中小型水庫的均質壩除險加固施工技術應用探討

鄧洪凱，余黎琴

(1.進賢縣長山晏鄉水務站,江西 進賢 331724;2.江西省撫州市水利局,江西 撫州 344000)

中小型水庫的均質壩除險加固施工技術應用探討

鄧洪凱1，余黎琴2

(1.進賢縣長山晏鄉水務站,江西 進賢 331724;2.江西省撫州市水利局,江西 撫州 344000)

中小型水庫是我國分布極為廣泛、應用極為普遍的一類水庫，對我國農業生產有著重要的意義。目前中小型水庫受到建設時期投資預算限制、使用周期較長、日常維護水平較低等因素的影響存在各種問題和缺陷，因此對中小型水庫的均質土壩進行除險加固處理有著重要的應用意義。文章在對目前中小型水庫均質土壩常見問題和施工技術分析的基礎上，以某地某中小型水庫均質土壩除險加固施工為例探討壩基帷幕灌漿、充填灌漿、防滲墻等施工技術的應用，目的是提高水庫的運行能力，同時提高工程投資效益。

中小型水庫；均質土壩；除險加固；施工技術；應用

0 前 言

我國是一個農業大國，從目前我國農業發展的現狀和條件出發，各地的中小型水庫對于滿足農業生產需求起著至關重要的作用，是必不可少的支撐條件。然而中小型水庫受到工程造價、投資預算等因素的影響，同時普遍應用周期都較長受自然條件的影響往往出現了巖體塌落、結構老化的問題，在多年的應用過程中對水庫的維護和整修工作重視不足，因此大部分中小型水庫因為明顯的缺陷和問題目前都無法正常使用，亟待整修。直接對中小型水庫進行拆除、重建，耗資巨大、周期長，因此對水庫進行除險加固是目前主要的整修方案。在中小型水庫中均質土壩是整體結構的核心，因此對均質土壩的除險加固極為必要，提高均質壩除險加固施工技術水平是提升中小型水庫應用價值的重要途徑[1]。

文章在分析中小型水庫均質土壩常見問題和施工技術的基礎上，以某地A水庫均質壩除險加固工程為實例，從壩基帷幕灌漿、充填灌漿、防滲墻等角度進行深入探討，目的是提高水庫的運行能力，提高工程投資效益。

1 中小型水庫均質土壩的主要問題

中小型水庫的均質土壩是指利用水庫筑壩當地的施工材料，通過碾壓等方式堆筑建造大壩的方式，具體的材料可以包括石渣、爆破石料、土料等。均質土壩是目前中小型水庫大壩的主要壩型，是應用最為廣泛、發展速度最快的壩型。土石壩的特點是結構簡單、原料來源簡便、維修方便等優點，缺點是溢流效果較差、受外界環境影響較大等，因此對中小型水庫的檢修和維護至關重要。目前中小型水庫均質土壩存在的主要問題和缺陷是裂縫問題和滑坡問題。

1.1 裂縫問題

裂縫問題是目前中小型水庫均質土壩的主要問題，主要包括橫向裂縫和水平裂縫兩類，一般主要采用開挖回填的方式處理裂縫，在具體施工過程中要根據裂縫的情況進行合理控制。對于尺寸在1m之內的裂縫可以直接灌入沙壤土，再利用設備進行分段搗實操作，保證灌入后的密閉效果。而對于尺寸較大的裂縫來說處理難度較大，一般需要先進行開挖處理后再進行回填，具體開挖過程中一般采用梯形斷面的方式進行處理，從而能夠保持較好的回填土和壩體之間的結合，保證回填處理的效果[2]。

1.2 滑坡問題

中小型水庫的滑坡問題需要及時處理，以免影響到整個水庫的安全。滑坡問題的原因一方面是均質土壩自身材料和質量的問題，例如使用軟黏土、軟弱夾層等，另一方面是外界環境的影響，例如暴雨、地質災害等。對于滑坡問題的主要處理方式是對下部壓重、上部減重，再具體施工過程中要注意土石壩的水分問題，要盡量選用透水性好的材料進行修復，從而能夠盡量將大壩的內部水分排除。此外，為了進一步提升防滑效果還可以修建防滑墻等，從而有效控制易滑動的土層，有效避免滑坡問題[3-4]。

2 案例分析

本節以某地A水庫均質土壩除險加固施工為例探討壩基帷幕灌漿、充填灌漿、防滲墻等施工技術的應用。A水庫始建于1973年，總庫容為170×104m3，位于國內某縣兩個自然村的交界處，1975年9月建成完工后正式投入使用。A水庫的建立目的是為縣城北側干渠流量調節為主，同時兼顧防洪、事故泄水、居民養殖等目的。經過三十多年的使用，目前工程周邊的地質情況已經發生了改變，土石塌方現象也很常見。另外，周邊企業和個人未經主管部門運行，在水庫周邊開展了加高工程或利用水庫提供其它服務等。由于日常的維護費用有限，沒有專人負責24小時的看守水庫，因此水庫內雜草叢生、淤積嚴重，急需開展除險加固改造工程。

2.1 壩基帷幕灌漿

在A水庫中設計了122個帷幕灌漿孔，孔與孔之間的距離為2m，采用單排鉆孔的方式，深度必須滿足進入基巖的要求。我們對A水庫土壩進行了壓水試驗，具體數據見表1。根據壓水實驗數據可以看出，當滲透率滿足小于5Lu的要求時，繼續打入3至5m即可成孔。本工程中使用跟管鉆進的方法進行打孔，套管跟到基巖后基巖部分使用清水鉆進，孔徑最終為77mm，對鉆孔進行徹底清洗直至回水為清時，開始進行水泥漿的灌注操作。主要的帷幕灌漿操作順序見圖1。

圖1 帷幕灌漿操作順序

孔號GK17GK35GK42GK67GK70GK94GK14GK26GK63GK84孔深/m27 444 6446 4347 12342 452237 4438 4425 46壩體13 5331 3440 5631 452439 549 5629 5626 411 65基巖15 3216 327 7517 441112 5415 3512 2516 4517 32第一次壓水試驗次數/次3323222223段長/m44 444 444 45 55 565壓力/MPa0 670 710 70 810 550 670 750 61平均流量/l·min-18 562 557 344 54 57 232 557 24 6滲透率/Lu3 560 6561 981 351 451 760 7310 671 451 21第二次壓水試驗段長/m54 52 656 324 676 896 987 36 35 3壓力/MPa0 850 80 90 80 80 90 750 730 730 66平均流量/l·min-18 413 553 335 44 56 82 872 8810 34 49滲透率/Lu2 120 941 541 121 441 210 5610 761 951 2第三次壓水試驗段長/m4 7856 36壓力/MPa0 930 871 20 87平均流量/l·min-18 893 875 83 56滲透率/Lu2 451 351 9300 87

灌漿的具體順序為自上而下，這是由于基巖與壩體相接觸的部分由于巖石年久失修存在大量破碎的問題，導致在灌漿過程中水泥漿串漿，灌漿無法提起。自上而下灌漿使其他接觸段首先完成灌漿，不會出現卡死灌漿塞的問題。

灌漿結束后，使用0.5∶1的水泥漿對基巖位置的鉆孔進行封孔處理，閉漿封孔30min后提起灌漿管，對于壩體位置的鉆孔則需要1.35∶1的濃泥漿進行封孔處理，且需要反復執行灌漿操作直至泥漿不在下沉。

2.2 充填灌漿

充填灌漿的鉆孔分兩排布置、分別灌漿，兩排之間的距離為2m，鉆孔之間的距離也為2m。最大鉆孔深度為35m。進行充填灌漿的全部鉆孔都是用干鉆造孔，具體包括螺桿鉆和錘擊鉆進兩種方法，孔徑>75mm。兩排鉆孔為順序施工，第一排鉆孔充填灌漿完成后整個壩體的含水量都會上升，這就導致了第二排鉆孔施工的過程中會有一部分鉆孔在一定深度的位置會出現縮徑的問題，為了解決這個問題，在現場施工時采用了提前終孔的方式，從而導致第二排鉆孔比第一排少了約300m。

充填灌漿所使用的材料為優質的黏土，在充填之前對其進行了充分的攪拌并完成了必要的過濾，根據相關標準規范的要求，對泥漿的析水量、硬度、濃度、黏度等參數進行了測量和驗證。首次灌漿容量為1.25t/m3，之后進行5次復灌，每次的容量達到1.4t/m3。所有鉆孔充填灌漿完畢后需要進行逐一檢查，以保證每個鉆孔都灌漿充分。

2.3 防滲墻

為了提高水庫的土壩防滲性能，本工程采用單管單液旋噴的方式構筑旋噴水泥防滲墻，使用1：1濃度的水泥漿進行旋噴，噴射壓力達到24MPa，鉆桿的轉速為21cm/min、提升速度為20cm/min。水泥漿的濃度以及噴射壓力產生變化，都會影響噴涂的效果，因此在施工過程中要嚴格控制。對所有的防滲墻都進行3次復噴以保證噴涂的效果，提升整個防滲墻的質量。

在噴涂過程中由于水庫所在區域壩體較為松散，在巨大壓力噴射作用下土層出現了液化的現象，因此噴涂過程中出現了鉆桿下落的現象。為了解決這個問題，在防滲墻的噴涂過程中提高了旋噴樁頂的高度，使其大道了涵洞之上10m的高度。

2.4 裂縫加固

裂縫是水庫土石壩最嚴重的安全隱患，因此要對已經產生的裂縫進行加固處理。首先要認真進行現場勘測，清楚掌握每一條裂縫的走向、寬度等具體參數，從而對裂縫的成因、嚴重程度等進行科學的評估，根據現場的地質條件進行加固方案的設計。對于縱向向下產生的裂縫，使用細粒土進行回填處理，而對于橫向發展的裂縫，則必須沿著裂縫的位置進行開挖，挖出梯形槽后，重新沿著裂縫的位置進行逐層的回填處理。回填后，還需要進行必要的刨毛、灑水處理，從而保證回填土層與原始大壩土層之間的有效融合。

2.5 滑坡加固

通過對大壩進行滑坡加固施工，可以提高均質土壩的穩定性和抗滑能力。通過使用風化泥心墻石渣作為大壩的填充材料，并且設計為尺墻的形狀，待尺墻高度高于地基后進行回填處理。滑坡加固后，可以提高大把的透水能力、儲水能力等。

3 總 結

文章以A水庫的均質壩除險加固工程為例，分析了除險加固工程的主要問題和實施過程中的一些關鍵問題。通過應用壩基帷幕灌漿、充填灌漿、防滲墻等施工技術，能夠提高水庫的運行能力，同時提高工程投資效益。

[1]何國瓊.試述中小型水庫的土石壩除險加固施工技術應用[J].中國新技術新產品,2017(01):97-98.

[2]李朋飛.分析中小型水庫的土石壩除險加固施工技術應用[J].科技與創新,2016(05):133.

[3]楊仁強.水庫大壩除險加固工程設計及施工技術要點分析[J].黑龍江水利科技,2014(06):140-142.

[4]任世強.大中型水庫大壩除險加固工程設計及施工技術分析[J].黑龍江水利科技,2014(08):181-182.

1007-7596(2017)06-0129-03

2017-05-25

鄧洪凱(1975-)，男，江西進賢人，工程師，從事水利工程管理、防汛抗旱、項目的前期申報及項目施工管理工作；余黎琴(1987-)，女，江西撫州人，助理工程師，從事水利工程管理、防汛抗旱、水土保持及工程項目受理預審工作。

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