大凌河某水庫除險加固中帷幕灌漿工藝及應(yīng)用效果研究

董艷玲；李中標(biāo)

(1.遼寧省北票市地質(zhì)打井隊，遼寧 朝陽 122100；2.遼寧省北票市防汛抗旱指揮部辦公室，遼寧 朝陽 122100)

1 工程概況

某小型水庫位于大凌河二級支流上，水庫集雨面積7.53 km2，河流長度4.33 km,河道平均比降32.08‰，是一座以防洪、灌溉為主，兼顧養(yǎng)魚、旅游等綜合利用的小(一)型水庫。該工程于1975年10月興建,1976年3月建成,總庫容132.48萬 m3,校核洪水位420.2 m;正常蓄水位418.1 m，興利庫容76.52萬 m3；死水位413.39 m;死庫容9.03萬 m3。

2 水庫運(yùn)行中滲漏問題

通過對近年來汛期間水庫水位進(jìn)行多次觀測統(tǒng)計，發(fā)現(xiàn)大壩右端(右壩肩)背水坡腳有滲漏溢出點，溢出點高程隨著水位上漲溢出點逐漸形成明流，溢出點水流較清，無渾濁跡象，觀察一段時間后明流持續(xù)溢出，初步判定壩體(壩基)與山體結(jié)合部有滲漏通道， 結(jié)合深度勘查結(jié)果及經(jīng)驗可見，粘土心墻壩基鉆孔揭遇全部為風(fēng)化巖石，壓水試驗結(jié)果確認(rèn)壩基存在中等透水巖石，受庫區(qū)淤積作用影響，出現(xiàn)輕微漏水；在水庫右側(cè)壩肩以左60 m范圍以外，地質(zhì)條件與滲漏區(qū)域基本一致，但未發(fā)現(xiàn)滲漏現(xiàn)象。經(jīng)分析推論[3]，是因為水庫多年運(yùn)行，壩前表層淤積厚度1～3 m，壩前淤積間接地起到了水平鋪蓋防滲作用，因此未發(fā)現(xiàn)滲漏現(xiàn)象。若水庫長期高水位運(yùn)用，水庫壩基滲漏有向左岸外延的趨勢，現(xiàn)右側(cè)壩前岸坡陡立，巖石裸露，裂隙發(fā)育，最大裂隙度10 mm左右，存在庫區(qū)水沿裂隙滲入岸邊巖體條件。

庫區(qū)上述兩因素疊加，構(gòu)成壩區(qū)繞壩滲漏的必要條件：即庫區(qū)水先沿右岸裂隙滲入巖體，裂隙聯(lián)通經(jīng)右側(cè)壩肩基礎(chǔ)風(fēng)化巖石裂隙滲透至壩后，在壩腳巖石排出，形成地面明流。依據(jù)壓水試驗確定，壩后滲漏明流為三角堰實測滲水量為28.8 m3/d。根據(jù)壩區(qū)河道地質(zhì)情況，壩角下存在透水性較強(qiáng)的砂礫層條件，分析壩區(qū)滲漏水有部分以潛流方式排泄至下游。壩體的滲漏類型主要是繞壩滲漏為主，少量壩基滲漏，滲漏形式屬巖石裂隙均勻滲透。

3 水庫除險加固原則及灌漿處理方案

水庫除險加固遵循的原則，一是以安全加固解除病險為主，不改變水庫工程的規(guī)模；二是突出解決防洪標(biāo)準(zhǔn)達(dá)不到國家規(guī)范防洪標(biāo)準(zhǔn)的要求、已發(fā)生明顯的壩體壩基危機(jī)工程安全、工程結(jié)構(gòu)破壞或穩(wěn)定安全系數(shù)達(dá)不到規(guī)范要求，以及輸水洞不能正常運(yùn)行、溢洪道不能安全泄洪等問題；三是盡量利用原有的工程設(shè)施以節(jié)約投資，并做好新老工程的銜接，防止留下新的隱患；四是盡量減少土地占壓，方便群眾，并與水資源利用充分結(jié)合。根據(jù)以上基本原則，針對水庫的具體情況，采取相應(yīng)的防滲灌漿措施。

4 水庫大壩滲漏區(qū)防滲灌漿具體工藝

依據(jù)《水庫壩區(qū)滲漏工程地質(zhì)勘察報告》，壩體滲漏區(qū)位于壩右側(cè)60米壩基、壩肩風(fēng)化巖石裂隙部位及右岸壩前巖石陡立段，壩區(qū)滲漏屬繞壩滲透類型為主，滲漏形式屬壩肩巖石裂隙均勻滲漏，滲透性屬中等透水，滲透系數(shù)k=1.9×10-4cm/s。針對壩體滲流區(qū)域采取帷幕灌漿施工技術(shù)處理，對大壩右側(cè)存在繞壩滲漏和壩基滲漏區(qū)域進(jìn)行防滲處理及拆除重建破損排水體[4]。

灌漿施工前應(yīng)先鉆先導(dǎo)孔，進(jìn)行灌漿試驗，確定灌漿參數(shù)，以此佐證設(shè)計參數(shù)是否合理[5]。灌漿施工技術(shù)要求如下：

4.1 材料選用

水泥采用普通硅酸鹽水泥，標(biāo)號不應(yīng)低于P.042.5，新鮮無結(jié)塊，過80 μm方孔篩的篩余量不大于5%。出廠期超過3個月的水泥不得使用；拌漿水應(yīng)符合拌制水工混凝土用水的要求，依據(jù)SL667-2014中規(guī)定凡符合國家飲用水標(biāo)準(zhǔn)的，均可用于拌制和養(yǎng)護(hù)混凝土。

4.2 制漿過程

各種制漿材料的稱量誤差應(yīng)小于5%；水泥漿液宜采用高速攪拌機(jī)拌制，攪拌時間不宜少于30 s，漿液應(yīng)攪拌均勻；漿液在使用前應(yīng)過篩，從開始制備到用完的時間宜小于4 h；漿液溫度應(yīng)保持在5℃～40℃范圍內(nèi)，否則應(yīng)按廢漿液處理。

4.3 鉆孔沖洗

鉆孔宜采用回轉(zhuǎn)式鉆機(jī)和金剛石鉆頭或硬質(zhì)合金鉆頭，開孔孔位偏差≤10 cm，灌漿孔孔徑不宜小于Φ56 mm。所有鉆孔灌漿前均應(yīng)進(jìn)行裂隙沖洗，沖洗水壓采用80%的灌漿壓力，并不大于1 MPa裂隙應(yīng)沖洗至回水澄清時止或不大于20 min。沖洗后應(yīng)立即進(jìn)行灌漿作業(yè)，因故中斷時間超過24 h者，應(yīng)在灌漿前重新進(jìn)行沖洗。鉆孔沖洗后應(yīng)進(jìn)行壓水試驗，根據(jù)情況采用“簡易壓水法”、“單點法”和“五點法”。

4.4 灌漿流程

灌漿應(yīng)按分序加密的原則進(jìn)行[6]，分3序孔施工，首先對下游背水坡側(cè)一排灌漿孔進(jìn)行灌漿，再對迎水坡側(cè)一排灌漿孔灌漿。灌漿采用自上而下分段灌漿法。灌漿段長度一般采用5～6 m，特殊情況也不得大于10 m。

(1)根據(jù)《水庫壩區(qū)滲漏工程地質(zhì)勘察報告》成果顯示水庫滲漏區(qū)為大壩右側(cè)60 m壩基、右側(cè)壩肩風(fēng)化巖石裂隙部位及右岸壩前巖石陡立段，設(shè)計灌漿區(qū)域為大壩右側(cè)60 m壩基并向右側(cè)山體外延20 m。據(jù)地勘報告結(jié)論顯示右側(cè)壩肩及壩體基礎(chǔ)巖石強(qiáng)風(fēng)化花崗巖裂隙發(fā)育，巖體較破碎屬于中等透水性巖石，下層中風(fēng)化花崗巖為微弱透水巖體。灌漿孔深度設(shè)計自中風(fēng)化巖層向下延伸5 m，灌漿法設(shè)計采用自上而下灌漿法。單排孔施工次序見圖1。

圖1 單排孔施工次序

(2)自上而下分段法灌漿可采用循環(huán)式灌漿或純壓式灌漿。采用循環(huán)式灌漿法時，普通水泥可采用水灰比為5，射漿管應(yīng)下至距孔底不大于50 cm。采用純壓式灌漿法時開灌水灰比可采用2。如遇特殊地質(zhì)條件，漿液的配比、灌漿方法等通過室內(nèi)漿材試驗和現(xiàn)場灌漿試驗確定。本次水庫帷幕灌漿壓力應(yīng)逐漸加大，最大壓力設(shè)定為1.0 MPa。

(3)灌漿漿液應(yīng)由稀到濃逐級變換。當(dāng)某一比級漿液注入量已達(dá)300 L以上，或灌注時間巳達(dá)30 min時而灌漿壓力和注入率均無改變或改變不顯著時，應(yīng)換濃一級漿液灌注；當(dāng)注入率大于30 L/min時，可根據(jù)具體情況越級變濃。在設(shè)計最大壓力下，當(dāng)注入率不大干1 L/min后，繼續(xù)灌注30 min，灌漿即可結(jié)束。灌漿結(jié)束后待凝時間為24 h。

(4)全孔灌漿結(jié)束后，應(yīng)以水灰比為0.5的新鮮普通水泥漿液置換孔內(nèi)稀漿或積水，采用全孔灌漿封孔法封孔。封孔壓力采用自上而下分段灌漿法和自下而上分段灌漿法時可采用全孔段平均灌漿壓力，封孔灌漿時間為1 h。

4.5 質(zhì)量檢查

檢查孔位于帷幕中心線上，檢查孔數(shù)量為主排孔數(shù)的10%。灌漿結(jié)束14天后進(jìn)行壓水試驗檢查，檢查孔自上而下分段鉆進(jìn)，分段阻塞，分段壓水試驗，采用單點法。灌漿壓力試驗合格標(biāo)準(zhǔn)為透水率小于等于5 Lu。

4.6 壩體恢復(fù)

5 結(jié)語

通過現(xiàn)場實地勘察該水庫工程的安全隱患,查找分析滲漏的原因,理清壩體滲漏、接觸滲漏、壩基滲漏及繞壩滲漏情況，依據(jù)規(guī)范對該水庫壩體滲漏區(qū)域灌漿設(shè)計,對灌漿具體流程工藝進(jìn)行總結(jié)，按國家規(guī)范和試驗等方法確定灌漿參數(shù)，現(xiàn)場施工中嚴(yán)格按實驗灌漿參數(shù)控制材質(zhì)級配、灌漿次序和灌漿質(zhì)量等各項指標(biāo)。從灌漿處理效果看，水庫進(jìn)行除險加固后至今運(yùn)行良好,實踐證明其所采取的除險加固灌漿措施取得較好效果,值得推廣。