噴射灌漿技術在白河水庫除險加固中的應用

摘要：隨著我國社會經濟的快速發(fā)展，水利工程也在如火如荼的建設中，而水庫的除險加固在水利工程中具有重要的地位，目前在水庫的加固工程中采用最新的噴射灌漿技術將大大地提高水庫加固工程的施工質量，高壓噴射灌漿在病險水庫防滲加固工程應用能有效地解決土壩壩基滲漏等問題。文章介紹了高壓噴射灌漿設計及高壓噴射灌漿技術在白河水庫除險加固工程中的應用，同時簡述了高壓噴射灌漿的施工計算參數(shù)以及施工中質量的控制。

關鍵詞：高壓噴射灌漿；水庫；加固；防滲

中圖分類號：TU74 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2012）31-0039-03

近年來，國內的水庫工程由于施工技術落后，施工完成后經過一段時間就要對水庫重新除險和加固，防止?jié)B漏，因此如何提高水庫的使用壽命，就需要采用新的技術，于是在白河水庫除險加固施工中采用了高壓噴射灌漿技術，用來提高水庫的施工科技含量。

白河水庫位于湖北省當陽市王店鎮(zhèn)雙蓮村，距宜昌市70km，距當陽市35km。攔截長江左岸一級支流瑪瑙河上游支流白河。根據(jù)相關資料，該水庫壩址以上承雨面積39.91km2，總庫容1990萬m3，是一座以灌溉為主，兼有城鎮(zhèn)供水、防洪、發(fā)電等綜合效益的中型水庫樞紐工程。水庫1992年復核時設計洪水標準系按50年一遇洪水設計。1996年，完成大壩上游面的砼護坡和溢洪道護砌?，F(xiàn)已運行40

余年。

1 白河水庫的水文情況

從野外調查來看，壩址區(qū)多為第四系地層覆蓋，沒發(fā)現(xiàn)明顯斷裂構造痕跡，少量巖體呈全風化，地表裂隙不甚發(fā)育。壩址區(qū)為低山丘陵地貌，地面高程一般為165.0～180.0m，河床高程為154.0～165.0m，地勢起伏不大，該段河流順直，河谷開闊，河床寬400～500m。壩址區(qū)主要出露第四系和少量第三系地層，下第三系方家河組地層為灰白色厚層狀含礫砂質泥巖，該層總厚度約84m，地表一般呈全風化到中風化，強度較低，分布于主壩右岸和副壩兩壩肩范圍。

2 白河水庫存在的主要問題

（1）主副壩防浪墻開裂傾斜，主壩和2號副壩壩頂欠寬。防浪墻開裂傾斜，高水位時水流漫過壩體。主副壩上游坡未完全護砌，且護砌部分的局部混凝土護坡塌陷風化嚴重。主副壩下游游坡均出現(xiàn)散浸現(xiàn)象。

（2）溢洪道進出口未襯砌，消力池出口沖坑已影響結構安全，控制段擋土墻裂縫、傾斜嚴重，有垮塌的危險，護砌部分強度低，碳化嚴重，未做截滲處理，控制段下游出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象。

（3）輸水涵管和豎井砼強度不滿足要求；涵管管壁裂縫漏水，止水失效，漏水嚴重，危及壩腳安全；豎井混凝土碳化嚴重，強度低。

因水庫存在以上病險，嚴重地影響水庫效益的正常發(fā)揮。鑒于目前存在的種種險情和問題，使水庫與工程自身所擔負的巨大任務極不相稱。為此，需要對工程進行除險加固，以恢復工程應有的

作用。

3 白河水庫高壓噴射灌漿施工

在白河水庫除險加固工程中要使用高壓噴射灌漿技術，這種技術主要是使用高壓發(fā)生裝置，采用一種特制的鉆孔的桿，通過高壓的管子將攪拌好的混凝土水泥漿，在三重管噴射工藝的作用下，噴射到開挖土石方的前面和連接處，通過水泥漿的不飽和特性，可以把墻面上的不均勻的地方以及空洞和縫隙填滿，尤其適合于年久失修的水庫的防滑坡，具有優(yōu)秀的防滲漏的效果，具有優(yōu)良的強度。

3.1 高壓噴射灌漿漿液的調制

3.1.1 高噴灌漿漿液使用水泥漿。所使用的水泥采用普通硅酸鹽水泥，其強度等級可為32.5級或以上，質量應符合GB175的規(guī)定。

3.1.2 高噴灌漿用水符合DL/5144中混凝土拌和用水的要求。

3.1.3 高噴灌漿漿液的水灰比為1：1，有特殊要求時，可加入下列摻合料：

膨潤土：其質量標準應滿足設計要求。

黏性土：塑性指數(shù)不宜小于14。

粉煤灰：其質量標準參照DL/5055。

砂：宜為質地堅硬的天然砂或人工砂，最大粒徑不宜大于2mm。

3.2 高壓噴射灌漿噴射參數(shù)的選擇

在漿液配置好之后，就需要確定高壓噴射的高度和厚度，首先要確定噴射水泥漿的厚度。在噴管的工作角度下，高壓擺噴砼體需要比旋噴砼體的有效長度多一半，噴射的擺動角度和寬度有一定的聯(lián)系，需要根據(jù)水庫墻體的厚度還有結構的應力綜合分析來確定抗?jié)B強度，根據(jù)公式來計算，白河水庫的墻體所在的地質環(huán)境為半砂礫地基，高壓噴射灌漿需要將上部和地基一體化結合穩(wěn)定，噴射后的板墻也要保持穩(wěn)定。

因此，噴射水庫水泥漿在板墻上厚度采用下面的計算公式：

在上面公式中：D代表水庫防滲板墻厚（m），H0代表水庫壩前水深（m），h代表水庫下游水深（m），L0代表水庫防滲墻前透水層的滲進深度（m），K0代表水庫前砂礫石層的滲透的系數(shù)（m/d），K1代表水庫防滲體的滲透的系數(shù)（m/d），J0代表水庫防滲體的允許的滲透坡降。

經上式計算可得：D=0.2，因此水泥漿在板墻上噴射厚度為0.2m，其中最少厚度不少于0.15m。

3.3 高壓噴射灌漿技術的一般要求

在白河水庫除險加固需要應用重要的、地層復雜的或深度較大的高噴墻工程，要使用高壓噴射灌漿技術，同時要在采用單孔和不同孔、排距的群孔上進行，只有這樣才能確定高噴灌漿的方法及其適用性，確定了之后才能具有有效樁徑、施工參數(shù)、漿液性能要求、適宜的孔距排距、墻體防滲性能等。在此次白河水庫除險加固中使用高噴灌漿的一般工序為機具就位、鉆孔、下入噴身管、噴射灌漿及提升、沖洗管路、孔口回灌等。依據(jù)工程規(guī)模劃分單元工程，并進行鉆孔編號，之后才能進行順利的施工。

3.4 高壓噴射灌漿施工的質量控制措施

在白河水庫的高壓噴射灌漿完成以后就需要對其進行回填灌漿質量檢查，該步驟需要在灌漿結束7天后進行，灌漿結束后，按要求漿有關資料提交監(jiān)理人，以便確定檢查孔孔位，檢查孔應布置在頂拱中心線脫空較大、串漿孔集中及灌漿情況異常的部位。檢查孔的數(shù)量應為灌漿孔總數(shù)的5%。

采用鉆孔注漿法進行回填灌漿質量檢查，應向檢查孔內注入水灰比為2：1的水泥漿，在規(guī)定壓力下，初始10min內注入量不超過10L，即為合格。否則應按監(jiān)理人指示或批準的措施進行處理。灌漿孔灌漿和檢查孔鉆孔注漿結束后，應采用干硬性水泥砂漿將鉆孔封填密實，并將孔口壓抹平整，之后交給監(jiān)理人員檢測合格才可以交付使用。

4 結語

在白河水庫除險加固工程中，高壓噴射灌漿使用的是強制性破壞原土層結構，不存在一般注漿的可灌性問題，只要高壓射流能破壞的地層如細沙、特細沙、粘性土均可處理，對塊、卵石層、礫石層及集中滲漏的空間，以對各種射流機理加之繞流、位移等作用將地層顆粒予以充填封堵，因此該技術在白河水庫施工取得了良好的效果，在本工程中得到了成功的應用。

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作者簡介：徐軍鴻（1965-），男，湖北天門人，中國葛洲壩集團三峽實業(yè)有限公司工程師，研究方向：水利水電管理。

（責任編輯：周 瓊）