“劈裂和充填灌漿法”在小型水庫(kù)大壩加固除險(xiǎn)中的應(yīng)用

秦向陽(yáng)　賈鐘鋒

摘 要：本文從前期問(wèn)題、設(shè)計(jì)、過(guò)程和施工過(guò)程中需要注意的關(guān)鍵點(diǎn)這四個(gè)部分的論述，了解到劈裂灌漿法不但可以提升壩體的穩(wěn)定性，并且在防滲透方面的能力也是非常強(qiáng)大的。在壩體除險(xiǎn)加固工程中使用劈裂灌漿法，一方面提升了水庫(kù)壩體的穩(wěn)定性，還強(qiáng)化了壩體的防滲透能力。

關(guān)鍵詞：劈裂和充填灌漿法；小型水庫(kù)大壩；加固除險(xiǎn)

引言：劈裂和充填灌漿法利用的是壩體應(yīng)力分布的規(guī)律，然后用一定的灌漿壓力，將壩體順著壩軸線方向開(kāi)始劈裂，劈裂的同時(shí)向其中注入適量的泥漿，然后就會(huì)形成連續(xù)的防滲泥墻，泥墻完全堵塞了裂縫和切層，以此方式提升壩體的防滲能力和應(yīng)力能力。

1 小型水庫(kù)大壩加固除險(xiǎn)的前期施工勘察

只要是需要進(jìn)行灌漿處理的水庫(kù)壩面，一般都是受到壩面自身變形的影響和滲透穩(wěn)定性能被周圍環(huán)境破壞，水壩表面會(huì)會(huì)出現(xiàn)部分的裂痕、集中滲漏或者是浸潤(rùn)線出逸點(diǎn)等。對(duì)于出現(xiàn)問(wèn)題的危害程度大小和破壞的表面積，在進(jìn)行灌漿工程之前必須做好萬(wàn)全的預(yù)算和考察工作?？疾斓膬?nèi)容一般有水文地質(zhì)的情況、土壩壓實(shí)的程度、裂縫情況和滲漏情況、土壩土料的特性等。但是在調(diào)查水庫(kù)土壩的時(shí)候，還需要將山體和壩頭之間的塔觸和滲漏情況記錄在內(nèi)，壩面有沒(méi)有雜質(zhì)和附著物，比如說(shuō)迎水坡有沒(méi)有護(hù)砌，壩頂部位有沒(méi)有非常平整的道路等。

2 小型水庫(kù)大壩加固除險(xiǎn)的灌漿設(shè)計(jì)

本文針對(duì)國(guó)內(nèi)現(xiàn)階段的水庫(kù)壩體進(jìn)行分析，現(xiàn)階段設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)的時(shí)候，一般只要設(shè)計(jì)好漿液的位置和鉆孔位置即可，其余部分只要按照標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行就可以，相對(duì)來(lái)說(shuō)比較簡(jiǎn)單和粗糙。根據(jù)水壩建設(shè)的內(nèi)容和特點(diǎn)，把灌漿設(shè)計(jì)的分為以下幾部分：

2.1灌漿類型的選用

依據(jù)現(xiàn)階段已經(jīng)結(jié)束的水庫(kù)壩體工程，劈裂灌漿法并不是適用于所有的除險(xiǎn)加固建設(shè)，所以說(shuō)需要根據(jù)現(xiàn)階段的調(diào)查情況，選擇合理的灌漿法非常重要。通過(guò)分析現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)的水庫(kù)壩體設(shè)計(jì)，我們將其分成兩種不同的情況：第一種，當(dāng)大壩頂部存在整體性的瀝青路面的時(shí)候，劈裂灌漿法沒(méi)有辦法將壩體劈裂，會(huì)形成帷幕，這個(gè)時(shí)候就需要本文提到的充填灌漿法加固。第二種，當(dāng)山體和壩體接觸的地方出現(xiàn)滲漏情況的時(shí)候，應(yīng)該先深度勘察現(xiàn)場(chǎng)情況，找準(zhǔn)滲透的特性和位置，依然利用充填灌漿法解決滲透問(wèn)題。

2.2 鉆孔位置的設(shè)置

灌漿鉆孔的設(shè)置必須根據(jù)壩體內(nèi)部的隱患位置、應(yīng)力情況和特性確定，可分為岸坡段和河槽段。水庫(kù)土壩的直線部分就是河槽段，可以利用壩軸線設(shè)置單排的鉆孔，而岸坡段需要用梅花形布孔先灌漿，在后期工程中沿著壩軸線布設(shè)鉆孔，建造帷幕的連接，一般情況下這個(gè)點(diǎn)都會(huì)被設(shè)計(jì)師忽略。單孔灌漿的時(shí)間間隔一般不能低于5天，但是根據(jù)近幾年國(guó)家頒布的成文規(guī)定中知道，間隔時(shí)間主要依據(jù)是灌漿進(jìn)入到裂縫中形成固結(jié)狀態(tài)為準(zhǔn)，固結(jié)情況可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況適當(dāng)縮短。

2.3 灌漿壓力的設(shè)計(jì)

鉆孔起裂的壓力計(jì)算：Pb=？琢？滓3-？滓2+？滓t，公式中的？滓3是壩體鉆孔平面的小主應(yīng)力數(shù)值；？滓2則是大主應(yīng)力，也就是說(shuō)說(shuō)三相應(yīng)力狀態(tài)的第二個(gè)主應(yīng)力；？滓t表示的是土的單軸抗拉強(qiáng)度；？琢是圓孔應(yīng)力的集中系數(shù)，數(shù)值范圍在2.25～2.5之間。針對(duì)鉆孔平面應(yīng)力變化的問(wèn)題，？滓2=？滋（？滓1-？滓3），公式中的？滋代表的是柏松比，？滋=0.4；？滓1就是三向應(yīng)力狀態(tài)下的大主應(yīng)力。

2.4 漿液的選用

在壩體灌漿操作的時(shí)候，選擇合適的泥漿，也可以確保灌漿的質(zhì)量。因?yàn)椴煌|(zhì)量的泥漿能夠直接影響到泥漿的固結(jié)速度和形成帷幕之后的防滲透效果。所以說(shuō)灌漿之前需要根據(jù)本地的土質(zhì)黏性制造不同稠度的泥漿，還可以在泥漿中加入適當(dāng)?shù)耐饧觿┻M(jìn)行物理力學(xué)方面的性能測(cè)試，確保泥漿的穩(wěn)定性能和可澆灌性，形成防滲透性強(qiáng)的漿體。

2.5 灌漿過(guò)程中水壩坡的穩(wěn)定性計(jì)算

在相關(guān)規(guī)定中明確指出，為了保證灌漿期間的壩坡安全性，必須對(duì)灌漿期間沿著壩軸線進(jìn)行全線劈開(kāi)的最不利情況計(jì)算，計(jì)算壩體的穩(wěn)定性?，F(xiàn)階段設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)的時(shí)候經(jīng)常會(huì)忽略這個(gè)問(wèn)題，所以說(shuō)在此提醒各位設(shè)計(jì)人員需要重視。當(dāng)穩(wěn)定系數(shù)≤1的時(shí)候，必須改良灌漿技術(shù)，比如說(shuō)可以增加泥漿的稠度、延長(zhǎng)灌漿間隔的時(shí)間、選擇性能更好的漿液等。

3 小型水庫(kù)大壩加固除險(xiǎn)的灌漿施工

①鉆孔的位置應(yīng)該根據(jù)計(jì)算好的數(shù)值和規(guī)定內(nèi)容進(jìn)行設(shè)置，不能因?yàn)榕R時(shí)的情況隨意變換，隨意變換會(huì)導(dǎo)致劈裂效果，甚至是沒(méi)有辦法形成劈裂，達(dá)不到預(yù)期的效果。

②鉆孔深度的保證。鉆孔的深度必須比隱患的深度深3m左右。部分水庫(kù)壩體中會(huì)存在石塊，這個(gè)時(shí)候會(huì)影響鉆孔工作無(wú)法正常進(jìn)行，這個(gè)時(shí)候應(yīng)該及時(shí)分析問(wèn)題原因，可以進(jìn)行換位鉆孔，但是必須保證鉆孔的深度。如果壩體是巖石的情況，沒(méi)有辦法進(jìn)行，必須第一時(shí)間告知設(shè)計(jì)人員，協(xié)商之后才可以繼續(xù)操作。

③控制好漿液的質(zhì)量和漿液的稠度。利用最先進(jìn)的測(cè)量工具，最好是電子設(shè)備，可以時(shí)刻把握漿液的數(shù)量和稠度數(shù)據(jù)，堅(jiān)決遏制一次性大量灌漿導(dǎo)致劈裂的長(zhǎng)度和寬度無(wú)法閉合的情況。

④控制好灌漿工作時(shí)的壓力。灌漿壓力的大小直接影響到壩體的劈裂和安全性能。在計(jì)算的時(shí)候必須計(jì)算好壩體可以承受的最大壓力和最大灌漿壓力，利用精準(zhǔn)的壓力儀表器，結(jié)合逐步增加壓力的方式，提升灌漿的壓力，讓壩體慢慢劈裂，必須保證內(nèi)劈裂外不劈裂的原則強(qiáng)化控制。

⑤做好認(rèn)真詳細(xì)的記錄。灌漿工作是一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)性的工程技術(shù)，也屬于一種隱蔽性工程，所以說(shuō)必須做好記錄并及時(shí)分析總結(jié)，才可以更好的改良灌漿工藝，提升灌漿工作的效率，還可以客觀的反映出灌漿的質(zhì)量。

4 小型水庫(kù)大壩加固除險(xiǎn)的灌漿施工注意事項(xiàng)

①裂縫的檢查工作。在灌漿工作進(jìn)行的時(shí)候，主要觀察新出現(xiàn)的列分位置和時(shí)間，還有就是不同樣裂縫的長(zhǎng)度、寬度和方向等。并且對(duì)水庫(kù)壩面原有的裂縫，觀察裂縫的延展程度和延展方向等。

②水庫(kù)壩面的巡查工作。在灌漿工程進(jìn)行的時(shí)候，需要設(shè)置一定的專業(yè)人員，利用對(duì)講機(jī)、眼睛搜查和采用簡(jiǎn)單的工具對(duì)水庫(kù)壩面進(jìn)行巡查工作，主要是了解壩體表面的變化情況，防止意外事件的出現(xiàn)。

③壩面隆起和坍塌的檢查。認(rèn)真搜查壩面坍塌的程度位置和大小，利用隨身攜帶的紙幣工具描繪記錄下坍塌的深度和具體形狀。除了這一點(diǎn)，還需要觀察坍塌內(nèi)部是否出現(xiàn)渾水或者是往外冒漿，如果出現(xiàn)這種情況，觀察其發(fā)展的情況和變化的態(tài)勢(shì)，所有的檢查結(jié)果全部記錄。

④冒漿工作的檢查。冒漿工作檢查的主要內(nèi)容是冒漿出現(xiàn)的時(shí)間、數(shù)量的大小和具體位置等。如果冒漿現(xiàn)象出現(xiàn)異常情況，必須查明冒漿的異常程度和位置。

⑤變形的觀察。在灌漿操作的時(shí)候，針對(duì)正在灌漿的鉆孔左右兩邊50m的地方設(shè)置觀測(cè)點(diǎn)，每天觀測(cè)的次數(shù)不能低于2次，每5到10天的事件觀測(cè)1次。當(dāng)灌漿工作結(jié)束之后，每個(gè)月觀測(cè)1次即可。

⑥下游滲水問(wèn)題觀察。對(duì)于沼澤化和潮濕比較嚴(yán)重的部位和面積處的滲水流量和位置進(jìn)行詳細(xì)記錄，并且制成相對(duì)應(yīng)的圖紙。對(duì)于滲水量的大小，可以將其集中起來(lái)，然后用體積法進(jìn)行測(cè)量。在進(jìn)行滲水量測(cè)量的時(shí)候，還可以記錄下上下游的水位、灌漿壓力、灌漿數(shù)量和降雨量等等。

5 給排水

劈裂和充填灌漿法是提高水庫(kù)壩體防滲能力的一項(xiàng)技術(shù)措施，可以很好的改善一般壩體的應(yīng)力能力。在小型水庫(kù)的大壩除險(xiǎn)加固施工過(guò)程中劈裂和充填灌漿法作為防滲透加固技術(shù)措施，同樣適用其中。但是在灌漿設(shè)計(jì)和施工的時(shí)候，應(yīng)該注意施工過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)的問(wèn)題，否則的話劈裂和充填灌漿技術(shù)就達(dá)不到預(yù)期的效果。

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