遼寧省地基防滲技術(shù)的探索與實(shí)踐

郭占平，郭建華

(1.遼寧省江河流域管理局，遼寧 沈陽 110003;2.遼寧華寧招標(biāo)代理有限公司，遼寧 沈陽 110006)

1 巖石地基防滲處理

1.1 GIN灌漿法

遼寧省基巖防滲帷幕灌漿主要采用孔口封閉法，成功地在觀音閣水庫、白石水庫、閻王鼻子水庫等幾座大型水利工程中建造了高標(biāo)準(zhǔn)的防滲帷幕。在這些灌漿工程中，技術(shù)人員不斷開發(fā)、引進(jìn)國內(nèi)外一些新的高效率的帷幕灌漿技術(shù)，如GIN灌漿法。在白石水庫大壩基巖灌漿中，引進(jìn)國外一項(xiàng)先進(jìn)的灌漿技術(shù)，并結(jié)合工程實(shí)際進(jìn)行試驗(yàn)，提出了以孔口封閉法為基礎(chǔ)，使用GIN法，通過灌漿自動(dòng)記錄儀控制灌漿壓力和注入率，獲得了很好的灌漿效果。

GIN灌漿法的基本原理是，對任意孔段的灌漿能量消耗值，近似等于該孔段最終灌漿壓力P和灌入漿液體積V的乘積，叫作灌漿強(qiáng)度值，即GIN。由于裂隙巖體灌漿時(shí)，大裂隙常常注入量大而使用壓力小，細(xì)裂隙常常注入量小而使用壓力高。如果在各個(gè)灌漿段的全部灌漿過程中，都控制GIN為一常數(shù)，就可以自動(dòng)控制寬大裂隙地段的注入量和灌漿壓力，對比較致密的可灌性差的地段則可通過提高灌漿壓力增加注入量，保持能量均一，從而形成基本均一的防滲帷幕。

GIN灌漿法的要點(diǎn)有:①灌漿過程中僅用一種固定配比的穩(wěn)定漿液;②用GIN曲線控制灌漿壓力，在需要的地方盡量使用較高的壓力，在有害和無益的地方避免使用過高壓力;③用電子計(jì)算機(jī)監(jiān)測和控制灌漿過程，實(shí)時(shí)地控制灌漿壓力和注入率，繪制P-V過程曲線，判斷灌漿的結(jié)束條件。

1.2 化學(xué)灌漿

對于巖石微細(xì)裂隙或混凝土裂縫內(nèi)的加固，使用常規(guī)的水泥漿等顆粒材料，即使?jié){液濃度稀到最低級別比也難灌入，此時(shí)使用化學(xué)材料配制成真溶液，沒有顆粒，可灌性好，可灌入細(xì)微裂縫，對彌補(bǔ)水泥灌漿的不足，改善巖體的力學(xué)和抗?jié)B性能有著十分重要作用，因此在基巖帷幕灌漿實(shí)踐中使用水泥灌漿。由于巖石裂隙細(xì)微發(fā)育，水泥漿液不能達(dá)到地段補(bǔ)充進(jìn)行化學(xué)灌漿，兩種灌漿方法相結(jié)合的復(fù)合灌漿成為巖石地基處理新的發(fā)展趨勢。

遼寧省葠窩水庫壩體混凝土伸縮縫加固采用化學(xué)灌漿技術(shù)，灌漿材料為聚氨酯類MDI和TDI兩種類型，灌后效果顯著。

2 覆蓋層處理

2.1 混凝土防滲墻

混凝土防滲墻是覆蓋層地基防滲的主要措施。近幾年遼寧省幾座主要中型水庫壩基覆蓋層均采用混凝土防滲墻技術(shù)進(jìn)行處理，均取得非常好的防滲效果。混凝土防滲墻技術(shù)相比20世紀(jì)70年代槽孔混凝土防滲墻，在成槽機(jī)具、澆注工藝和墻體材料等方面均取得突破性的進(jìn)展。

在機(jī)具方面，采用液壓銑槽機(jī)、抓斗等高效機(jī)械和先進(jìn)工藝，遼寧省已在黑山縣龍灣水庫、彰武縣大清溝水庫壩基防滲中建造了高標(biāo)準(zhǔn)的防滲墻。

在墻體材料方面，有各種標(biāo)號的普通混凝土、高強(qiáng)度低彈模混凝土、塑性混凝土、自凝灰漿等品種，也可以在墻體內(nèi)放置鋼筋，可視工程需要選用。

通過遼寧省幾座病險(xiǎn)水庫壩基防滲中運(yùn)用該項(xiàng)技術(shù)的實(shí)踐表明，混凝土防滲墻可一次性徹底解決滲漏問題。在技術(shù)上安全可靠，防滲效果更徹底。如投資及施工條件允許，可多加采用。目前在國內(nèi)，混凝土防滲墻已成為處理深厚砂礫(卵)石覆蓋層主要手段。

2.2 覆蓋層灌漿

壩基砂礫石覆蓋層處理在遼寧省少數(shù)病險(xiǎn)水庫仍然采用普通的灌漿方法，處理后防滲效果并不理想。原因主要是灌入漿液在水庫水頭壓力作用下，未凝固前隨滲水流失擴(kuò)散，不能形成有效的防滲帷幕。因此使用該法處理病險(xiǎn)庫覆蓋層滲漏地基需要謹(jǐn)慎。然而在灌漿工藝上，覆蓋層灌漿卻有不同方法，在砂礫石層中采用塑性填料套法灌漿，工藝新穎獨(dú)特。其工藝過程為:①開孔直徑為110mm，鉆孔過程中跟進(jìn)套管至帷幕底部;②然后向套管內(nèi)放入一根較細(xì)的塑料管或鋼管，其直徑一般為50～76mm，沿管每隔30～50cm鉆一圈環(huán)形小孔，并用軟橡膠套筒包裹起來;③地層和內(nèi)部細(xì)管之間的空間，在拔出套管的同時(shí)，從孔底部向上灌注粘土軟漿液即成為漿液形成的套管。當(dāng)該漿液形成的套管已達(dá)到足夠強(qiáng)度時(shí)，即開始灌漿。④放入雙塞加以固定，以便一次灌注一段。增大灌漿壓力直至漿液形成的套管開裂，漿液便通過裂隙深入砂礫石中。當(dāng)灌漿停止時(shí)，橡膠套管封閉環(huán)形小孔，防止灌好的漿液進(jìn)入灌漿管。該法優(yōu)點(diǎn)是每一孔段能按需要重新灌注，達(dá)到均勻的滲透或入滲周圍地基。

3 堤防加固技術(shù)

3.1 深層攪拌技術(shù)

利用多軸式長螺旋鉆孔機(jī)在土壤中鉆孔，達(dá)到預(yù)定深度后，邊提鉆邊從鉆頭端部注入適合工程要求的水泥漿，并與原土壤進(jìn)行攪拌形成柱列式土壤水泥墻。其攪拌機(jī)由初期的單頭攪發(fā)展到六頭攪以至等厚度深層攪拌機(jī)，自動(dòng)化程度不斷提高。該法主要特點(diǎn)如下。

(1)施工不擾動(dòng)鄰近土體，墻體全長無接縫，常用厚度0.3～0.6m，其滲透系數(shù) K可達(dá)10－7cm/s。

(2)它僅可在粘性土、粉土、砂土、砂礫土地層施工，在一般地質(zhì)條件下，每一臺班可成墻70～80m2。成墻深度一般為20～35m。深層攪拌連續(xù)墻造價(jià)為150元/m2左右。

3.2 垂直鋪膜技術(shù)

垂直鋪膜是在堤頂或堤腳用鋸槽法、鏈斗挖槽法或射水法等方式在堤身和堤基挖槽，在槽內(nèi)鋪設(shè)土工膜，以達(dá)到阻截滲流的目的。當(dāng)鋪膜位置是在堤腳時(shí)，堤坡就要用斜墻鋪膜防滲。垂直鋪膜的深度一般10m以內(nèi)比較容易施工。

液壓開槽埋膜機(jī)適于大堤堤基進(jìn)行垂直防滲施工處理，鋪膜材料采用聚乙稀土工膜，堤身采用復(fù)合土工膜防滲。該技術(shù)防滲效果良好，過去幾年間遼寧省已有40多處堤防險(xiǎn)工采用該技術(shù)進(jìn)行防滲處理，獲得了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

4 結(jié)語

近年來，遼寧省水利工程建設(shè)項(xiàng)目的數(shù)量多、規(guī)模大，技術(shù)要求高，對地基防滲工程技術(shù)的要求更高。通過各種地基處理工程實(shí)踐積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。在巖石地基處理上采用孔口封閉法，輔以GIN灌漿法和化學(xué)灌漿是經(jīng)得起檢驗(yàn)的成熟技術(shù);覆蓋層防滲尤其是伴有粗大顆粒深厚覆蓋層防滲采用混凝土防滲墻是最好的且唯一的選擇，覆蓋層灌漿防滲效果差應(yīng)盡量少采用;在堤防砂基砂堤處理方面，無論采用深層攪拌技術(shù)還是垂直鋪膜技術(shù)，只要施工質(zhì)量控制嚴(yán)格都能形成符合設(shè)計(jì)要求防滲帷幕。

［1］張景秀．壩基防滲與灌漿技術(shù)［M］．北京:水利電力出版社，1992．

［2］E．農(nóng)維勒．灌漿的理論與實(shí)踐［M］．沈陽:東北工學(xué)院出版社，1991．

［3］池海清．垂直鋪塑防滲技術(shù)在基礎(chǔ)防滲處理中的應(yīng)用［J］．水利技術(shù)監(jiān)督，2009(03)．

［4］李剛．灌漿施工技術(shù)在水利工程中的應(yīng)用［J］．水利規(guī)劃與設(shè)計(jì)，2014(03)．

［5］SL62-94水工建筑物水泥灌漿施工技術(shù)規(guī)范［S］．北京:中華人民共和國水利部/電力工業(yè)部，1994．