劈裂式灌漿技術(shù)在中小型水庫除險加固工程中的應(yīng)用

【摘要】近年來，隨著中小型水庫工程的建設(shè)不斷的增多，居民對于水庫工程的質(zhì)量有了更高的要求，做好除險加固工作意義重大。為了更好的保證壩體的穩(wěn)定性，一般在除險加固工程中采用劈裂式灌漿技術(shù)，其加固效果十分明顯。本文將結(jié)合工程實(shí)例，分析劈裂式灌漿技術(shù)在中小型水庫除險加固工程中的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】劈裂式；灌漿技術(shù)；中小型水庫；除險加固；應(yīng)用

引言

在水利工程施工中，土石壩的壩體工程數(shù)量較多，但是其常常會出現(xiàn)安全事故，嚴(yán)重威脅著居民的生命及財產(chǎn)安全。為了改善這一問題，則必須做好水庫工程的除險加固工作，加強(qiáng)劈裂式灌漿技術(shù)的應(yīng)用，下面將具體分析。

1、中小型水庫的除險加固工程中劈裂式灌漿的原理

在中小型水庫工程中，除險加固工程中常常采用土壩壩體的劈裂式灌漿技術(shù)，其主要是通過研究土壩壩體的分布規(guī)律而建立的。土壩壩體的小主應(yīng)力面一般沿壩體的軸線分布，因此在壩軸線的附近位置沿小主應(yīng)力面進(jìn)行灌漿孔的布置，在進(jìn)行泥漿的灌注過程中，泥漿能顧沿著若應(yīng)力面將壩體劈開裂縫。在泥漿的自重以及漿、壩的共同作用之下，灌入壩體的泥漿不斷的充填，劈開壩體后逐漸排水固化，在壩體的內(nèi)部形成了一道近似垂直的連續(xù)防滲墻體，其能夠很好的解決土壩壩體的滲透和穩(wěn)定問題。此外，土壩壩體進(jìn)行劈裂式灌漿的過程中，灌入壩體內(nèi)的泥漿通過充填和擠壓，和劈裂縫連接的原有裂縫及控制在灌漿的過程中得以充填，能夠?qū)⑵鋲误w部分土區(qū)主應(yīng)力的不足，恢復(fù)壩體應(yīng)力的平衡性，加強(qiáng)壩體的整體穩(wěn)定性。此外，在泥漿排水固結(jié)的過程中，另外，泥漿在排水固結(jié)時，析出的水?dāng)U散、濕陷、密實(shí)壩體，優(yōu)化了壩體內(nèi)部的應(yīng)力狀況，濕陷壩體的加固，使得壩體整體性提高，有效的解決壩體變形穩(wěn)定的問題。

2、結(jié)合工程實(shí)例分析劈裂式灌漿技術(shù)在中小型水庫除險加固工程中的應(yīng)用

2.1 工程概況

本工程是結(jié)合防洪、供水等綜合利用的中型水庫，水庫集雨面積14.04km2，總庫容1169萬m3。水庫始建于1958年，由于當(dāng)時施工生產(chǎn)工具相對比較落后，基本依靠人工運(yùn)輸、人工夯實(shí)為主，在施工質(zhì)量方面難以保證，運(yùn)行幾十年后，水庫存在各方面的安全隱患。為確保水庫安全運(yùn)行，發(fā)揮水庫的效益，促進(jìn)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)社會的可持續(xù)發(fā)展，于2010年1月16日進(jìn)行除險加固工程建設(shè)，并于2012年2月通過完工驗(yàn)收。除險加固的設(shè)計洪水標(biāo)準(zhǔn)為100年一遇，設(shè)計洪水位31.98m，相應(yīng)庫容1079萬m3；校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為1000年一遇，校核洪水位32.48m，總庫容為1169萬m3；正常蓄水位30.44m，相應(yīng)庫容840萬m3；死水位18.74m，相應(yīng)庫容9萬m3；灌溉面積560hm3。

2.2 壩體填筑土料情況

根據(jù)該水庫壩址的地質(zhì)勘察報告顯示，壩體填筑土層屬素填土，多呈褐紅色、淺黃色，土質(zhì)為較均一的第四系風(fēng)化殘積土，主要由粘性土組成，含有粗礫砂，混少量強(qiáng)風(fēng)化巖碎屑物，分布不均，土質(zhì)壓實(shí)狀況稍差，壩體填筑土料干密度在1.25-1.50g/cm3之間，平均值為1.38g/cm3；孔隙比為0.769-1.120，數(shù)值波動變化較大，整體指標(biāo)較差，說明壩體土的填筑質(zhì)量不理想，不能滿足相關(guān)規(guī)范要求。壩體填筑土總體滲透系數(shù)k為1.61×10-5-3.0×10-4cm/s，現(xiàn)場注水試驗(yàn)認(rèn)為屬中等—弱透水性；局部填筑土滲透系數(shù)k值為2.55×10-3cm/s，屬中強(qiáng)透水性，不滿足規(guī)范對均質(zhì)土壩壩體填土滲透的要求，需要對大壩進(jìn)行防滲處理。

2.3 壩體防滲方案選擇

（1）方案比較

大壩壩體的防滲處理方法很多，針對該水庫的特點(diǎn)，認(rèn)為采取劈裂式灌漿或混凝土防滲墻的方式進(jìn)行防滲處理比較合適，現(xiàn)對這2種方案進(jìn)行比較（具體見表1、表2）。

（2）壩體防滲方案選擇

①工程地質(zhì)條件：該水庫壩體填土為含砂低液限粘土，間含粘土質(zhì)砂，含少量礫石，局部含強(qiáng)風(fēng)化巖塊，壓實(shí)度一般。大壩工程地質(zhì)條件適合劈裂式灌漿術(shù)和混凝土防滲墻技術(shù)要求。

②施工條件：劈裂式灌漿處理大壩滲漏的施工方法已相當(dāng)成熟，該技術(shù)具有機(jī)理明確、工藝合理、效果好、工期短、經(jīng)濟(jì)效益顯著等優(yōu)點(diǎn)，完全適合于大壩防滲處理?；炷练罎B墻施工不僅施工方便，而且墻體施工通過導(dǎo)管直接灌注，安全連續(xù)、穩(wěn)定可靠，可見2種方案均適合滲漏處理。

③壩高情況：體壩最大壩高僅為19.8m，屬于低壩，且為中等滲透性，適合于采用劈裂式灌漿。而混凝土防滲墻由于墻厚較大，更適用合于中壩、高壩及強(qiáng)透水性的壩。

④工程造價：采用劈裂式灌漿工程造價估算為48.6萬元，采用混凝土防滲墻工程造價估算為142.3萬元。經(jīng)比較，劈裂式灌漿方案比混凝土防滲墻節(jié)約投資93.7萬元，且更適合于低壩。因此，選擇采用劈裂式灌漿方案。

2.4 劈裂式灌漿設(shè)計與應(yīng)用

在該水庫除險加固中，灌漿孔沿壩線布置，距壩軸線1m上游側(cè)單排布孔，分二序孔施工，孔距分序加密，兩序灌漿時間間隔不少于5d。灌漿每米孔深每次平均灌漿量深控制在0.75m3左右，每孔灌漿次數(shù)應(yīng)大于5次，最大允許灌漿壓力根據(jù)現(xiàn)場試驗(yàn)確定，注漿深入粉質(zhì)粘土2m。灌漿范圍從直線段樁號“0+000.00-0+045.00”、“0+369.00-0+390.00”段灌漿孔終孔距離均為2m，樁號“0+045.00-0+369.00”段灌漿孔終孔距離均為4.5m，灌漿前先進(jìn)行灌漿試驗(yàn)，以進(jìn)一步調(diào)整孔距和確定有關(guān)參數(shù)。劈裂灌漿材料采用水泥粘土漿，水泥含量約占15%，泥漿容重應(yīng)達(dá)到1.3-1.6t/m。灌漿開始先用稀漿，經(jīng)過3-5min后再加大泥漿稠度，灌漿過程中應(yīng)嚴(yán)格控制灌漿壓力、灌漿量。灌漿壓力是一個重要的控制指標(biāo)，直接影響灌漿效果的好壞，設(shè)計灌漿壓力可按《土壩灌漿技術(shù)規(guī)范》中的附錄A進(jìn)行計算：P=γH+σ1-γ·h。

設(shè)計灌漿壓力如果達(dá)不到要求，可采取現(xiàn)場試驗(yàn)確定灌漿壓力。壩體劈裂灌漿縱剖面，見圖1、壩體劈裂灌漿孔位平面布置，見圖2。

2.5 劈裂式灌漿的效果

灌漿后，經(jīng)沿灌漿軸線鉆孔檢查，可見填土空隙被漿液充填，并沿壩線方同形成一道寬5-20cm的漿脈（帷幕）。據(jù)現(xiàn)場開挖和鉆孔注水試驗(yàn)成果，塑性混凝土墻厚滿足設(shè)計要求，墻體連續(xù)完整，搭接良好，滲透系數(shù)為1.35×10-8-4.21×10-8cm/s，滿足設(shè)計要求（相對滲透系數(shù)≤1×10-7cm/s）。水庫經(jīng)運(yùn)行2年后，灌漿前壩后坡有大面積濕潤，壩體滲漏現(xiàn)象消失，灌漿效果良好。

結(jié)束語

綜上所述，在中小型水庫工程除險加固工程中，劈裂式灌漿技術(shù)能大大提高壩體防滲能力，增強(qiáng)壩體穩(wěn)定性?，F(xiàn)在隨著這項技術(shù)不斷改進(jìn)發(fā)展，已經(jīng)獲得了業(yè)內(nèi)人士的廣泛關(guān)注，特別是在中小型水庫堤壩防滲加固上的廣泛應(yīng)用，取得的效果更好。本文對劈裂灌漿技術(shù)所進(jìn)行的分析和研討，希望能夠?yàn)樗こ淌聵I(yè)的發(fā)展提供有益的參考。

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