劈裂灌漿技術(shù)在水庫大壩整治工程中的應用

李振華

摘要：劈裂灌漿技術(shù)是水庫土壩防滲和除險加固的一種常用方法，具有投資小、見效快、設備和技術(shù)簡單、操作方便等優(yōu)點，已經(jīng)被廣泛的運用。但在具體操作中應注意施工工藝，保證灌漿的質(zhì)量，才能達到預期的效果。本文通過對劈裂灌漿技術(shù)在灣田河水庫的運用，簡明扼要地介紹和論述了劈裂灌漿技術(shù)的原理、施工工藝、施工方法和質(zhì)量控制，同時有針對性的介紹了在灌漿過程中遇到的問題及處理方法，具有較強的參考和借鑒意義。

關鍵詞：劈裂灌漿；防滲加固；制漿；灌漿工藝；灌漿效果

一、工程概況

灣田河水庫位于四川省通江縣草池鄉(xiāng)境內(nèi)，距縣城17km，是一座以灌溉為主，兼顧防洪、發(fā)電及水源供應等綜合效益功能的?。ㄒ唬┬退畮?。總庫容219.6萬立方米，最大壩高達26.01米，壩頂長109.00米，壩頂寬3.34米，壩型為均質(zhì)土壩，大壩上游坡度從上至下為1：2.3、1：2.8、1：3.4；下游壩坡從上至下坡度為1：1.8、1：2.2、和1：2.6；下游壩坡坡腳為塊石棱體排水，頂部為干砌條石，馬道寬1.5m。水庫設計總灌面1.0萬畝，有效灌面0.8萬畝，現(xiàn)有實際灌面0.42萬畝，由于當時各方面條件差，施工難度大，工期短，土壩碾壓質(zhì)量很差，大壩滲漏且存在抗滑穩(wěn)定隱患。工程自投入運行以來，水庫一直帶病運行，且大壩長期存在散漏現(xiàn)象，多次出現(xiàn)壩頂開裂、內(nèi)滑坡，嚴重威脅大壩的安全，對壩體進行防滲加固勢在必行。

二、土壩壩體劈裂灌漿原理

劈裂灌漿就是運用壩體應力分布規(guī)律，根據(jù)土體水力劈裂的原理，順壩向布孔，在一定的灌漿壓力下以適宜的泥漿液為能量載體，有控制地劈裂壩身，將與漿脈連通的所有裂縫、空洞、空隙等隱患用泥漿充填密實，同時漿壓將筑壩土壓密，最終在大壩內(nèi)順壩向形成密實、垂直、連續(xù)、有一定厚度的漿液防滲固結(jié)體，堵塞漏洞、裂縫或切斷軟弱層，以提高壩體的防滲能力。

三、劈裂灌漿設計

按劈裂灌漿的要求進行設計：

（1）孔位布置。由于壩體質(zhì)量差，下游壩坡大面積漏水，因此應對壩體全面封堵。沿壩軸線方向布置一排孔，分兩個次序進行灌注，一序孔距離6.0米，二序孔距離6.0米，終孔孔距3.0m，共27孔（檢查試驗孔增加3孔），灌漿孔底部高程與基礎連接，孔底高程888.26—914.76m，最大孔深28m，最小孔深1.5m，其中河槽部份（壩體中間）的孔深大于26.10m，岸肩部份（壩兩端）孔深小于15m，預計鉆孔總進尺582.58m，完成防滲面積1273 m2。

（2）鉆孔方式。要求進行泥漿護壁鉆孔，不能進行清水鉆。以免產(chǎn)生增大壩體含水量，降低壩體抗剪強度，減慢漿液固結(jié)速度，減少吃漿量等。

（3）漿液選擇。選用合適的漿液是保證灌漿質(zhì)量的重要條件，對漿液的要求是：可灌性好，穩(wěn)定性高，吸水固結(jié)快，形成的漿體防滲性能強，并且考慮充分利用當?shù)夭牧虾驮靸r低等因素，根據(jù)對當?shù)卣惩聊酀{的物理力學性能試驗，選用重粉質(zhì)壤土或重壤土。即：一般塑性指數(shù)為（8—10）%，粘粒含量在20%-25%，砂粒的含量小于20%，其余為粉粒，有機物含量小于2%，可溶性鹽含量小于8%，泥漿的容量采用1.3—1.6g/m3，普通硅酸鹽水泥32.5R摻合量為7%。

（4）灌注方式。灌漿采用孔底注漿全孔灌注的方法，灌漿開始采用稀漿，經(jīng)過3—5min后加大泥漿稠度。

四、灌漿施工

1、施工準備。由于灌漿需要24小時不間斷施工，為保證工程進度與質(zhì)量，施工前必須做好施工準備。首先，灌漿機、發(fā)動機應進行全面檢修，保證機械設備正常運行；第二，選擇符合要求的土料場，由于灌漿孔吃漿量的不確定性，所選擇的料場土料必須充足；第三，選好水源及送水車輛。

2、場地布置。施工現(xiàn)場主要布置在水庫壩頂上，根據(jù)灌漿泵的輸送能力及施工中的具體情況，土料每30 m一堆，每堆大約20 m3。攪拌機、發(fā)電機等布置在大壩頂。

3、鉆孔。鉆孔之前，先根據(jù)設計要求布好孔位，采用XJ100—1型回轉(zhuǎn)鉆機打孔，造孔應保證垂直，傾斜度不大于2%。

4、護壁管安放。護壁管的作用是使壩頂不致過早劈裂，保證灌漿效果。護壁管為φ100的無縫鋼管，長5 m。下管方法：懸吊起護壁管放入孔內(nèi)，上管口在離地1.0 m時用布纏繞護壁管，徐徐落下；在離地0.3 m時，再用布條二次封堵孔口并填土夯實，防止?jié){液從孔口冒漿。上述封孔方法在施工中效果較好。

五、技術(shù)要求

第一，施工時先對第一序孔輪灌，待第一序孔灌漿結(jié)束后，再進行二序孔的灌注。分序分次施灌能使灌入壩體中的泥漿得以盡快析水固結(jié)，強度及時提高，同時，能迅速消除由于灌漿引起壩體中局部孔隙水壓力升高的威脅，保證大壩施工期的安全，并能促使灌入壩體內(nèi)的泥漿粘粒向兩側(cè)移動，使粘粒在壩體與泥漿交接處進行定向排列，形成一層防滲性能很強的泥漿層，壩身劈裂灌漿應“少灌多次”，分序灌漿，推遲壩面裂縫的出現(xiàn)和控制裂縫的開度在3cm之內(nèi)，并在灌后能基本閉合；

第二，泥漿比重的控制。制漿采用機械拌制，水與干土重量比為1∶1～1∶1.6，灌漿過程中根據(jù)吃漿量的大小變化，調(diào)節(jié)泥漿比重，吃漿量大時濃些，反之稀些；

第三，時間間隔。初灌與第一次復灌的時間間隔為15 h，復灌1～2、2～3等以后的復灌間隔時間均為30 h。每孔灌漿次數(shù)應在5次以上，每次灌漿量控制在每米0.5—1 m3之間，形成的脈狀泥墻厚度應在5—20cm之間，如此反復輪灌，即可形成一道粗細顆粒相間，木紋紙狀的漿體防滲泥墻；

六、灌漿效果

通過對觀測記錄分析，孔間劈裂縫的搭接率在80%以上，局部段達到100%，縫寬一般為4～13 mm，最寬的達到30 mm，平均單孔吃漿量為3.15 m3，最大單孔吃漿量為15.8 m3，吃漿量大的灌漿孔說明其周圍存在較大的洞穴。灌漿結(jié)束后，隨機挖深3.0 m、長3.0 m、寬1.5 m的深坑5個，深坑中劈裂縫由灌漿孔底部貫通到了壩頂，裂縫最寬處達到了30 mm，漿脈清楚，漿液固結(jié)體密實，水庫滲水量0.06m3/s降低到0.02m3/s以下，灌漿效果明顯，達到了防滲加固的目的。

七、結(jié) 論

劈裂灌漿技術(shù)是水庫土壩防滲加固的一種常用方法，具有投資小、見效快、設備和技術(shù)簡單、操作方便、效果好等優(yōu)點，已經(jīng)被廣泛的運用到水庫大壩和堤防的防滲加固。但在具體操作中應注意施工方法和施工工藝，保證灌漿的質(zhì)量，才能達到預期的效果。