沙田岙水庫除險加固灌漿防滲處理技術(shù)

肖 慧，肖擁軍，李玉泉

(湖南科技大學(xué)資源環(huán)境與安全工程學(xué)院,湖南湘潭411201)

20世紀(jì)60～70年代修筑的水庫長期運行后大部分存在不同程度的缺陷，最常見的為庫水繞壩和壩下滲漏嚴(yán)重。這些不同程度的缺陷都給水庫壩下管涌潰壩和水壩滲漏損失埋下了隱患，為保護(hù)緊缺的水資源和人民生命財產(chǎn)安全，我們需要對這些有缺陷的大壩進(jìn)行加固除險工程。本文以沙田岙水庫除險加固工程為例，對壩區(qū)地質(zhì)及工程地質(zhì)條件、壩基防滲帷幕灌漿施工和工程質(zhì)量檢測簡介如下。

1 工程概況

沙田岙水庫位于舟山市普陀區(qū)勾山街道。水庫始建于1972年，為蘆東水庫下游梯級式水庫，庫區(qū)總集雨面積4.53km2，其中沙田岙水庫自身集雨面積0.84km2。水庫總庫容 138.21×104m3，正常蓄水庫容111.10×104m3。主要功能為飲用水供水和農(nóng)田灌溉。水庫下游為村莊和農(nóng)田。工程主要建筑物包括大壩、溢洪道、放水隧洞、防水涵管（已封堵）、倒虹吸管、交通橋6部分。水庫大壩為粘土心墻壩，最大壩高24.93m，壩頂高程在31.84～32.02m之間，防浪墻高程在32.92～33.29m之間，壩頂寬在5.5～6.0m之間，壩底寬約為120m，壩頂長244m。上壩坡(水位以上)坡比在1∶2.0左右，下游設(shè)有2級馬道，壩坡坡比自上而下分別在1∶1.75、1∶2.1、1∶2.25左右。

2 工程地質(zhì)條件與存在的問題

2.1 工程地質(zhì)條件

水庫庫周群山環(huán)抱，分水嶺寬厚，庫周為抗?jié)B性良好的熔結(jié)凝灰?guī)r等巖石組成，庫周未見滲透性良好的區(qū)域性斷層通過，無低矮分水嶺。水庫周邊庫岸均為堅硬、塊狀的火山巖，自然邊坡穩(wěn)定，庫內(nèi)山坡植被茂盛，沿庫周未見大的塌方和崩滑體，除局部地段有順坡卸荷節(jié)理切割產(chǎn)生少量坍塌。

大壩壩體為粉質(zhì)粘土，大壩防滲體由人工填筑的粉質(zhì)粘土、背坡護(hù)心墻土及下游壩體反濾層等組成，壩基覆蓋層為粉質(zhì)粘土混礫砂，下伏基巖為侏羅系上統(tǒng)西山頭組凝灰?guī)r。大壩現(xiàn)有防滲體系為粘土心墻壩。

2.2 存在的問題及其解決方法

壩基土中的Ⅲ層粉質(zhì)粘土混礫砂，多數(shù)為中等透水性的坡殘積相的粉質(zhì)粘土混礫砂（局部趨向強透水性），該層是大壩壩基防滲穩(wěn)定的主要控制層，須采取防滲補強措施對該層進(jìn)行處理以消除壩基滲透而引起壩體及地基滲透變形的安全隱患，尤其是防滲體與壩基接觸帶的滲透系數(shù)值較大，必須著重進(jìn)行防滲補強。

經(jīng)與歷史資料比較發(fā)現(xiàn)，因各種原因水庫最后一次續(xù)建壩頂未達(dá)到設(shè)計高程，大壩也未按圖紙要求完成施工，溢洪道堰頂未達(dá)到設(shè)計高程，溢洪道堰頂寬度未達(dá)到設(shè)計要求。水庫放水涵管封堵后所建的放水隧洞出口與放水涵管出口位置相同，但隧洞出口采用了縮小砌筑，現(xiàn)狀出口僅為70cm。必須增高擴(kuò)建。

壩體整體情況尚好，上游壩坡未發(fā)現(xiàn)明顯異常變形，坡面砌石塊徑偏小，局部護(hù)面塊石松動、剝落、水位經(jīng)常變動部位局部凹陷，壩體中間部位坡面凹陷，壩體下游坡護(hù)砌塊石松動、剝落現(xiàn)象較多，坡面上雜草滋生。左壩頭有漏水點，溢洪道無襯砌，表面巖石已風(fēng)化，堰頂背坡29m高程處有漏水點。

總體來看，大壩壩坡符合一般的經(jīng)驗安全壩坡，下游壩坡及壩趾破損嚴(yán)重，在運行過程中有漏水現(xiàn)象，壩體結(jié)構(gòu)安全存在一定的問題，需做一定程度的穩(wěn)定性修建。

3 灌漿防滲設(shè)計

壩頂長244.0m，如圖1所示，設(shè)計采用全壩段雙排粘土灌漿，粘土灌漿深度至壩基分界線以下1.0m，雙排布孔，在大壩軸線上、下游各0.5m，孔距2.0m，粘土灌漿孔245只孔，最大孔深估計在34.0m；帷幕灌漿設(shè)計采用全壩段及溢洪道堰頂段單排灌漿，帷幕灌漿深度至壩基相對不透水以下3.0m，單排布孔在大壩軸線上，孔距2.0m，帷幕灌漿孔159只孔。

4 除險加固灌漿防滲施工技術(shù)

4.1 大壩充填灌漿

充填灌漿的基本工藝:運料→堆料→攪拌→漿池（二道網(wǎng)篩）→攪拌灌漿桶→灌漿泵→孔口裝置→回漿→攪拌灌漿桶。

（1）造孔。布孔按雙排孔布置在距壩頂大壩軸線上、下游各0.5m，孔距2.0m，分Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ次序施工（即8m孔距→8m孔距→4m孔距），終孔孔距2.0m,鉆機(jī)采用回轉(zhuǎn)式鉆機(jī)，采用套管干打法或適量加水和稀泥漿鉆進(jìn)，嚴(yán)禁沖清水鉆進(jìn)，采用?108mm護(hù)壁套管進(jìn)行保護(hù)。

（2）灌漿。自下而上灌漿方式先灌注孔底再逐段往上分段灌注，射漿管下入灌漿段底以上0.5m處。

大壩粘土灌漿以粘土為主，摻15%水泥粘土漿。粘土灌漿土料及配制成漿液的有關(guān)指標(biāo)符合《土壩壩體灌漿技術(shù)規(guī)范》（SD266-88）要求。開始用稀漿（比重1.3）經(jīng)3～5min后再灌注濃漿（比重1.45以上），先進(jìn)行Ⅰ次序孔輪灌，再灌Ⅱ次序，最后Ⅲ次序。

（3）灌漿壓力。以孔口壓力控制，孔口壓力應(yīng)不大于0.05MPa。

（4）灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)漿液升至孔口，經(jīng)連續(xù)復(fù)灌2次不再吃漿時，即可終止灌漿，并用容重大于1.5t/m3漿液灌漿封孔至孔口漿液不再下降為止。

4.2 壩基帷幕灌漿

壩基水泥防滲帷幕灌漿孔在大壩軸線上及溢洪道堰頂段，共159只孔，孔距2.0m，分Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ次序施工（即8m孔距→8m孔距→4m孔距），終孔孔距2.0m，灌漿深度至壩基巖基面以下相對不透水3.0m。

鉆孔采用回轉(zhuǎn)式鉆機(jī)，用?108mm套管干打至壩基面或泥漿護(hù)壁鉆進(jìn)，但至壩基接觸面以上2.0m必須干打套管達(dá)到止水目的。壩基段可用清水循環(huán)鉆進(jìn)，如遇砂礫石粉質(zhì)粘土層可用少量稀泥漿護(hù)壁造孔。采用自下而上分段灌注，接觸段灌漿長2.0m，以下各段段長2.0～5.0m,橡塞塞在套管內(nèi)，射漿管下入灌漿段底以上50cm左右。灌漿材料采用42.5普硅水泥，漿液比級為六級控制，即5∶1、3∶1、2∶1、1∶1、0.8∶1、0.5∶1。采用P=Po+mD公式，式中：P為灌漿壓力；Po為表面地段允許的壓力，取0.05MPa；m為灌漿段頂板在巖石中每加深1m所允許的壓力值，取0.025MPa；D為灌漿段頂板以上巖石厚度；以孔口壓力為準(zhǔn)不大于0.05MPa。

在規(guī)定壓力下，當(dāng)注入率不大于1L/min時，繼續(xù)灌注60min時即可結(jié)束。封孔采用濃漿壓力灌漿封孔法。

5 灌漿效果分析

加固前,發(fā)現(xiàn)左壩肩已出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象，鉆孔試驗分析表明滲透系數(shù)最大值1.26×10-4cm/s，超出了正常允許范圍。加固后，原來出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象基本消失，加固后充填灌漿的綜合滲透系數(shù)為8.85×10-5cm/s,均小于1.0×10-4cm/s,符合設(shè)計要求。經(jīng)灌漿充填密實后,防滲效果顯著。

6 結(jié)語

沙田岙水庫除險加固工程,根據(jù)實際情況采用多種灌漿綜合防滲處理加固技術(shù)。現(xiàn)場運用多種手段對灌漿質(zhì)量進(jìn)行全面檢查,對施工全過程實施質(zhì)量控制和跟蹤監(jiān)理，充填灌漿和帷幕灌漿部分工程及壩基防滲帷幕單位工程均取得優(yōu)良效果。

[1]SD266-88土壩壩體灌漿技術(shù)規(guī)范[S].

[2]SL62-94水工建筑物水泥灌漿施工技術(shù)規(guī)范[S].

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