淺析土壩壩體劈裂灌漿技術(shù)

羅永鋒+李蔚林

在近年參加對(duì)多座病險(xiǎn)水庫(kù)土壩壩體防滲加固工程中，通過(guò)應(yīng)用土壩壩體劈裂灌漿技術(shù)，取得了較好的效果，為使此項(xiàng)技術(shù)得到廣泛應(yīng)用及發(fā)展，現(xiàn)試將劈裂灌漿技術(shù)作如下膚淺的剖析：

一、劈裂灌漿概述

依據(jù)機(jī)理：1.沿土壩軸線小主應(yīng)力面可劈開(kāi)壩體；2.能量的調(diào)整、轉(zhuǎn)換；3.漿、壩互壓；4. 濕陷作用；5.泥漿對(duì)壩體充填；6.泥漿的固結(jié)和壓密。共同驗(yàn)證：劈裂灌漿通過(guò)灌漿壓力和壩體的濕陷變形，原有的土壩體裂縫充分開(kāi)裂，使已出現(xiàn)的弱應(yīng)力區(qū)和強(qiáng)應(yīng)力區(qū)之間應(yīng)力的應(yīng)變互相傳遞轉(zhuǎn)換，打破原壩體內(nèi)部應(yīng)力的不平衡，建立新的應(yīng)力平衡。隨灌、隨劈裂隨充填，縫開(kāi)漿到、料滿。隨著復(fù)灌次數(shù)增加，多次充填擠壓，使?jié){體和原壩體得到擠壓密實(shí)，形成防滲能力較高的帷幕體，因而達(dá)到充填壩體隱患和構(gòu)造防滲帷幕的目的。

二、劈裂灌漿設(shè)計(jì)要點(diǎn)

（一）適用范圍：（1）壩體浸潤(rùn)線較高，壩后坡存在大面積濕潤(rùn)或有管涌、流土破壞現(xiàn)象。（2）壩體輔土過(guò)厚，施工碾壓不突、土質(zhì)疏松、存在架空現(xiàn)象。（3）壩體出現(xiàn)不均勻沉陷的橫向裂縫，較弱帶、適水沙層或較多的蟻穴獸洞等隱患。

（二）灌漿孔的設(shè)計(jì)

（1）布孔位置：一般沿壩軸線偏上游單排布孔，對(duì)重要的壩或壩體普遍碾壓不實(shí)，土料混夾有風(fēng)化塊石，存在架空隱患，可雙排或三排布孔。

（2）分序鉆孔：每排孔序數(shù)宜分為二序。

（3）孔深、孔徑：孔深多至壩底深入其基巖弱風(fēng)化層0.5—1米，斜率控制在1.5%以內(nèi)，孔徑采用5—10厘米為宜。

（4）終孔距離：終孔距離視孔深孔位而定，河槽段孔深15米左右時(shí)，可采用3—6米，在岸坡段宜適用1.5—3m孔距。

（5）排距：需雙排或多排孔，排距0.5—1.5米。

（三）壩體灌漿控制壓力的確定，灌漿壓力一般指孔口的壓力值，即灌漿時(shí)限制的最大壓力，灌漿壓力的設(shè)計(jì)是一個(gè)比較復(fù)雜的問(wèn)題，與壩型、壩高、壩體質(zhì)量、灌漿部位、漿液濃度及灌漿泵量的大小等因素有關(guān)，可根據(jù)《土石壩養(yǎng)護(hù)修理規(guī)程》提出的孔口壓力值不超過(guò)24.5Kpa的灌漿壓力上限值綜合數(shù)值。

（四）防滲泥墻厚度，一般為5—20㎝

（五）灌漿期，復(fù)灌次數(shù)及復(fù)灌時(shí)間間隔

一般孔要求灌漿5次以上，兩次灌漿間隔應(yīng)大于5天。

三、劈裂灌漿施工工藝

結(jié)合相關(guān)規(guī)范要求及實(shí)際施工工藝，總結(jié)如下：

1.鉆孔：按設(shè)計(jì)圖紙布好孔位，用京探100型液壓鉆機(jī)造孔，硬打孔口管2-3米，鉆孔要求鉛直，分序鉆進(jìn)，先疏后密。造孔采用稀泥漿護(hù)壁鉆進(jìn)，不得用清水循環(huán)鉆進(jìn)。

2.制漿：采用高速攪漿機(jī)濕法制漿，隨測(cè)泥漿密度，滿足設(shè)計(jì)要求.其密度1.2—1.7g/㎝3， 先稀后濃，封孔時(shí)達(dá)到1.7g/㎝3。

3.灌漿：“稀漿開(kāi)路、濃漿灌注、分序施灌、先疏后密、少灌多復(fù)、控制漿量”?？椎坠酀{、全孔灌注是劈裂灌漿保證壩體安全及灌漿質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)，具體工藝為：將注漿管下到離鉆孔底部0.5—1.0m，泥漿由射漿管?chē)姵觯卓谠O(shè)置一道或多道止?jié){設(shè)施，以便漿液從孔底壓入壩體，以期達(dá)到壩體下劈上不劈目的。開(kāi)始用稀漿，經(jīng)過(guò)3—5分鐘后再逐步加大泥漿濃度；在灌漿中，應(yīng)采用“少灌多復(fù)”的方式輪灌，每孔每次平均灌漿量以孔深計(jì)，每米每次孔控制在0.5—1m3，各灌段灌入漿量的計(jì)算，可以各種比重的泥漿每立方米中含的干土料由表可查得，由此可得出應(yīng)灌入的泥漿量。

4、終灌、封孔：直觀上要以飽、滿、實(shí)為度，具體標(biāo)準(zhǔn)是：

①連續(xù)復(fù)灌三次不再吃漿。

②壩頂連續(xù)三次冒漿，或連續(xù)三次超過(guò)控制壓力、位移和裂縫寬度達(dá)到控制（寬度控制在1—3cm以內(nèi)）。

③每孔灌漿次數(shù)和灌漿量達(dá)到或超過(guò)設(shè)計(jì)數(shù)量

封孔一般用稠漿（1.6—1.7 g/cm3）封孔。在終灌后，將孔內(nèi)清水抽出，然后注入稠漿，最后表面用土夯實(shí)。

四、劈裂灌漿的質(zhì)量控制

劈裂灌漿屬隱蔽工程，很多業(yè)主對(duì)該工程施工不是很了解，難以對(duì)施工企業(yè)嚴(yán)加監(jiān)督，導(dǎo)致灌漿質(zhì)量參差不齊，有的甚至出現(xiàn)一些新的病害。結(jié)合近年參加的一些工程施工及相關(guān)資料，總結(jié)以下幾點(diǎn)：

1、泥漿質(zhì)量必須達(dá)標(biāo)：土料選擇在《土壩壩體灌漿技術(shù)規(guī)范》中有明確要求，重要的工程作專業(yè)的土料及漿液的土工試驗(yàn)檢測(cè)，野外作業(yè)時(shí)把握的要點(diǎn)是：土料濕潤(rùn)時(shí)，用刀切，切面非常光滑，刀刃有粘滯阻力，濕土手能搓成0.5-1.5毫米的土條，長(zhǎng)度不短于手掌，手持一端不致于斷裂，種植土須揭盡，土料溶后，高速攪拌均勻，可作一些簡(jiǎn)單的檢測(cè)，如含沙率、失水率、成漿率等簡(jiǎn)易試驗(yàn)。制漿時(shí)要濕法高速機(jī)械制漿，泥漿過(guò)14目篩，過(guò)濾篩時(shí)可用人力來(lái)回振蕩泥漿，促使泥漿順利過(guò)篩，若結(jié)合灌漿消滅白蟻，在漿液中可摻入少量滅蟻藥（五氯酚鈉或敵白電蟲(chóng)），藥劑在水中的含量為0.1%—0.2%。

2、灌漿壓力控制：灌漿壓力不超過(guò)設(shè)計(jì)允許值，劈裂灌漿開(kāi)始時(shí)慢慢加壓，壓力表指針慢慢轉(zhuǎn)向高處，到一定值時(shí)，指針會(huì)在此搖擺，大約1分鐘左右，指針會(huì)突然下降，即壩體被劈開(kāi)了。劈開(kāi)前的孔口壓力可大于設(shè)計(jì)允許值，但維持時(shí)間不能超過(guò)2—3分鐘，否則可能發(fā)生壩體位移、滑坡、抬動(dòng)等，影響壩體安全。劈開(kāi)后的孔口壓力值，一般都很低，有的壩質(zhì)量差，還會(huì)出現(xiàn)負(fù)值。

3、控制進(jìn)漿流量：進(jìn)漿流量不要大于80L/min，即使出現(xiàn)負(fù)壓值，也不要超過(guò)此量。宜賓縣喜捷風(fēng)吹寺水庫(kù)就出現(xiàn)此種情況，說(shuō)明此壩質(zhì)量差，采取限流量，加大漿液密度，復(fù)灌間隔時(shí)間加長(zhǎng)到10—15天等措施保證了壩體安全及灌漿質(zhì)量，工程質(zhì)量滿足設(shè)計(jì)要求。

4、控制灌入量：達(dá)到設(shè)計(jì)灌入量后即可結(jié)束該段灌漿，若因某種需要中途暫停灌注，以后可繼續(xù)再灌。

5、出現(xiàn)問(wèn)題的處理

①當(dāng)壩面出現(xiàn)縱向裂縫后，應(yīng)分析縫的原因，濕陷縫，可繼續(xù)灌漿。劈裂縫，加強(qiáng)觀測(cè)，裂縫寬度（1—2cm）時(shí)，立即停灌，待基本閉合后再灌；當(dāng)壩面出現(xiàn)橫縫時(shí)，立即停灌開(kāi)挖檢查，可以用粘土回填夯實(shí)后繼續(xù)灌漿。如裂縫較深，可用稠漿灌注裂縫。

②壩頂和壩坡冒漿，應(yīng)立即停灌，挖開(kāi)冒漿口，用粘土回填夯實(shí)，鉆孔周?chē)皾{，可用壓砂處理后，繼續(xù)灌漿，如白蟻洞冒漿，應(yīng)在冒漿口壓砂堵塞洞口，再繼續(xù)灌漿，水下壩坡或土壩與其他建筑物接觸帶冒漿，可用稠漿間歇灌注，

③灌漿前期，若出現(xiàn)相鄰孔串漿，在確認(rèn)對(duì)壩體安全無(wú)影響可用木塞堵住串漿孔，繼續(xù)灌漿。當(dāng)在后期，發(fā)現(xiàn)鄰孔串漿，證明已形成連續(xù)泥墻，可低壓限流同時(shí)續(xù)灌，培厚泥墻厚度。

④壩坡隆起，立即停灌，如確認(rèn)不是與滑坡有關(guān)的隆起待停灌間歇5—10天后，可用稠漿、低壓限流等手段繼續(xù)灌漿。

只要結(jié)合相關(guān)規(guī)范要求，嚴(yán)格、認(rèn)真地執(zhí)行好以上四點(diǎn)，土壩壩體劈裂灌漿工程的質(zhì)量就能確保。endprint