梅溪水庫(kù)大壩劈裂灌漿成果淺析

(珠海水務(wù)集團(tuán)有限公司， 廣東 珠海 519000)

梅溪水庫(kù)大壩劈裂灌漿成果淺析

趙拾周

(珠海水務(wù)集團(tuán)有限公司， 廣東 珠海 519000)

本文主要介紹梅溪水庫(kù)大壩進(jìn)行劈裂灌漿前后運(yùn)行情況對(duì)比及劈裂灌漿對(duì)大壩安全運(yùn)行的作用，同時(shí)指出了該水庫(kù)目前存在的問(wèn)題，分析了原因，并提出應(yīng)注意的問(wèn)題及解決方案。

梅溪水庫(kù)大壩； 劈裂灌漿； 成果淺析

1 工程概述

梅溪水庫(kù)位于珠海市香洲區(qū)前山梅溪村，是珠海市供水水源工程之一。集雨面積1.59km2，總庫(kù)容191萬(wàn)m3，為珠海市重點(diǎn)小(1)型水庫(kù)。該水庫(kù)建于1979年珠海建市之初，主壩長(zhǎng)292m，壩頂寬9m，壩頂高程27m，最大壩高14.13m，大壩內(nèi)邊坡1∶3，外邊坡分別為1∶2.5和1∶2.75兩級(jí)，為均質(zhì)土壩。水庫(kù)建成蓄水運(yùn)行后發(fā)現(xiàn)，大壩左右岸坡外坡與山體接合部，在庫(kù)水位作用下，有滲流現(xiàn)象，在河床段壩后坡二級(jí)戧臺(tái)以下位置，亦見(jiàn)明顯濕潤(rùn)狀。1994年7月一場(chǎng)大暴雨后，庫(kù)水位急劇升高，河床段下游二級(jí)平臺(tái)下壩坡發(fā)生約50m2的滑坡。

之后，對(duì)梅溪水庫(kù)進(jìn)行了除險(xiǎn)加固：?在后壩坡原濕潤(rùn)區(qū)域范圍加設(shè)導(dǎo)滲盲溝；?恢復(fù)壩坡；?進(jìn)行大壩的劈裂灌漿；?加裝大壩測(cè)壓管和測(cè)滲三角堰等觀測(cè)設(shè)施等。

在水庫(kù)大壩灌漿之前，對(duì)土料取樣分析認(rèn)為：?大壩土料顆粒的砂礫含量較大，達(dá)50%以上，而粉黏粒含量較少，土體屬砂礫質(zhì)輕壤土，水在壩體內(nèi)有較強(qiáng)的滲透性；?壩基礎(chǔ)清基不徹底，沒(méi)有清理壩基下約3.8～6.8m厚的沖積砂礫和沉積砂礫層，存在滲流通道和阻滲夾層，壩基透水性強(qiáng)，且不均一；?壩體土層壓實(shí)欠均勻，部分施工層面存在“硬殼層”，而部分土層較為松散，容易形成易透水通道。這些都是造成事故的隱患。

經(jīng)分析定性，決定對(duì)土壩和壩基同時(shí)進(jìn)行劈裂灌漿，以解決和消除大壩的工程隱患。

2 灌漿條件及灌漿孔布置

2.1 灌漿條件

劈裂灌漿是利用土壩應(yīng)力分布沿壩軸線方向存在一個(gè)最小主應(yīng)力面的特點(diǎn)，沿壩軸線方向布孔灌漿，采用較大的灌漿壓力沿壩軸線方向劈裂壩體，并經(jīng)多次反復(fù)灌漿劈裂和回彈，使其沿壩軸線方向形成一條自下而上的、連續(xù)的、比較厚實(shí)的防滲帷幕墻。它同時(shí)具有對(duì)鄰近壩體擠壓密實(shí)和填洞補(bǔ)縫的作用。因此，對(duì)解決壩體的局部滲漏、散滲和降低壩體浸潤(rùn)線有明顯的作用和效果。對(duì)壩基的劈裂灌漿，利用堤壩地基附加應(yīng)力影響線理論界定范圍原理，根據(jù)工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)與理論，壩體填土層以下小于2/3壩高深度的地基層均屬于地基附加應(yīng)力主要影響土層。在此范圍內(nèi)，就能夠劈裂壩基，并構(gòu)造滿足防滲要求的漿體帷幕。

由地質(zhì)資料反映，壩體壩基均具備劈裂灌漿的條件。

2.2 孔位布置及布孔深度

大壩沿壩軸線布置兩排孔。第一排從距離左壩端30m至距右壩端22m之間沿線每隔4m布一孔；第二排在第一排上游方向，排距1.5m，與第一排成品字布置，在距左壩端84m至距右壩端60m之間布孔，孔距4m。后因在灌漿過(guò)程中，正河床段灌漿吸漿量大，不同孔位灌漿在同一點(diǎn)冒漿次數(shù)多，且提不起壓力，因此，在河床段上、下游坡25.7m高程處各增一排孔，孔距3m左右，上游壩坡布孔長(zhǎng)度約81m，下游壩坡布孔長(zhǎng)度約51m。見(jiàn)圖1。

為了使灌漿造孔深度能夠穿透河床沖積砂礫層，并能插入坡岸的殘積土層1～2m，壩頂?shù)膬膳趴?、河床段的孔深?1m，兩壩端岸坡段的孔深在12～21m之間(見(jiàn)圖2)。上、下游坡兩排孔孔深18m，即能穿透壩基下河床沙層。見(jiàn)下頁(yè)圖3、圖4。

圖2 梅溪水庫(kù)大壩灌漿孔深斷面

圖3 上游坡灌漿孔深斷面 圖4 下游坡灌漿孔深斷面

3 灌漿的效果檢驗(yàn)

3.1 壩體表面檢查

壩后坡表面原有明顯濕潤(rùn)處及左岸坡接合處原有滲流，現(xiàn)已完全消失，并經(jīng)多年運(yùn)行，未發(fā)現(xiàn)有類似情況重新出現(xiàn)。唯有右岸坡壩腳接合處仍有少量滲水。

3.2 鉆孔檢查

鉆孔檢查亦見(jiàn)明顯漿脈，按深度的不同分布，逐漸加厚，在孔深8～12m處，漿脈厚度達(dá)30cm。

圖5 坑深2米左右漿脈厚度

3.3 挖坑檢查

在河床段正中的壩頂位置，挖掘1.5m×4m檢查坑，深度約2m，壩頂以下0.5m時(shí)，已可見(jiàn)明顯漿脈，至約2m深時(shí)，漿脈集中約為14～17cm厚(見(jiàn)圖5)，漿脈連續(xù)(見(jiàn)圖6)，且周邊土體堅(jiān)硬。

圖6 檢查坑內(nèi)漿脈連續(xù)情況

3.4 現(xiàn)場(chǎng)注水試驗(yàn)

灌漿前注水試驗(yàn)成果見(jiàn)表1。

表1 梅溪水庫(kù)大壩灌漿前注水試驗(yàn)成果

續(xù)表

灌漿后注水試驗(yàn)成果見(jiàn)表2。

表2 梅溪水庫(kù)大壩灌漿后注水試驗(yàn)成果

從以上兩表數(shù)據(jù)對(duì)比，滲透系數(shù)明顯減小，K值降低了約70%～90%，只為原來(lái)的1～3成。

3.5 大壩運(yùn)行浸潤(rùn)線

由于灌漿前梅溪水庫(kù)沒(méi)有大壩浸潤(rùn)線觀測(cè)記錄，無(wú)從對(duì)比。但灌漿后，從大壩運(yùn)行歷年的觀測(cè)記錄分析，壩體測(cè)壓管的實(shí)測(cè)值與庫(kù)水位相關(guān)性良好，基本能反映壩體的滲流情況。對(duì)應(yīng)庫(kù)水位變化，相關(guān)測(cè)壓管水位基本穩(wěn)定，從實(shí)測(cè)斷面分析，壩軸線前測(cè)壓管水位和壩軸線后測(cè)壓管水位有較大的跌幅(見(jiàn)下頁(yè)圖7)，水位降低超過(guò)3m，實(shí)測(cè)浸潤(rùn)線明顯低于理論浸潤(rùn)線，顯示該大壩的灌漿防滲加固處理效果較好。2013年梅溪水庫(kù)大壩進(jìn)行安全鑒定，觀測(cè)鉆孔的穩(wěn)定水位，壩頂孔位的水位較壩前坡的水位降低均在2.0～3.0m左右，顯示該大壩的防滲帷幕墻防滲效果明顯，壩體運(yùn)行穩(wěn)定正常。安全鑒定結(jié)論：壩內(nèi)浸潤(rùn)線高程在設(shè)計(jì)要求值以內(nèi)。

圖7 大壩浸潤(rùn)線觀測(cè)斷面

3.6 大壩滲流量

灌漿之前，該水庫(kù)未設(shè)大壩滲流量觀測(cè)，無(wú)數(shù)據(jù)供對(duì)比。灌漿以后，該水庫(kù)的運(yùn)行水位基本上在19.39～22.66m之間。從灌漿后歷年運(yùn)行數(shù)據(jù)分析，大壩滲流量隨庫(kù)水位升降變化，在每小時(shí)2.05～5.64m之間變化，滲流穩(wěn)定，2013年大壩安全鑒定結(jié)論認(rèn)為，壩體滲流量在設(shè)計(jì)要求值以內(nèi)。

4 存在問(wèn)題

綜上所述，目前梅溪水庫(kù)大壩存在的主要問(wèn)題，一是大壩填筑土料顆粒砂礫含量較大，粉黏土含量較少，壩體存在較強(qiáng)的滲透性。其次是壩體壓實(shí)不均，部分土層較為松散，容易形成易透水通道。2013年大壩安全鑒定地勘揭示，大壩左、右壩頭與填土之間的土體較為松散，右壩段較為明顯，滲透性較其他部位強(qiáng)。從測(cè)壓管觀測(cè)情況分析，也有明顯的反映，壩軸上、下游側(cè)的測(cè)壓管水位有較大的跌幅，這應(yīng)是劈裂灌漿漿脈起到的防滲帷幕效果，但后面的測(cè)壓管水位下降并不明顯(見(jiàn)圖7)，仍然反映出部分壩體的滲透性較強(qiáng)。三是壩基清基不徹底，存在砂礫層，滲透性強(qiáng)，且不均一，經(jīng)灌漿后檢查，右岸坡壩腳接合處仍然存在滲水的情況，雖經(jīng)反濾處理，不至影響大壩安全，但始終是一個(gè)存在的缺陷。

5 結(jié) 語(yǔ)

梅溪水庫(kù)大壩劈裂灌漿總體效果較好，根據(jù)鉆探、挖坑檢查、注水試驗(yàn)及多年運(yùn)行觀測(cè)情況分析，沿壩軸線方向基本形成一條自下而上的、連續(xù)的、比較厚實(shí)的防滲帷幕墻。灌漿同時(shí)對(duì)鄰近壩體進(jìn)行了擠壓密實(shí)和填洞補(bǔ)縫，使壩軸線上、下游兩側(cè)土體滲透系數(shù)明顯縮小，基本解決了壩體的局部滲漏，散滲通道被封堵，降低了壩體浸潤(rùn)線。

但大壩右岸坡壩腳處的滲流未能徹底堵死，分析其原因，主要包括：?右岸坡較為陡峭，大壩壩體施工壓實(shí)比較困難，造成壩體壓實(shí)不均，部分土體較為松散，并可能使填筑土體與岸坡間的結(jié)合欠佳，滲透性較強(qiáng)；?岸坡較陡，豎向灌漿孔與岸坡成小銳角相交插入岸坡，正交方向延伸不足，影響岸坡深層灌漿效果；?劈裂灌漿的第二排孔向右壩端延伸不足，未能延伸跨越整個(gè)河床壩段，缺一小段(見(jiàn)圖2)，造成對(duì)壩基的劈裂強(qiáng)度不足，影響該段壩基的灌漿效果。

因此，在大壩的施工中，要特別注意岸坡段壩體的施工工序，加強(qiáng)監(jiān)理，尤其是對(duì)陡峭岸坡，其壩段的施工，更要仔細(xì)，切實(shí)做好壩體填筑土料的壓實(shí)以及填筑壩體與岸坡接合的緊密。壩體壓實(shí)的欠缺，其他工藝很難彌補(bǔ)；灌漿施工也存在同樣的問(wèn)題，對(duì)較為陡峭岸坡的壩段，出現(xiàn)的問(wèn)題往往較為復(fù)雜，處理起來(lái)比較棘手，單純考慮豎向的深度，有時(shí)不能完全解決問(wèn)題，可考慮采用傾斜打孔(盡可能接近與岸坡形成正交)，增加岸坡正交方向的孔深，增強(qiáng)灌漿效果；對(duì)大壩較為復(fù)雜的河床基礎(chǔ)，應(yīng)當(dāng)增強(qiáng)灌漿的劈裂強(qiáng)度，梅溪水庫(kù)大壩劈裂灌漿布置雙排灌漿孔，灌漿效果較好。遺憾的是第二排孔未能跨越整個(gè)河床，留下小小的缺陷。

On Meixi Reservoir Dam Split Grouting Effect

ZHAO Shi-zhou

(ZhuhaiWaterGroupCo.,Ltd.,Zhuhai519000,China)

In the paper, operation condition comparison before and after split grouting and effect of split grouting on dam safe operation in Meixi Reservoir Dam are mainly introduced in the paper. Meanwhile, current problems in the reservoir are proposed, causes are analyzed, problems worth attention and solution programs are proposed.

Meixi Reservoir Dam; split grouting; effect analysis

TV62+1

B

1005-4774(2014)07-0051-05