洋坑水庫石壩除險加固技術探索

莢永君

（福建江隆水利水電工程有限公司 福建 龍巖 364000）

1 工程概況

洋坑水庫地處三明市清流縣東南面，距賴坊鄉12km，地理位置在東經116°47′～116°59′，北緯 25°32′～26°12′，庫區主河道為沙溪支流文昌溪的小支流，屬閩江水系。壩址以上流域集雨面積8.00km2，主河道長4.55km，河道坡降7.48%，是一座以灌溉為主，結合防洪、發電、養殖等綜合利用的小型水庫。

大壩為細骨料混凝土砌石雙曲拱壩。水庫主要工程由大壩、溢洪道、輸水涵洞、渠道電站等組成。

該水庫正常蓄水位426.30m，設計洪水位427.37m，校核洪水位427.64m，總庫容705.5萬m3，興利庫容614.5萬 m3，死庫容10.0萬 m3。壩頂高程427.20m，最大壩高27.20m，壩頂寬2.4m。溢流堰凈寬12m，堰頂高程426.30m。溢洪道型式為堰頂自由溢流，溢流段為12m，堰頂高程426.30m。

2 存在問題分析

洋坑水庫石壩工程運行24年來，雖經多次局部維修加固，但效果不佳，存在安全隱患。由于建設時期具體的歷史年代及當時受技術和經濟條件所限，缺乏設計和施工經驗，大壩“漏水”現象十分嚴重，成為制約其安全運行的首要安全隱患。

針對大壩漏水的問題，通過對工程結構體及外在因素進行細致分析，可知：局部結構存在裂縫、斷裂或勾縫脫落的現象，無防滲墻或是工程質量較差，地質條件不佳，受腐蝕及生物化學作用。

3 除險加固技術

為了確保大壩安全運行，充分發揮水庫的作用，針對大壩、溢洪道、放水系統等建筑物不同程度的漏水現象，采用灌漿治漏加固技術，對大壩進行除險加固。

3.1 方法簡介

該方法主要由以下4部分組成：

（1）通過對結構體漏洞和間隙進行灌漿，從而形成整體性防漏結構體。

（2）為了更好的發揮大壩的蓄水作用，提高工程結構體的穩定性和整體性，在其上游面加層灌漿。

（3）為了更全面的防治滲流現象，在下游設置監測點，觀測有漏水的壩面，當壩內蓄水在安全許可范圍內，在壩后結構體內鉆水平或斜孔，進行逆向灌漿以達到加固大壩整體結構，提高防滲制漏的目的。

（4）為了進一步提高大壩防滲漏能力，加強其結構體剛性和抗凍性、抗雨水腐蝕能力，采用高標號水泥砂漿對大壩結構體表面層進行重新勾縫。

3.2 技術措施

3.2.1 前期工作

為了更好的確定工程施工措施，保證施工質量，施工前期對大壩結構體勘探和試驗。分別進行：（1）壩體和壩基勘探；（2）壓力抬動試驗；（3）壓水試驗；（4）灌漿試驗。

3.2.2 設備及材料選擇

垂直造孔宜采用回轉式液壓鉆機，若鉆孔淺時，可用風鉆；水平或斜造孔，應當使用風鉆或“7655”型汽鉆機造孔。注漿設備為：攪拌機，多缸活塞式灌漿機，承壓輸漿膠管，注漿管，膠塞，壓力表，比重計等。注漿加固工程使用材料為“425”普通硅酸鹽水泥、砂子、粉煤灰、石英粉、水、外加劑等。

3.2.3 注漿孔的布置和鉆取

圖1 施工步驟圖

表1 水泥漿液水灰比與比重對照表

第1部分：從壩體結構上，在漏水段沿壩體結構頂端中心線的基礎上，造出孔距3m、孔徑50mm或75mm的鉆孔，深度為漏水部位以下1m～2m，如遇到接觸帶或基巖漏水，鉆孔可鉆至不透水基巖以下1m～2m，或是根據工程施工實際情況確定具體方案。注漿孔可分以下方式造孔：一次性完成或是分序完成。大壩破碎地區可分為上下分序、分部完成造孔和注漿工作，在漿體凝固一周左右后，再進行向下鉆孔，這樣做的目的是為了防止鉆機被卡、孔塌等事故的發生，保證施工的安全有序進行。

第2部分：從壩體與地表巖層上，在上游壩基處澆筑0.3m左右厚度的混凝土結構體，待其凝固后在此基礎上造傾角小于5°的斜孔或是垂直孔進行注漿加固，不斷提高壩體與地表巖層交接處和底層壩基的結構整體性。

第3部分：從上、下游面基上，①在壩基上游漏水段按“梅花”狀造間距和排距為1m～3m的注漿孔，再進一步根據漏水情況確定附加方案。然后在裂隙位置，沿裂隙每隔1m布置孔徑為42mm、孔深0.7m～1.5m的工程孔。②沿壩基下游面基裂隙每隔1m布置排距和孔距為2m～3m的“梅花”狀注漿孔，可根據實際情況適當加密布置。

3.2.4 施工步驟

灌漿治漏加固技術施工步驟如圖1所示。此過程中應尤為注意造孔和注漿的過程，控制好施工質量。

3.2.5 施工要求

注漿加固施工可分為以下幾個方面進行：

（1）注漿前：放空水庫或將庫水位降至注漿部位并做好灌漿各項記錄。

（2）注漿過程：鉆孔后應當采用風水聯合沖洗的手段對孔壁、孔底及裂隙進行沖洗，簡稱沖孔。沖水時水壓力不大于其孔注漿壓力的75%，程度為回清水。從壩基結構體上注漿加固而言，可分為一次性自上而下或自下而上分段最后一次性全孔完成注漿；另一種為分段間歇性注漿，先灌注一段凝結后再進行下一段的灌注。通過論證，注漿壓力應當嚴格按照預先設計好的范圍要求進行，要低于抬動試驗極限壓力，一般而言為0.2MPa左右。針對大壩面基的加固和逆向注漿的特點，在孔內預先填埋內徑20mm，長50cm的注漿鋼管，插孔深度為40cm，預留出5cm～10cm；可采取單孔、雙孔及四個孔為一組的并聯注漿的方式，然而針對大壩漏水較為嚴重的孔位亦采用單孔單個注漿，壓力一般在0.2MPa～0.25MPa之間。

（3）針對漿液濃度要求如下：注漿時應遵循由稀到濃的原則，而后壓水試驗逐級改濃。當壩基孔注入漿速度大于30L/min時可增加其濃度。當某一級漿液灌注400L以上，而灌漿壓力和吸漿量均無明顯改變時，可改濃一級漿液灌注。漿液水灰比一般采用九個級別的重量比如表1所示。根據設計，必要時還可摻和粉煤灰、砂于、石英粉、鋁粉等。在灌漿過程中，漿液要每隔一小時測定一次比重。注漿時要分2步～3步進行注入，同時一定要進行復注。在設計壓力下，當吸漿速度不大于0.4L/min時，再續注30min即可。

（4）注漿封孔：當大壩基礎性注漿結束后，采用機械導管法，以1∶2水泥砂漿從孔底向上逐漸提升封填密實，壩面固結灌漿水平孔封孔，采用低水灰比1∶2水泥砂漿人工填堵搗實后用豎直的方式對注漿孔進行封孔。注漿填充材料宜用膨脹性的水泥砂漿。

（5）特殊處理：通過表面封堵及降低壓力等方法解決注漿過程中出現的冒漿情況。當注漿過程中有串漿現象，應當立即停止工作，而后1孔、2孔相串可進行聯合并注；當注漿過程因故中斷超過30min以上的，應及時沖洗或掃孔后注漿孔；在水壓超過0.2MPa的出水段注漿時，先測定水壓和出水量，而后采用自上而下的注高濃度的漿液同時可是當增加注漿壓力。注漿過程中，出現回漿變濃的現象，可變換濃度低的漿液注入，若無效應立即停止灌注。

總體而言，在工程施工過程中，應加強監督力度，隨時監測壩體結構位移和變形特征，如有發現不正常的地方，應當立即停灌或降低壓力，而后采取補救措施。

4 結語

灌漿治漏加固技術不僅加強了壩體本身強度同時提高防滲性能，經過灌漿后，大壩壩體的滲漏現象得到了明顯的改善，治漏效果非常明顯。洋坑水庫灌漿治漏除險加固工程竣工以來，大壩漏水等問題得到解決，保證了水壩的正常運行。灌漿治漏加固技術作為解決滲漏問題主要方法之一，效果明顯應當加以推廣。陜西水利

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