，但未冒漿，可在低壓下結束灌漿，待凝結后在規(guī)定壓力下進行復灌；對壩體隆起變化較大，或發(fā)生冒漿，應立即停灌，待初凝后進行復灌。這樣既可把壩體與基巖接觸面及壩體裂隙灌好，又保證了大壩的安全，效果良好。

4.3基巖表層風化破碎帶灌漿

基巖表層風化嚴重，巖石破碎，且被較多的粘土、碎石等松散物充填，鉆孔不易沖洗干凈，灌漿在壩頂上進行，灌漿壓力的增加受到限制，漿液不易被灌入。為了保證灌漿質量，一是縮小段長。將一個灌段5.0m分為1.5m、1.5m、2.0m三段進行灌漿，段長越小，裂隙的差異性越小，壓力越集中，越易被灌好；二是逐級提高壓力，在保證大壩安全的前提下，增加漿液的擴散范圍，在較高的壓力下結束灌漿。

劈裂灌漿的質量控制

按施工步驟、操作要求、問題處理（裂縫、冒漿、串漿、隆起等）、施工技術措施以及管理制度等五個方面加以控制。采用“先稀后稠、少灌多復”的原則。一是每個灌漿孔都要經過多次復灌，前兩次應避免壩頂裂縫，后幾次復灌時，壩頂裂縫寬度控制在3cm以內；二是孔口壓力控制在設計最大允許灌漿壓力之內；三是每孔必須達到終孔后，方能起管，直至漿面不再下沉為止。

結語

土壩劈裂灌漿是一項實用技術，目前我縣采用該項技術已處理病險水庫加固工程近百件，取得了較好的經濟效益和社會效益。

對于各類不同的壩型、壩高、壩體結構，其劈裂特性各異。一方面是灌漿壓力的控制，灌漿壓力小了則灌漿效果不好，灌漿壓力大了則壩頂裂縫難控制，產生壩坡穩(wěn)定問題；另一方面是復灌次數(shù)少了則達不到設計要求，復灌次數(shù)多了則施工工期延長，同時又要增加工程造價。因此應加大該項技術的試驗研究資金投入，促進該項技術在病險水庫除險加固工程中推廣應用。

參考文獻：

[1]傅瓊華.病險水庫整治中的土壩壩體劈裂灌漿技術.[J].江西水利科技.1994.12第20卷第4期.

[2]潘鴻珍.劈裂灌漿技術在風田水庫主壩加固中的應用.[J].甘肅水利水電技術.2007.6第43卷第2期

[3]孫鑒政.淺談劈裂灌漿在土壩防滲處理中的設計與應用.[J].廣東建材.2008年第7期.

[4]楊忠.劈裂灌漿技術在土壩防滲加固工程中的應用.[J].水利科技與經濟.2008.12第14卷第12期.

[5]常澤意.淺談大壩劈裂灌漿防滲技術中的質量控制.[J].廣東科技.2007（7）.第118頁.

（作者單位：馬龍縣水利水電勘察設計研究所）endprint

4.2壩體與基巖接觸帶灌漿

壩體與凹凸不平的基巖面直接相連，壩體回填時基巖和壩體接合不十分緊密，在高水位作用下局部出現(xiàn)接觸滲漏，造成集中滲流和接觸沖刷。經反復試驗，采取以下方法：鉆孔鉆到距基巖面0.5-1.0m時，用擊入法將套管下至基巖面，由于基巖面凹凸不平，套管不可能與基巖面完全接觸，但在擊入過程中套管可以與壩體緊密接合，保證漿液沿壩體與基巖接觸面流動。在漿液沿接觸面流動且局部壩體質量較差時，部分漿液將進入壩體，造成壩體的劈裂、冒漿和隆起變化。針對這種情況，對壩體隆起變化不大，或雖產生裂縫，但未冒漿，可在低壓下結束灌漿，待凝結后在規(guī)定壓力下進行復灌；對壩體隆起變化較大，或發(fā)生冒漿，應立即停灌，待初凝后進行復灌。這樣既可把壩體與基巖接觸面及壩體裂隙灌好，又保證了大壩的安全，效果良好。

4.3基巖表層風化破碎帶灌漿

基巖表層風化嚴重，巖石破碎，且被較多的粘土、碎石等松散物充填，鉆孔不易沖洗干凈，灌漿在壩頂上進行，灌漿壓力的增加受到限制，漿液不易被灌入。為了保證灌漿質量，一是縮小段長。將一個灌段5.0m分為1.5m、1.5m、2.0m三段進行灌漿，段長越小，裂隙的差異性越小，壓力越集中，越易被灌好；二是逐級提高壓力，在保證大壩安全的前提下，增加漿液的擴散范圍，在較高的壓力下結束灌漿。

劈裂灌漿的質量控制

按施工步驟、操作要求、問題處理（裂縫、冒漿、串漿、隆起等）、施工技術措施以及管理制度等五個方面加以控制。采用“先稀后稠、少灌多復”的原則。一是每個灌漿孔都要經過多次復灌，前兩次應避免壩頂裂縫，后幾次復灌時，壩頂裂縫寬度控制在3cm以內；二是孔口壓力控制在設計最大允許灌漿壓力之內；三是每孔必須達到終孔后，方能起管，直至漿面不再下沉為止。

結語

土壩劈裂灌漿是一項實用技術，目前我縣采用該項技術已處理病險水庫加固工程近百件，取得了較好的經濟效益和社會效益。

對于各類不同的壩型、壩高、壩體結構，其劈裂特性各異。一方面是灌漿壓力的控制，灌漿壓力小了則灌漿效果不好，灌漿壓力大了則壩頂裂縫難控制，產生壩坡穩(wěn)定問題；另一方面是復灌次數(shù)少了則達不到設計要求，復灌次數(shù)多了則施工工期延長，同時又要增加工程造價。因此應加大該項技術的試驗研究資金投入，促進該項技術在病險水庫除險加固工程中推廣應用。

參考文獻：

[1]傅瓊華.病險水庫整治中的土壩壩體劈裂灌漿技術.[J].江西水利科技.1994.12第20卷第4期.

[2]潘鴻珍.劈裂灌漿技術在風田水庫主壩加固中的應用.[J].甘肅水利水電技術.2007.6第43卷第2期

[3]孫鑒政.淺談劈裂灌漿在土壩防滲處理中的設計與應用.[J].廣東建材.2008年第7期.

[4]楊忠.劈裂灌漿技術在土壩防滲加固工程中的應用.[J].水利科技與經濟.2008.12第14卷第12期.

[5]常澤意.淺談大壩劈裂灌漿防滲技術中的質量控制.[J].廣東科技.2007（7）.第118頁.

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4.2壩體與基巖接觸帶灌漿

壩體與凹凸不平的基巖面直接相連，壩體回填時基巖和壩體接合不十分緊密，在高水位作用下局部出現(xiàn)接觸滲漏，造成集中滲流和接觸沖刷。經反復試驗，采取以下方法：鉆孔鉆到距基巖面0.5-1.0m時，用擊入法將套管下至基巖面，由于基巖面凹凸不平，套管不可能與基巖面完全接觸，但在擊入過程中套管可以與壩體緊密接合，保證漿液沿壩體與基巖接觸面流動。在漿液沿接觸面流動且局部壩體質量較差時，部分漿液將進入壩體，造成壩體的劈裂、冒漿和隆起變化。針對這種情況，對壩體隆起變化不大，或雖產生裂縫，但未冒漿，可在低壓下結束灌漿，待凝結后在規(guī)定壓力下進行復灌；對壩體隆起變化較大，或發(fā)生冒漿，應立即停灌，待初凝后進行復灌。這樣既可把壩體與基巖接觸面及壩體裂隙灌好，又保證了大壩的安全，效果良好。

4.3基巖表層風化破碎帶灌漿

基巖表層風化嚴重，巖石破碎，且被較多的粘土、碎石等松散物充填，鉆孔不易沖洗干凈，灌漿在壩頂上進行，灌漿壓力的增加受到限制，漿液不易被灌入。為了保證灌漿質量，一是縮小段長。將一個灌段5.0m分為1.5m、1.5m、2.0m三段進行灌漿，段長越小，裂隙的差異性越小，壓力越集中，越易被灌好；二是逐級提高壓力，在保證大壩安全的前提下，增加漿液的擴散范圍，在較高的壓力下結束灌漿。

劈裂灌漿的質量控制

按施工步驟、操作要求、問題處理（裂縫、冒漿、串漿、隆起等）、施工技術措施以及管理制度等五個方面加以控制。采用“先稀后稠、少灌多復”的原則。一是每個灌漿孔都要經過多次復灌，前兩次應避免壩頂裂縫，后幾次復灌時，壩頂裂縫寬度控制在3cm以內；二是孔口壓力控制在設計最大允許灌漿壓力之內；三是每孔必須達到終孔后，方能起管，直至漿面不再下沉為止。

結語

土壩劈裂灌漿是一項實用技術，目前我縣采用該項技術已處理病險水庫加固工程近百件，取得了較好的經濟效益和社會效益。

對于各類不同的壩型、壩高、壩體結構，其劈裂特性各異。一方面是灌漿壓力的控制，灌漿壓力小了則灌漿效果不好，灌漿壓力大了則壩頂裂縫難控制，產生壩坡穩(wěn)定問題；另一方面是復灌次數(shù)少了則達不到設計要求，復灌次數(shù)多了則施工工期延長，同時又要增加工程造價。因此應加大該項技術的試驗研究資金投入，促進該項技術在病險水庫除險加固工程中推廣應用。

參考文獻：

[1]傅瓊華.病險水庫整治中的土壩壩體劈裂灌漿技術.[J].江西水利科技.1994.12第20卷第4期.

[2]潘鴻珍.劈裂灌漿技術在風田水庫主壩加固中的應用.[J].甘肅水利水電技術.2007.6第43卷第2期

[3]孫鑒政.淺談劈裂灌漿在土壩防滲處理中的設計與應用.[J].廣東建材.2008年第7期.

[4]楊忠.劈裂灌漿技術在土壩防滲加固工程中的應用.[J].水利科技與經濟.2008.12第14卷第12期.

[5]常澤意.淺談大壩劈裂灌漿防滲技術中的質量控制.[J].廣東科技.2007（7）.第118頁.

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