灌漿防滲技術(shù)在嵩縣平地壩修復(fù)中的應(yīng)用

□趙藝如 □卞智輝 □史利霞

(嵩縣水利電力局)

灌漿防滲技術(shù)在嵩縣平地壩修復(fù)中的應(yīng)用

□趙藝如 □卞智輝 □史利霞

(嵩縣水利電力局)

本文通過介紹灌漿防滲在平地壩修復(fù)中的應(yīng)用，簡單闡述了灌漿方案的分類，結(jié)合本工程的特點，選用合理的灌漿方案，重點說明了劈裂灌漿在本工程的應(yīng)用及其特點。

土壩修復(fù)；灌漿方案；劈裂灌漿

一、工程概況

平地壩是黃河中游嵩縣泥河治溝骨干工程，屬恢復(fù)工程。該壩原建于1958年，因防洪標(biāo)準(zhǔn)低，施工質(zhì)量差等原因，于1982年7月29日暴雨決口垮壩?？鐗魏笊峡趯?6.0m，底寬12.0m，深26.5m，右岸巖石裸露，左岸原土壩還有部分遺留壩體，底部基本與河床相平。

本次設(shè)計大壩為重粉質(zhì)壤土心墻壩，最大壩高31.0m，壩頂寬5.0m，壩頂長120.0m，該壩控制流域面積9.05km2，總庫容197.5 萬 m3。

老壩體因年久失修，局部有裂縫產(chǎn)生，壩體土疏松，隱患較大，必須對老壩體的壩面與基巖和岸坡的接合部進(jìn)行處理，才可在其上筑新壩體。

二、灌漿方案選擇

對于垂直防滲措施，80年代以來有新的發(fā)展，主要方法有：劈裂灌漿，高壓定向噴射灌漿，射水造孔混凝土墻。

對于上述方法，結(jié)合實際情況，經(jīng)過綜合性分析，認(rèn)為劈裂灌漿具有就地取材、施工簡便、工期短、投資省等特點，效果顯著，所以選定劈裂灌漿對老壩體進(jìn)行防滲處理。

設(shè)計采用雙排布孔，孔距2.0m，排距2.0m，呈梅花形布置。

三、劈裂灌漿機(jī)理

劈裂灌漿機(jī)理概括為沿土壩軸線小主應(yīng)力面，利用一定的泥漿壓力，在灌漿段附近引入有限的和可控制的破裂區(qū)，灌注泥漿，利用漿壩互壓，泥漿析水固結(jié)和壩體土濕陷密實等作用來提高低透水性地基的可灌性和注入率，使所有與漿脈連通的裂縫、洞穴等隱患得到充填，擠壓密實，形成豎直連續(xù)的漿體防滲墻。

（一）漿液選擇

在壩體與基巖和岸坡接合部采用粘土水泥漿，水泥含量約占干土總重的15%左右。

（二）灌漿孔口壓力設(shè)計

1.壩體的抗劈力P1表示為：

2.泥漿的劈裂壓力P’

3.孔口壓力△P應(yīng)表示為

4.參數(shù)的選用

由實驗資料可知壩體平均天然密度γ＝1.86g/cm3，土的抗拉強(qiáng)度較低δt≤1×104Pa，計算中取ζ＝0.5，泥漿比重選用γ漿＝1.45g/cm3，h取原壩頂至基巖平均高度h＝8m，取注漿管高度 h’＝9m。

由以上數(shù)值代入，即得：△P＝49kPa

（三）帷幕厚度的確定

壩體劈裂灌漿的防滲，不只是靠漿體防滲帷幕的單一作用，而是由漿體帷幕和由于灌漿加固了的原壩體形成的聯(lián)合防滲帶共同起作用。

采用均質(zhì)土壩不透水地基條件下的滲流計算公式，即將心墻和漿體帷幕厚度按滲透系數(shù)的比值K/K1及K/K2折算成與壩殼相同滲透系數(shù)的厚度進(jìn)行計算。

計算公式如下：

將上述數(shù)據(jù)代入，經(jīng)計算得知當(dāng)漿體帷幕厚度為0.3m時，不僅可消除壩后滲水現(xiàn)象，而且使浸潤線降低，增加了壩身的穩(wěn)定性，對壩體起到了防滲加固的目的。

四、灌漿工藝

（一）施工技術(shù)要點

1.首先在河槽段鉆孔灌漿，而后逐漸向兩邊擴(kuò)展，以保證原壩體下部劈裂并能夠形成豎直連續(xù)的帷幕。

2.鉆孔要求盡量保持鉛直。

3.采用孔底注漿，全孔灌注，少灌多復(fù)，低壓慢灌的方法。

4.灌漿施工過程中應(yīng)注意壩身變形情況，如發(fā)現(xiàn)異?，F(xiàn)象，應(yīng)立即停灌，待查明原因，異?，F(xiàn)象排除后，再繼續(xù)施灌。

5.終灌標(biāo)準(zhǔn)：經(jīng)過反復(fù)輪灌后，漿體帷幕厚度達(dá)到設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)即可終灌。

6.灌漿結(jié)束后，應(yīng)采用直徑20～30mm的粘土球分層回填搗實封孔

（二）質(zhì)量控制

1.每次灌漿，頂面裂縫控在3cm以內(nèi)。

2.復(fù)灌次數(shù)一般不少于5次，復(fù)灌間隔時間不少于5d。

3.控制灌漿壓力，控制每次供漿量。

4.漿液達(dá)到設(shè)計要求。

5.對個別填筑疏松或存在洞穴堤段，可采用自流式注（泥）漿。

（三）探井檢查

灌漿結(jié)束后，須進(jìn)行探井開挖檢查，探井沿灌漿軸線，直徑1.6m，檢查灌漿質(zhì)量是否達(dá)到設(shè)計要求。最后探井要用粘土回填夯實。

五、結(jié)語

（一）劈裂灌漿技術(shù)處理堤壩滲漏，機(jī)理明確，設(shè)計合理，施工方法簡單，是處理堤壩隱患的較好措施之一。

（二）經(jīng)過劈裂灌漿處理后，提高土壩的密實度，增加壩體抗?jié)B性能，改善壩體的滲透穩(wěn)定和變形，從而達(dá)到除險加固的目的。

（三）劈裂灌漿適用范圍廣，技術(shù)性強(qiáng)，具有施工設(shè)備簡單，操作容易，能夠就地取材，防滲效果好，工程造價低等特點。

2010-05-14