土石壩壩體充填灌漿技術(shù)的探討

譚川蓉　賀君磊　王正成　毛海濤

(1．重慶市萬州區(qū)水務(wù)局，重慶　404100; 2．重慶三峽學(xué)院土木工程學(xué)院，重慶　404100;3．石河子大學(xué)水利建筑工程學(xué)院，新疆石河子　832000)

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土石壩壩體充填灌漿技術(shù)的探討

譚川蓉1賀君磊2王正成3毛海濤2

(1．重慶市萬州區(qū)水務(wù)局，重慶404100; 2．重慶三峽學(xué)院土木工程學(xué)院，重慶404100;3．石河子大學(xué)水利建筑工程學(xué)院，新疆石河子832000)

摘要:介紹了土石壩壩體充填灌漿的施工方法、設(shè)備及意義，從塌坑與冒漿兩方面，分析了充填灌漿的常見問題及處理措施，結(jié)合充填灌漿技術(shù)在工程中的應(yīng)用現(xiàn)狀，闡述了該技術(shù)的優(yōu)點，并對其應(yīng)用前景進(jìn)行了展望。

關(guān)鍵詞:土石壩，充填灌漿，水庫，滲流量

0　引言

我國水利工程中病險水庫數(shù)量大，病險問題多［1］。從土石壩這種在中國水利工程中地位極為重要的水工建筑物淺析，又由當(dāng)前工程實際大量研究顯示，我國存在大量早期建設(shè)的土石壩工程，設(shè)計及施工技術(shù)有限，加上早期的防滲理論并不是很完善，運行管理的不恰當(dāng)，該類土石壩工程都存在一些滲流問題，給工程的正常運行帶來了極大的隱患，因此采取壩體充填灌漿技術(shù)對其進(jìn)行除險加固顯得極為迫切。在眾多壩體修復(fù)施工技術(shù)中充填式灌漿技術(shù)當(dāng)下應(yīng)用廣泛，且其在經(jīng)過大量的工程實踐中，表現(xiàn)出了良好的修復(fù)效果，更值得一提的是它施工簡便，造價低廉，目前是極具廣闊應(yīng)用前景的壩體灌漿方式，將此項技術(shù)應(yīng)用到工程大壩除險加固實際問題當(dāng)中，不僅能夠彌補堆石體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性差的缺點，積極解決工程大壩的安全隱患，且進(jìn)一步提高了工程大壩自身的穩(wěn)定性［5］。

1　充填灌漿概況

1．1施工方法及意義

在土石壩堆石體壩基的建造時，黏土漿液將通過一定的壓力以滲入方式澆灌到堆石體內(nèi)以達(dá)到填充堆石體的相應(yīng)縫隙的效果來提高土石壩壩基的穩(wěn)定性，進(jìn)而增加了土石壩壩體的牢固性。此項施工方法達(dá)到了與水利工程地質(zhì)條件緊密結(jié)合，在一定程度上為工程地基做好防水和防滲作用。

1．2工程施工設(shè)計概要

為了達(dá)到具體施工處理的目的，符合處理的要求標(biāo)準(zhǔn)，通過現(xiàn)場多次實際灌漿試驗，特總結(jié)下列施工參數(shù)以方便簡要說明充填灌漿技術(shù)在工程施工中的設(shè)計要求:1)分段灌漿:嚴(yán)格分序加密，先從最下游一排開始鉆孔，其次采用自上而下逐段進(jìn)行鉆孔，逐段安裝灌漿塞進(jìn)行灌漿，直至孔底的方法。2)漿液配比:為符合施工技術(shù)要求，經(jīng)過大量實踐特制漿液配比，首先是水∶水泥∶砂=0．6∶1∶1．2，其次是水∶水泥=0．5∶1。3)灌漿用料:水泥材料，本施工技術(shù)采用32．5普通硅酸鹽水泥;砂材料，砂的質(zhì)量應(yīng)符合SL 62—94(第2．16條規(guī)定)。4)漿液變換:第一序孔先灌注1∶2水泥砂漿，當(dāng)吃漿量不大于30 L/min左右時改變漿液比例，可改灌0．5∶1水泥漿;對于第二序孔，要根據(jù)實際情況，具體操作，當(dāng)?shù)诙蚩壮詽{量不小于50 L/min左右時，先灌注1∶2水泥砂漿，否則，將直接灌注0．5∶1水泥漿。5)待凝標(biāo)準(zhǔn):當(dāng)依照施工及技術(shù)要求灌漿灌漿量超過10 000 L時，待凝10 h左右后進(jìn)行再灌漿。6)停灌標(biāo)準(zhǔn):在既定壓力下，灌漿孔停止吸漿并繼續(xù)灌注5 min左右即可停灌，或注入率小于1 L/min上下時繼續(xù)灌注30 min左右，即可對該段停灌。7)封孔事項:灌漿結(jié)束后，排除鉆孔內(nèi)積水和污物，用水泥砂漿將全孔封堵密實和抹平。

1．3施工設(shè)備及工藝概況

1)施工設(shè)備包括，普型150A型鉆機以及輔助設(shè)備組成的成孔設(shè)備、制漿桶、攪漿機及輔助材料組成的制漿設(shè)備、普型砂漿系列灌注泵及配套材料組成的灌漿設(shè)備。2)工藝流程包括，成孔、清孔、壓水實驗、下灌漿導(dǎo)管、灌漿。3)工藝機理在此也做一簡單介紹，根據(jù)實際情況，大壩堆石體壩基中孔隙存在量較高，孔隙率達(dá)到32．5%左右。在漿液自重和既定壓力的作用下，可將堆石體較大孔隙充填水泥砂漿，與此同時，水泥漿又通過滲入作用，滲入到較為細(xì)小的孔隙中，將其充填。通過充填灌漿這一流程式簡單易操作的工作，水泥砂漿就將整個不完整的，疏松的壩體膠結(jié)為完整的，穩(wěn)固的，具有較高強度的統(tǒng)一整體，較好起到了提高大壩整體穩(wěn)定性、大壩基底應(yīng)力的作用。工藝流程注意事項:擺好鉆機，對準(zhǔn)孔位，啟動鉆機進(jìn)行鉆孔至入巖10 cm，在此鉆進(jìn)時下套管跟進(jìn)作業(yè)要到位。鉆好孔后，下導(dǎo)管用高壓清水對鉆孔進(jìn)行清洗，水壓一般為0．2 MPa～0．4 MPa，以便灌漿時水泥砂漿更易進(jìn)入孔隙內(nèi)。其次灌漿要嚴(yán)格按照設(shè)計好的控制參數(shù)進(jìn)行連續(xù)灌漿達(dá)到設(shè)計要求時方可停止灌漿。同時要注意，灌漿時應(yīng)按設(shè)計要求分序次進(jìn)行灌漿。

2　土石壩加固除險中灌漿期常遇情況處理方法

2．1塌坑

遇塌坑當(dāng)即采用粉質(zhì)土填筑的辦法，以便錐孔作業(yè)順利進(jìn)行。

2．2冒漿

初灌時，若出現(xiàn)嚴(yán)重或為多處冒漿，將冒漿處的洞和縫用棉絮堵塞，并改用濃漿灌注，仍出現(xiàn)顧此失彼的多處冒漿孔眼時，為加快固結(jié)速度，改用純水泥灌漿灌注。若一旦發(fā)現(xiàn)從堵塞眼中冒漿，則立即停灌，待漿液固結(jié)24 h左右后再灌，如此循環(huán)，漏漿部位逐漸上升，共循環(huán)8次～10次，將冒漿部位直逼至孔口冒漿，即達(dá)到預(yù)期工程目標(biāo)。此時再按設(shè)計要求逐次升壓，最后達(dá)到整體充填效果。

3　充填灌漿在工程中的應(yīng)用現(xiàn)狀

如今，依托江河等地理優(yōu)勢的一些城市發(fā)展迅猛，基于土石壩的利民作用考慮，可知為保護(hù)城區(qū)的安全，沿河流域堤壩和水庫堤壩起到至關(guān)重要的作用，其中本文探討的壩體的施工及其除險加固所涉及的關(guān)鍵施工技術(shù)——充填灌漿，自然受到了社會各界的廣泛關(guān)注。從施工上來探討可得在使用充填灌漿方法施工時，應(yīng)首先根據(jù)實際情況取合理的灌漿控制參數(shù)來采用合理的灌漿工藝，才能達(dá)到處理問題的目的。然而在大壩施工技術(shù)當(dāng)中該項技術(shù)現(xiàn)階段還沒有一套十分完善的理論體系，正處在一定的經(jīng)驗積累時期，還應(yīng)在實踐中不斷總結(jié)施工與指導(dǎo)施工的經(jīng)驗和進(jìn)行新的探索，這一利民利國的施工技術(shù)才能得到不斷完善和發(fā)展。總之，目前在水庫除險以及土石壩等水利工程施工中應(yīng)用此項技術(shù)時，為了著實提高工程質(zhì)量，保障民生基本利益最大化，不僅要把施工前期的勘探準(zhǔn)備工作認(rèn)真做好，還應(yīng)高度重視對灌漿施工工程中各工序質(zhì)量的把控，積極處理好灌漿期所遇到的諸如塌坑、冒漿等問題，才能站在水利人的高度在一定意義上講“從根本上保障水庫大壩除險加固及其修筑的工程質(zhì)量，才能體現(xiàn)這樣的工程中所應(yīng)用充填灌漿法的重要性”。

4　充填灌漿在水利工程中的應(yīng)用前景

4．1充填灌漿技術(shù)自身優(yōu)點

充填灌漿技術(shù)具有設(shè)備簡單，投資少，工期短，收效快，易于掌握灌漿技術(shù)等明顯優(yōu)點。其較為良好的工程效果在處理大量的中小型水庫壩體滲漏，河渠水道的防滲，壩下涵管的接觸帶的掏空回填，壩體的塌坑和裂縫，以及封填蟻穴等等方面體現(xiàn)得淋漓盡致。

4．2充填灌漿技術(shù)的重要性

通過大量研究資料表明，充填灌漿技術(shù)被廣泛運用于土石壩壩體的加固工程中。早期的土石壩工程，尤其在新中國剛成立時建立的部分土石壩工程，都是邊設(shè)計、邊施工，當(dāng)時的建壩技術(shù)并不成熟，一直處于探索階段。隨著土石壩幾十年的運行，加上部分土石壩工程管理不當(dāng)，導(dǎo)致土石壩出現(xiàn)滲漏問題。比如管涌、流土等，隨著土水耦合作用的進(jìn)一步加強，滲流通道將會被擴大，滲漏險情會加重。針對這類土石壩工程，若不加以除險加固，土石壩將會發(fā)生嚴(yán)重地滲流破壞，危害下游水利設(shè)施及下游人民的生命財產(chǎn)安全。針對上述的情況，需要參考滲流控制理論，防滲結(jié)合排滲、反濾層保護(hù)滲流出口處。通過壩體充填灌漿技術(shù)可以進(jìn)行防滲，減少壩體滲流量，降低浸潤線的位置。充填灌漿技術(shù)對原有壩體結(jié)構(gòu)的擾動小、工程造價低、工期短，開支小等一些優(yōu)點，最終將維持壩體的穩(wěn)定，防止發(fā)生滲透破壞。

5　結(jié)語

對此分析可得，采用充填灌漿技術(shù)的有效效果，將不僅僅能夠及時有利的處理工程問題，而且其經(jīng)濟性服務(wù)工程建設(shè)極為到位，正所謂投資少，見效快，是一項切實可行的水利工程施工技術(shù)，再加上它工程量小，設(shè)備簡單，操作方便，易于取材等，故而其在將來水利工程發(fā)展中重要性不言而喻，同時，在此筆者更加期待各位同仁在此技術(shù)上的創(chuàng)新之筆，重新書寫水利工程施工技術(shù)的藍(lán)圖。

參考文獻(xiàn):

［1］徐保森．充填灌漿在水庫壩體處理中的應(yīng)用［J］．西部探礦工程，2006(S1):55-56．

［2］婁康裕．充填灌漿在水庫除險加固中的應(yīng)用［J］．技術(shù)與市場，2011(8):196-197．

［3］陳文進(jìn)．淺析充填灌漿在水庫除險加固中的應(yīng)用［J］．河南水利與南水北調(diào)，2012(8):58-59．

［4］譚鴻家．充填灌漿在新榮水庫主壩防滲中的應(yīng)用［J］．大眾科技，2012(8):63-64．

［5］周濟華．充填灌漿和帷幕灌漿組合在水庫除險加固中的應(yīng)用［J］．黑龍江水利科技，2013(6):245-248．

［6］趙軍．充填灌漿技術(shù)在水庫除險加固工程中的應(yīng)用［J］．山西水利，2007(1):68-69．

Discussion on filling and grouting of earth dam

Tan Chuanrong1He Junlei2Wang Zhengcheng3Mao Haitao2
(1．Wanzhou District of Chongqing City Water Affairs Bureau，Chongqing 404100，China; 2．Institute of Geotechnical Engineering，Chongqing Three Gorges University，Chongqing 404100，China; 3．Civil Engineering and Water Resources Institute，Shihezi University，Shihezi 832000，China)

Abstract:The paper introduces the construction methods，equipment and meanings for the filling and grouting of the earth dams，analyzes common problems in the filling and grouting process and their treatment from the collapsed pits and emitting grouting，and illustrates its advantages by combining with the application of the filling and grouting technique in projects，and prospects of its application is prospected．

Key words:earth dam，filling and grouting，reservoir，seepage volume

作者簡介:譚川蓉(1972-)，女，高級工程師

收稿日期:2015-10-27

文章編號:1009-6825(2016)01-0231-02

中圖分類號:TV641

文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A