小型水庫(kù)除險(xiǎn)加固施工灌漿技術(shù)分析

王小媚

(江西省永豐縣水利水電勘察設(shè)計(jì)室，江西 永豐 331500)

前言

在我國(guó)由于幅員遼闊，河流眾多，小型水庫(kù)的數(shù)量也就相對(duì)較多，可以有效調(diào)節(jié)河流流量，為周邊村鎮(zhèn)提供生活用水和工農(nóng)業(yè)用水，其作用是十分巨大的。但是，由于受到技術(shù)條件的影響，小型水庫(kù)在建設(shè)時(shí)期，其質(zhì)量控制的難度就很大，也使得許多水庫(kù)在建成初期就有著較大的安全隱患，帶病運(yùn)行。因此，需要對(duì)其進(jìn)行除險(xiǎn)加固，防止安全事故的發(fā)生。

1 我國(guó)小型水庫(kù)的特點(diǎn)

1.1 位置偏于上游

一般來(lái)說(shuō)，為了保持水庫(kù)儲(chǔ)水充足，小型水庫(kù)的位置大多偏于河流上游。但是，由于水庫(kù)容積較小，所能控制的流域面積也就偏小，如果河流水量上漲迅速，超出小型水庫(kù)的調(diào)蓄能力，會(huì)對(duì)水庫(kù)的工程造成較大的安全威脅，影響其正常使用。

1.2 以土石壩為主

多數(shù)小型水庫(kù)由于受到資金和成本條件的限制，其水壩多為土石壩，以就地取得的土、沙和石頭為主要材料，其自身的強(qiáng)度本就遠(yuǎn)低于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，如果長(zhǎng)期受到高水位的影響，很容易出現(xiàn)滲漏，甚至崩潰。

2 小型水庫(kù)的除險(xiǎn)加固施工灌漿技術(shù)

對(duì)于小型水庫(kù)而言，除險(xiǎn)加固是十分重要的，直接關(guān)系著下游居民的生命財(cái)產(chǎn)安全。一般情況下，針對(duì)小型水庫(kù)中存在的不同問(wèn)題，需要采取不同的方式進(jìn)行加固。

2.1 帷幕灌漿

主要針對(duì)小型水庫(kù)的壩基滲漏問(wèn)題。帷幕灌漿，主要是指為例降低揚(yáng)壓力，減小滲流量，將配置好的漿液灌入巖體或者土層的縫隙之中，形成阻擋水流的帳幕。

2.2 回填灌漿

主要針對(duì)混凝土裂縫等問(wèn)題?；靥罟酀{是指在混凝土襯砌的背面或者回填混凝土的周邊，對(duì)混凝土澆筑沒(méi)有澆實(shí)、留有空隙的部分進(jìn)行灌漿，從而使一、二次混凝土相互結(jié)合，形成整體，同時(shí)對(duì)土體進(jìn)行加固，防止?jié)B漏情況的發(fā)生。

2.3 高壓噴射灌漿

高壓噴射灌漿同樣可以應(yīng)用與裂縫的修補(bǔ)和基礎(chǔ)的加固，是一種新興的除險(xiǎn)加固技術(shù)，具有施工簡(jiǎn)單、漿液可控制性好、適用性強(qiáng)等特點(diǎn)。較為常見(jiàn)的高壓噴射灌漿形式有三種，即旋噴、頂噴和擺噴，如下圖所示:

3 工程實(shí)例

本文結(jié)合冬瓜洲水庫(kù)的除險(xiǎn)加固工程，以隧洞回填灌漿為例，對(duì)施工灌漿技術(shù)進(jìn)行細(xì)致分析。

3.1 工程概況

冬瓜洲水庫(kù)位于永豐縣沙溪鎮(zhèn)沙溪村大坑自然村東南側(cè)，地處東經(jīng) 115°36′05 ″北緯 27°51′03 ″，壩址座落在孤江支流沙溪河左支大坑水上游，距縣城77km。是一座以供水為主，兼有灌溉、防洪和養(yǎng)殖等綜合效益的小(2)型水利工程。大壩為均質(zhì)土壩，設(shè)計(jì)壩高25.7m，壩頂高程329.0m，壩址以上控制集雨面積1.88km2，水庫(kù)正常蓄水位328.2m，死水位309.0m;設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇，相應(yīng)水位328.2m，校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為200年一遇，相應(yīng)水位330.62m，水庫(kù)總庫(kù)容59.1萬(wàn)m3。

冬瓜州水庫(kù)于1964年7月動(dòng)工興建，同年12月蓄水投入運(yùn)行。水庫(kù)樞紐主要由大壩、溢洪道、壩下輸水涵管等建筑物組成。由于多方面的原因，工程建設(shè)質(zhì)量較差。存在的主要問(wèn)題有:(1)壩頂高程不滿(mǎn)足規(guī)范要求。(2)存在壩基滲漏、壩體滲漏及壩體與壩基間接觸滲漏問(wèn)題。(3)上游壩坡局部壩段采用亂石堆護(hù)，塊石缺失嚴(yán)重，無(wú)砂卵石墊層;下游壩坡無(wú)護(hù)坡，灌木雜草叢生;無(wú)壩面排水系統(tǒng)，貼坡式排水體無(wú)反濾層，實(shí)為堆石體。(3)溢洪道斷面不規(guī)整，未襯護(hù);底高程未達(dá)到設(shè)計(jì)要求;無(wú)消能防沖設(shè)施。(4)壩下涵管為水泥砂漿膠結(jié)砼預(yù)制管結(jié)構(gòu)，膠結(jié)砂漿老化脫落，管節(jié)間接縫已形成滲漏通道，漏水嚴(yán)重，且涵管與壩體土間存在接觸沖刷問(wèn)題;斜臥管混凝土老化剝蝕，管身破損漏水。

針對(duì)上述問(wèn)題，2012年進(jìn)行了除險(xiǎn)加固，主要任務(wù)如下:(1)對(duì)大壩加固培土達(dá)標(biāo)，對(duì)大壩滲漏進(jìn)行加固處理，對(duì)大壩迎水面進(jìn)行護(hù)坡，增設(shè)壩后反濾、壩面排水設(shè)施。(2)對(duì)現(xiàn)有溢洪道進(jìn)行拓寬加固處理，暫不考慮消能設(shè)施。(3)封堵原壩左灌溉放水壩下涵管，拆除斜管，新壩右隧洞，重建放水斜涵。(4)修建防汛公路，完善水位觀測(cè)設(shè)施，配置必要的通訊、管理設(shè)施等。

該小型水庫(kù)的隧洞工程全長(zhǎng)107m，整體為無(wú)壓明流隧洞，設(shè)計(jì)流量0.4m3/s，隧洞進(jìn)口接矩形箱涵，隧洞斷面呈現(xiàn)城門(mén)型，凈寬為 1.5m，高為1.8m，圓弧半徑為 0.75m，采用厚300mm鋼筋砼襯砌，并進(jìn)行回填灌漿。隧道洞身經(jīng)過(guò)凝灰質(zhì)絹云母千枚巖，洞身埋深19m，，最大埋深25m。其圍巖為弱強(qiáng)巖性，抗壓強(qiáng)度在10MPa以上。

3.2 回填灌漿施工

3.2.1 參數(shù)設(shè)計(jì)

在對(duì)隧洞進(jìn)行回填灌漿施工前，要對(duì)相應(yīng)的參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，保證施工的順利進(jìn)行。結(jié)合實(shí)際情況，回填灌漿的壓力為0.3MPa，采用純水泥漿，由于上層滯水含有弱硫酸根離子，為了保證施工質(zhì)量，使用高抗硫水泥，水泥強(qiáng)度C20，標(biāo)號(hào)為425號(hào)。

3.2.2 回填灌漿試驗(yàn)

同樣為了保證施工質(zhì)量，在正式施工之前，進(jìn)行回填灌漿試驗(yàn)，試驗(yàn)長(zhǎng)度40m，其目的在于檢驗(yàn)空腔的厚度、檢驗(yàn)灌漿機(jī)的性能，以及確定回填灌漿的范圍。

根據(jù)之前的參數(shù)設(shè)計(jì)，灌漿壓力為0.3MPa，Ⅰ號(hào)試驗(yàn)孔使用0.6:1水泥凈漿灌注，Ⅱ號(hào)試驗(yàn)孔使用1:1水泥凈漿，采用三種施工工藝，分別對(duì)三個(gè)試驗(yàn)單元進(jìn)行操作，其結(jié)果如下:

(1)第一單元

針對(duì)隧洞拱頂120°的范圍進(jìn)行，采取一次性充水試驗(yàn)，同時(shí)對(duì)所有灌漿孔進(jìn)行操作。同時(shí)，從下游向上游橫向施工，基本施工流程為開(kāi)孔－驗(yàn)收－充水－灌漿－檢驗(yàn)，在試驗(yàn)中，要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行，切實(shí)保證試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性和真實(shí)性。最終，第一試驗(yàn)單元的灌漿檢查結(jié)果如下:

編號(hào) 孔深/mm 水灰比 間隔時(shí)間/min吸漿量/mm單位吸漿量/L·min－1說(shuō)明1號(hào)7002∶1104.730.473合格2號(hào)4702∶1105.100.510合格3號(hào)5602∶1104.300.430合格4號(hào)6002∶1104.300.430合格

(2)第二單元

根據(jù)第一單元的充水試驗(yàn)結(jié)果，將其分為兩序灌注，與之前相比，取消90°角鉆孔，從下游往上游進(jìn)行兩序施工。兩序施工的間隔時(shí)間為3天，且在Ⅱ號(hào)孔施工結(jié)束7天后，進(jìn)行鉆孔檢查。其施工基本流程為Ⅰ序造孔－驗(yàn)孔－灌漿－Ⅱ序造孔－驗(yàn)孔－灌漿－鉆孔檢查－驗(yàn)孔－灌漿檢查，其回填灌漿孔如圖所示:

第二試驗(yàn)單元灌漿結(jié)果如下:

孔序 水灰比 最大吸漿量/L耗灰量/tⅠ序總吸漿量/L 0.6∶1 1702.0 2350.0 2.4Ⅱ序1∶1 987.2 1123.1 1.5全單元2689.2 3473.1 3.9

灌漿檢查結(jié)果為:

編號(hào) 孔深/mm 水灰比 間隔時(shí)間/min吸漿量/mm單位吸漿量/L·min－1說(shuō)明1號(hào)5302∶1104.300.430合格2號(hào)4702∶1105.590.559合格3號(hào)5202∶1107.740.774合格4號(hào)5302∶1106.880.688合格

(3)第三單元

結(jié)合之前兩次試驗(yàn)結(jié)果，增加該試驗(yàn)單元，以保證試驗(yàn)的準(zhǔn)確性和有效性，其施工工藝以及灌漿孔的布置與第二單元一致。最終灌漿檢查結(jié)果為:

編號(hào) 孔深/mm 水灰比 間隔時(shí)間/min吸漿量/mm單位吸漿量/L·min－1說(shuō)明1號(hào)570 2∶1 10 7.44 0.744合格2號(hào)500 2∶1 10 3.70 0.370合格3號(hào)460 2∶1 10 4.30 0.430合格4號(hào)530 2∶1 10 6.88 0.688合格

4 結(jié)束語(yǔ)

結(jié)合相應(yīng)的試驗(yàn)，可以看出，由于工程地質(zhì)的特殊性，該水庫(kù)整體施工質(zhì)量較好，一次工程與二次工程之間空隙較小，最大空腔厚度不超過(guò)80mm，因此雖然在實(shí)驗(yàn)中采用了兩種不同的方法，但是灌漿結(jié)果均能滿(mǎn)足規(guī)范要求，其除險(xiǎn)加固工作取得了良好的效果。

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