水庫大壩劈裂灌漿的施工技術(shù)

陳海港

（臨汾市水利機械工程局 山西臨汾041000）

1 工程概況

洰河水庫位于臨汾市堯都區(qū)大陽鎮(zhèn)陳埝村南的洰河上。洰河為汾河的一級支流,屬黃河流域汾河水系，壩址以上控制流域面積311 km2，現(xiàn)狀總庫容4 867萬m3，樞紐工程由大壩、灌溉涵洞、泄洪洞和溢洪道等組成，大壩為均質(zhì)碾壓土壩，最大壩高36.8 m，壩頂長1 028 m，壩頂寬5 m,是一座具有灌溉、防洪、養(yǎng)殖等綜合效益的中型水庫。水庫下游涉及臨汾堯都區(qū)、省級臨汾經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)、南同蒲鐵路、霍侯一級公路以及5個鄉(xiāng)鎮(zhèn)22個村莊、9萬余人、1 187 hm2耕地的防洪安全。經(jīng)過多年運行，水庫在蓄水期間，壩體滲漏嚴重，已經(jīng)影響了大壩的安全運行，威脅到水庫下游居民的生命財產(chǎn)安全，因此要對大壩進行除險加固。劈裂灌漿是此次水庫除險加固工程大壩防滲分部工程的一部分。

本次洰河水庫灌漿的主要工作內(nèi)容是：沿原壩軸線布置，對樁 號 0+133～0+163、0+310～0+340、0+745～0+755、0+885～0+915和0+966～1+023壩段區(qū)域根據(jù)開挖揭露情況進行黏土灌漿防滲處理，總長度為950 m。

2 劈裂灌漿

2.1 壩體劈裂灌漿工藝流程

布置孔位→鉆孔→埋管→制漿→灌漿→封孔

2.2 施工方法

a、鉆孔定位:根據(jù)設(shè)計灌漿孔位編號用全站儀布設(shè)孔位，施工前應(yīng)對孔位進行校驗，誤差控制在2 cm之內(nèi)。

b、鉆機就位:孔位布置完成后,鉆機就位,安裝要平穩(wěn)、豎直。

c、造孔：采用沖擊成孔法開孔，孔口直徑Φ89 mm，終孔直徑Φ75 mm，鉆至設(shè)計孔深后下灌漿管。

d、制漿：為滿足質(zhì)量要求，選擇黏土與水按設(shè)計和規(guī)范要求比例用泥漿攪拌機制漿。泥漿經(jīng)過濾篩流入一級泥漿池沉淀，再倒入二級泥漿池備用。為提高泥漿的和易性、穩(wěn)定性，可摻入適量的外加劑。

e、灌漿試驗：為保證施工質(zhì)量，可先進行注漿試驗，試驗段選擇在有代表性地層上，測定試驗參數(shù)作為指導本工程施工的技術(shù)參數(shù)。根據(jù)試驗結(jié)果確定劈裂壓力P、裂縫擴展壓力Pc、最大控制注漿壓力Pmax、注漿量Q等。

f、鉆孔:順序從北到南，所用鉆機為XV-300型或XY100型，鉆探方法為干法造孔。

g、灌漿：采用孔底注漿、全孔灌注純壓式方法進行，灌注黏土漿，注漿管下至距孔底0.5 m處。根據(jù)設(shè)計要求沿平行壩軸線方向，按照環(huán)間分序、環(huán)內(nèi)加密的原則，在灌漿區(qū)間布孔，一序孔距20 m，二序插入一序之間，三序孔插入一、二序孔之間，孔位保持對稱，最終孔距5 m?？諌簷C壓力控制在0.2～0.4 MPa以內(nèi)。施工中有專人對現(xiàn)場灌漿壓力表進行觀測控制，并做好記錄，壓力值不得超過最大允許灌漿壓力。啟動灌漿泵泥漿由射管噴出。漿液劈裂壩體始于注管底部，沿小主應(yīng)力作用面，逐漸向上發(fā)展?？椎鬃{施加較大壓力致使壩體內(nèi)部劈開，把較多的泥漿壓入壩體，產(chǎn)生擠壓變形，待停灌后，壩體產(chǎn)生回彈，有利于提高壩體和漿脈的密度。全孔灌注，漿液從注漿管底部涌出，自下而上、從壩體密實部分向松散部分、從裂縫中間向邊緣流動和充填。每次灌漿后，要提一提注漿管，以免孔底堵塞后造成孔口冒漿。灌1～2次后，可提管1～2 m。

2.3 灌漿控制原則

a、應(yīng)先灌直線段，后灌岸坡和彎曲段，并應(yīng)采用孔底注漿全孔灌注的方法。

b、灌漿開始先用稀漿，經(jīng)3～5 min后再加大泥漿稠度，若孔口壓力下降和注漿管出現(xiàn)負壓，應(yīng)再加大漿液稠度。

c、灌漿應(yīng)采取“按序輪灌，少灌多復”的方法，兩次灌漿間隔時間不應(yīng)少于5天，若壩體堤身干燥或用摻有水泥的泥漿灌注，間隔時間可以縮短。

d、每次最大灌漿量控制在3～5 m3，每孔灌漿次數(shù)為5～10次。

e、灌注原則：稀漿開始，濃漿灌注，分序施灌，先疏后密，少灌多復，控制漿量。

f、岸坡段或彎曲段采用加密孔距，減少灌漿壓力和增加復灌次數(shù)，幾個孔同時灌注等方法進行。

g、在灌漿時，堤壩頂上、下游兩堤壩肩處橫向水平位移的允許量控制在2～3 cm，裂縫限制寬度控制在3 cm以內(nèi)。

2.4 終灌標準

本工程終灌標準應(yīng)根據(jù)《土壩壩體灌漿技術(shù)規(guī)范》要求和施工工藝試驗確定的指標，一般情況下當滿足下列條件時即可終灌。

a、每孔不少于5次。

b、孔口壓力連續(xù)三次達到最大壓力并趨于穩(wěn)定。

c、漿液升至孔口時，連續(xù)復灌3次不再吃漿。

d、封孔及壩面處理：每孔灌漿完畢后，將灌漿管拔出，往孔內(nèi)注滿容重大于1.5 t/m3的稠漿，直到孔內(nèi)漿液飽滿，待孔內(nèi)漿液下沉后，然后用黏土封填夯實，恢復壩面。

3 灌漿期間可能出現(xiàn)特殊情況的控制及處理方法

在灌漿施工期間安排專人負責巡視壩坡、壩面，對出現(xiàn)的裂縫、冒漿、單孔吃漿量大、塌坑、隆起和機械故障等問題，可按實際情況分析原因，分別進行妥善處理。

3.1 裂縫處理

灌漿期間常見的裂縫有縱向裂縫和橫向裂縫，處理方法如下：

縱向裂縫：對被漿液劈開的縱向主裂縫會較快延伸至壩面的情況，可采用孔內(nèi)下護壁套管的方法處理，若無法采用套管時，可順裂縫開挖回填夯實。壩軸線兩側(cè)的縱向小裂縫，一般深1～3 m，可沿裂縫打淺孔灌漿的方法處理。

橫向裂縫：橫向裂縫一般多出現(xiàn)在壩坡和壩基凸起處，待裂縫穩(wěn)定后，在上游壩坡清除壩坡石和墊層濾料，開挖回填夯實。開挖時應(yīng)垂直壩坡挖深1 m，上口寬2～3 m，底寬1 m，順坡挖至裂縫的尖滅處。

3.2 冒漿處理

壩坡冒漿：上游壩坡出現(xiàn)輕微冒漿時，可采用濃漿灌→?！嗟姆椒ㄌ幚怼Ｈ魹橄掠螇纹旅皾{，可做阻漿蓋處理或在冒漿處壓沙包做反濾層，使其滲清水而不露漿。

壩坡底部嚴重冒漿：可采用在開動鉆機的同時往孔內(nèi)連續(xù)拋干粉攪拌成塑性泥，將冒漿封住?；虿捎贸頋{的同時，用灌漿時間控制冒漿，即不等漿液冒出即停灌，待泥漿固結(jié)一段時間后再灌，反復幾次直到連續(xù)灌漿而不再冒漿。

上游或下游水位以下冒漿：可采取降低灌漿壓力、濃漿間歇灌注工藝或摻入水泥等方法。

壩頂冒漿：壩頂冒漿有灌漿初期與灌漿后期冒漿之分，前者可采用減少輸漿量的方法處理，后者則為必然現(xiàn)象，可停灌或改灌另一孔。

3.3 串漿處理

灌漿中，若鄰孔串漿，應(yīng)立即堵住串漿孔后繼續(xù)灌漿。

3.4 塌坑處理

塌坑一般出現(xiàn)在放水洞上方壩頂和施工交接處。處理塌坑時先排除塌坑內(nèi)的析水，然后回填黏土并分層夯實，再在坑周圍布置灌漿孔灌注濃漿。

3.5 隆起處理

灌漿期壩面隆起現(xiàn)象多因壩體土重度小、含水量低，經(jīng)灌漿后壩體產(chǎn)生濕陷使坡面變形引起。發(fā)現(xiàn)隆起時應(yīng)立即暫停灌漿，查明原因。若因濕陷引起可繼續(xù)灌漿，灌漿結(jié)束后將隆起的護坡石翻修；若發(fā)現(xiàn)壩面有滑坡裂縫，應(yīng)針對情況采取相應(yīng)措施；對于未灌壩段影響下出現(xiàn)隆起，只是壩體灌漿中的一種暫時現(xiàn)象，不需要處理。

4 灌漿質(zhì)量控制

1）對從事鉆孔和灌漿工程操作的人員，必須進行培訓。未經(jīng)技術(shù)培訓或考試不合格的人員不得從事灌漿工序的操作施工。

2）灌漿工程所用的水、電宜設(shè)置專線，以保證灌漿作業(yè)連續(xù)不斷的進行。

3）造孔、洗孔、灌漿過程中，應(yīng)加強監(jiān)測，對上下游壩體漏水、串漿、變形位移等現(xiàn)象，應(yīng)立即降壓并報告有關(guān)人員，以便采取措施，并做好詳細記錄。

4）灌漿工程系隱蔽工程，應(yīng)準確地做好記錄，并對資料及時進行整理分析，便于指導灌漿工程的順利施工，為驗收工作做好準備。

5）為了提高工藝和達到預期的灌漿效果，在幾個孔的灌漿過程中，應(yīng)及時進行施工總結(jié)和資料整理、分析，所取得的經(jīng)驗和參數(shù)，經(jīng)施工、設(shè)計和監(jiān)理人員研究后，作為施工方案修改、補充、完善的依據(jù)。

6）采用“先稀后稠，少灌多復”的原則，漿液濃度至少4個等級。兩次灌漿的時間間隔不少于5d。

5 結(jié)語

工程實際運用表明，大壩劈裂灌漿是一項有效處理病險土壩隱患的實用技術(shù)，與其它技術(shù)相比，具有性能優(yōu)良，施工技術(shù)簡便，效果顯著、易于推廣等優(yōu)點。是一種先進的施工技術(shù)和施工工藝，為我省的大、中、小型水庫的大壩防滲提供了選擇。