病險水庫處理中斜孔帷幕灌漿的應用

艾青山

摘 要：依照實際的水庫防滲治理經驗進行分析，在防止?jié)B漏的治理工作中，僅僅采用垂直帷幕灌漿的方式無法真正的消除滲漏病險，在治理效果上也不十分理想。而采用斜孔帷幕灌漿的方式對病險水庫進行治理，通過實踐應用結果分析，其在防滲治理中具有較為理想的效果以及作用，可以達到預期的治理目的，同時也在水庫的治理以及病險的排除中積累了一定的經驗，尤其在壩肩以及壩基的處理中，斜孔帷幕灌漿都取得了良好的效果。

關鍵詞：帷幕灌漿；斜孔；病險；水庫

病險水庫的治理一直是我國水利部門所關注的重點問題，一般針對病險水庫可以采用的加固處理方式很多，但是需要因地制宜，采用最佳的手段才能取得最好的效果。其中帷幕灌漿是適應最多的防滲加固手段，而在實踐中發(fā)現，斜孔帷幕灌漿相比較于垂直帷幕灌漿具有更大的優(yōu)勢，下面便針對斜孔帷幕灌漿的實際應用展開討論。

20世紀以來，帷幕灌漿一直是水工建筑物地基防滲處理的主要手段，對保證水工建筑物的安全運行起著重要作用。而在帷幕灌漿中，依照鉆孔方式的不同，又可以分為垂直帷幕灌漿以及斜孔帷幕灌漿，依照實際的施工情況不同，可以選擇不同的灌漿方式，用以更好的解決水庫出現的病險問題。

1 施工方法

1.1 鉆孔與測斜：采用小口徑地質回轉鉆機，金鋼石鉆頭鉆孔，開孔前用“兩點法”地錨固定，用角度尺和地質羅盤校正鉆機立軸。第1段灌漿結束后進行孔口管埋設，埋入基巖深度2m，孔口管采用φ73mm的無縫鋼管。鉆孔測斜選用KXP-Ⅰ型測斜儀，一般每10m測1次。

1.2 鉆孔沖洗與簡易壓水：采用高壓水脈動沖洗，沖洗時間不少于30min，回清水10min。灌漿前均進行簡易壓水試驗，壓水壓力1.0MPa。

1.3 制漿與檢測：采用集中制漿，分部位供漿，漿液經濕磨機串聯(lián)磨制后送入攪拌桶，外加劑為UNF-5型高效減水劑，摻量7%。漿液濃度采用標準漏斗粘度計檢測，要求漏斗粘度小于30s；細度主要采用沉降法，用激光粒度儀校核，要求每10t水泥檢測1次。

1.4 自動記錄：灌漿記錄全部采用自動記錄儀。

1.5 灌漿壓力控制：在施工過程中為了避免抬動破壞，建立了注入率與最大灌漿壓力的關系。

2 實際問題

某水庫的左壩肩出現滲漏病險，兩次對其進行處理，首次使用帷幕灌漿的方式進行治理，滲漏量明顯下降，減少55%，第二次采用了固結灌漿的方式進行處理，滲漏處的滲漏量相比較處理前再次下降50.5%，左壩肩的滲漏量明顯降低。當前，該水庫的滲漏區(qū)域主要集中在右壩肩側面，左壩基斷層破碎帶以及河床壩基也存在滲漏病險，這些問題嚴重影響了該水庫的使用，亟待解決。

壩體出現繞滲的原因主要可以從兩方面進行分析：首先人為因素可以引發(fā)壩體結構出現破壞，即巖體表層發(fā)生破碎，由此引發(fā)滲漏，由于前壩坡的面板插入右壩肩的深度在1.5米左右，價值右壩肩處具有范圍較廣的淺層破碎帶，因而壩體結構中具有節(jié)理裂隙，這種情況下，面板周邊縫必然會發(fā)生滲漏，而右壩肩的側面三角地帶也會發(fā)生滲漏現象。其次，地質結構問題也會引發(fā)壩體發(fā)生滲漏。根據分析，右壩肩存在壓性斷裂，而掩體會受到兩組張性結構的控制，便會在壩體上出現節(jié)理裂隙，且其發(fā)育特征為順河流方向，經過勘查發(fā)現，其裂隙密度約為5條/m，密度最高的地方可以達到8條，而傾角范圍在75°至85°之間，巖體便會被這些裂隙分割成為條形的六面體，若裂隙密度高的部位，巖體會呈現出碎塊狀態(tài)，在該部位，最大滲漏量經過測量得到確切數值，即0.12m3/s，而在壩基處測出的滲漏量最大可以達到0.06m3/s，合計壩體滲漏量最大可以達到0.18m3/s，而巖石也會吸收相當的水量，其吸水率約為0.01%至1.0%。

3 壩肩防滲設計

經過勘探以及初步設計，若是針對該水庫進行帷幕灌漿處理可以解決其滲漏問題，但是若是采用垂直帷幕灌漿，只能針對巖體垂直面發(fā)生的滲流問題進行解決，而無法解決防滲面板同壩肩之間的繞滲問題，由于三角帶約為2206.71m2，垂直帷幕灌漿無法在這一范圍中形成完整的帷幕，因而其繞滲問題無法通過垂直帷幕灌漿解決，僅僅能夠減少部分表層巖石裂隙出現的滲漏，將右壩肩的繞滲相對延長，無法從本質上解決水庫發(fā)生的滲漏問題，所以在該次設計中采用了斜孔帷幕灌漿的方式予以解決。

3.1 左壩肩防滲設計

依照當地的地質資料，在該水庫的左壩肩存在斷層，其下部的斷層并沒有在之前的防滲處理中得到解決。因此在本次的治理中針對其左壩肩存在的斷層進行了有效的處理，在上游同壩肩巖體進行交接處適當高程處，布置1號至7號七個灌漿孔，設計其孔間夾角為5°04″，而壩體的前坡同垂直面夾角35°32″，保證孔深范圍18.2米至50米，整體進尺達200.9米，孔深控制儀穿過斷層5米為基準。經過灌漿后對其進行有效控制。

3.2 右壩肩防滲帷幕設計

由于水庫淤積高程在2507m，故下部帷幕布置與左壩肩布置相同，即在上游壩面右周邊縫2507m高程處，呈輻射狀布置7個孔（8號孔-14號孔），前壩坡與垂直面總的夾角為35°32″，孔間夾角為5°04″，孔深17.5～57.2m、總進尺194.0m，孔深按穿過斷層深入弱透水層后5.0m控制。高程2507m以上分兩個區(qū)間布置鉆灌孔，在高程2507～2525m間，布置10個孔（17號孔-26號孔），孔距2m，孔深為穿過相對不透水層后4m控制，孔深23～28m，總進尺258m，鉆孔與水平夾角為20°，同時向下游傾斜5°。在高程2525～2537m間，布置4個孔（26號孔-30號孔），孔距3m布置，孔深為穿過相對不透水層后4m控制，孔深均為28m，總進尺112m。鉆孔與水平夾角為20°，同時向下游傾斜5°。

4 結束語

通過采用斜孔灌漿的方式對滲漏部位予以處理，將結果同垂直帷幕灌漿處理后的方式予以比較，從孔數上分析可以看出：若使用垂直孔，那么在設計中需要孔數為20，并且鉆孔灌注的總深度為880米，而斜孔帷幕灌漿設計斜孔為30個，總深度僅為765米，在鉆灌長度上縮短了13.1%。

從作用上分析，在防滲中斜孔帷幕灌漿可以起到三方面作用，首先可以將壩肩以及右岸坡的側面三角樓面進行完全性的封閉，從而將壩肩繞滲量有效降低，也解決了右壩肩出現的巖石裂隙以及面板處出現的邊縫繞滲的問題；其次通過垂直于主河道繼續(xù)擰灌漿，即在前趾板處的帷幕灌漿，對于河道滲漏可以有效的予以消除，而河道滲漏是壩基滲漏的根本原因，解決了該類問題便從根本上阻隔壩基滲漏病險；最后在右壩肩進行水平帷幕灌漿孔的設置，可以消除由于巖體存在斷層而出現的的橫穿于左壩肩處的集中滲漏病險。

該水庫的治理主要采用了斜孔灌漿的方式，在進行病險的排除后對其處理結果進行綜合分析，可以看出水庫的防滲性能得到了大大提高，工程合格率達到100%。其繞滲問題得到了有效改善，整體滲漏量僅僅為13.7萬立方，同期相比下降80%。因而可以證明帷幕灌漿中采用斜孔的方式對于滲漏病險的治理效果更為明顯，不但可以達到防滲漏的目的，同時針對一些病險水庫處理的技術性難題提出了一條新的思路，并積累了相應的經驗。

參考文獻

[1]邱灝.水利工程防滲處理施工技術綜評[J].黑龍江水利科技，2011（1）.

[2]尹俊峰，王建波，劉海玲.深層水泥土攪拌樁在廟灣水庫壩體防滲中的應用[J].河南水利與南水北調，2010（12）.

[3]郭志雄.淺談水庫堤防的防滲處理[J].科技資訊，2008（11）.