劈裂灌漿技術(shù)在土壩加固中的應(yīng)用分析

張龍

摘 要：水利工程是利國(guó)利民的基礎(chǔ)工程，對(duì)于一個(gè)國(guó)家來(lái)說(shuō)，優(yōu)質(zhì)的水利工程為國(guó)家建設(shè)、經(jīng)濟(jì)建設(shè)提供了基礎(chǔ)動(dòng)力。而在水利工程中水壩起到了關(guān)鍵作用，作為水壩中最為常見(jiàn)的形式，土壩展現(xiàn)了巨大的優(yōu)勢(shì)。但隨著使用年限的增加，大部分土壩都需要進(jìn)行加固施工，土壩加固技術(shù)多種多樣，而其中最為簡(jiǎn)單的施工方式便是劈裂灌漿法。該種方式施工周期相對(duì)較短，且施工成本相對(duì)低廉，加固效果差強(qiáng)人意，因此得到了廣泛的推廣應(yīng)用。文章主要針對(duì)劈裂灌漿法的應(yīng)用機(jī)理進(jìn)行了詳細(xì)的分析，以供各位同仁借鑒參考。

關(guān)鍵詞：土壩；加固；劈裂灌漿

隨著水利工程在我國(guó)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中的不斷完善，在國(guó)家的建設(shè)以及社會(huì)的進(jìn)步中水利工程都起到了積極的推動(dòng)作用，不但在農(nóng)業(yè)灌溉中發(fā)揮了重要的作用，還有效調(diào)節(jié)了水資源的利用，對(duì)生活用水、工業(yè)用水等進(jìn)行了合理的分配，因此國(guó)家對(duì)于水利工程施工力度也給予了調(diào)整，逐年加大施工力度。而在水利工程中，堤壩起到了基礎(chǔ)性的作用，目前我國(guó)使用的堤壩形式主要分為兩種，即石壩和土壩。在目前運(yùn)行中的水利工程中，土壩應(yīng)用相對(duì)廣泛，但其穩(wěn)定性以及強(qiáng)度相比石壩要差一些，因此如何有效加固土壩成為了水利工程建設(shè)施工中的重點(diǎn)。而在土壩加固施工中，劈裂灌漿法得到了廣泛的認(rèn)可，成為了目前最常用的施工方式。

1 土壩灌漿

所謂灌漿，即使用灌漿機(jī)在需要進(jìn)行加固的建筑的裂縫、空隙處利用壓力灌注漿液的施工技術(shù)，所灌注漿液為依照實(shí)際需要進(jìn)行配制的漿液，通過(guò)灌漿能夠有效提升建筑穩(wěn)定性，以此加固建筑，提高建筑的防水性，以此提升建筑工程的整體安全性。在水利工程中，建筑、堤壩的穩(wěn)定性、防水性和安全性是水利工程施工的重點(diǎn)，使用灌漿的方式對(duì)堤壩進(jìn)行加固無(wú)疑是一種有效的手段。土壩灌漿形式一般有兩種，一種為劈裂灌漿，另一種則是填充灌漿。填充灌漿主要在壩體裂縫或者需要進(jìn)行加固的部位利用漿液自重進(jìn)行填充。而劈裂灌漿則需要沿壩體軸線進(jìn)行劈裂，繼而依照壩體穩(wěn)定需求對(duì)其進(jìn)行灌漿加固，這就需要對(duì)壩體應(yīng)力分布進(jìn)行詳盡了解，從而在壩體內(nèi)部形成防滲結(jié)構(gòu)，從而對(duì)薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行加固，從結(jié)構(gòu)上提高壩體整體穩(wěn)定性。

2 土壩劈裂灌漿的應(yīng)用

2.1 壩體可灌性分析

土壩主要原料為土料，其斷面為梯形，作為長(zhǎng)條形特殊建筑，在其斷面對(duì)稱軸上具有三個(gè)應(yīng)力點(diǎn)，而其中最大的應(yīng)力則是同壩體方向一致的應(yīng)力。但土壩截面為鋼截面，因此在水平方向上的作用力相對(duì)較小，這是由于土壩橫斷面有限所致。因而土壩抗拉度相對(duì)較弱，在其軸線上就極易出現(xiàn)劈裂現(xiàn)象。

通過(guò)研究分析表明，對(duì)土壩進(jìn)行灌漿加固時(shí)，在壓力的作用下粘土砂漿可以滲透入壩體裂縫也可以通過(guò)劈裂的方式作用于壩體。若壩體裂縫孔洞相對(duì)較大，則可以采用滲透的形式，但若直徑相對(duì)較小的孔洞則無(wú)法采用滲透的方式，因此需要采用劈裂灌漿法，依照壩體應(yīng)力分布，使用合理的灌漿手段，從而提高灌注加固的效果。

2.2 漿、壩互壓作用

在土壩劈裂灌漿中，在一定范圍中對(duì)灌漿壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)能夠有效提高灌漿加固效果。例如適當(dāng)提升壓力能夠使得土壩壩體中松散結(jié)構(gòu)得以加固，在灌漿停止時(shí)，對(duì)孔口壓力進(jìn)行降低，能夠有效提升水泥砂漿的粘結(jié)度。通過(guò)漿體互灌的方式，會(huì)有效提升壩體穩(wěn)定性使得整體結(jié)構(gòu)密度得以提高，以此達(dá)到提高防水性、防滲性的目的。而灌注過(guò)程中，壩體自身會(huì)產(chǎn)生壓力變化，即由靜止土壓轉(zhuǎn)變?yōu)楸粍?dòng)土壓，這在施工中是十分常見(jiàn)的。而劈裂灌漿施工時(shí)影響灌漿壓力的原因也相對(duì)較為多元化，對(duì)這些影響因素進(jìn)行控制，尤其需要注意，擴(kuò)展壓力不應(yīng)當(dāng)超過(guò)極限壓力的1/2。由于壩體回彈現(xiàn)象，會(huì)出現(xiàn)一定程度的壓漿，在水泥砂漿的灌注階段以及灌注停止階段都會(huì)出現(xiàn)壩體回彈現(xiàn)象，而依照實(shí)際的施工經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，回彈程度決定了砂漿壓實(shí)效果，回彈越明顯高，則壓實(shí)效果越好，土壩的加固效果就越佳。

2.3 泥漿的排水固結(jié)

灌漿結(jié)束后，孔口完全沒(méi)有壓力時(shí)，水泥漿柱壓力桶空隙壓力通常相等。而泥漿析水后，漿體空隙壓力會(huì)逐漸降低，直至小于水泥柱壓力。在施工中遇到這種情況，通常都是漿體從進(jìn)水階段轉(zhuǎn)為排水階段。由于泥漿固結(jié)方向都是由上至下，因此下部會(huì)承載更多的壓力，因此有效提升了壩體截滲作用。在排水充分后，水泥砂漿會(huì)逐漸固結(jié)，因而使得整個(gè)壩體結(jié)構(gòu)固結(jié)。在水平界面上，壩體也由外向內(nèi)進(jìn)行固結(jié)，整個(gè)灌漿結(jié)構(gòu)中心最后才會(huì)固結(jié)成型。

2.4 灌注對(duì)壩體內(nèi)部的作用

在壩體內(nèi)部開(kāi)辟灌漿通道后，采用泥漿進(jìn)行填充，壩體內(nèi)原有裂縫、洞穴同灌漿相連，在劈裂灌漿過(guò)程中，這些裂縫、洞穴都會(huì)被填充，等同于灌漿劈裂。在灌漿過(guò)程中灌注、劈裂、填充應(yīng)當(dāng)同時(shí)進(jìn)行。隨著復(fù)灌次數(shù)不斷增加，壩體內(nèi)部結(jié)構(gòu)得到擠壓，因此在會(huì)同漿體帷幕一起形成防滲性、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性較高的結(jié)構(gòu)，解決壩體隱患結(jié)構(gòu)，形成防滲帷幕。

2.5 濕陷作用

濕陷作用的產(chǎn)生和壩體的質(zhì)量變化和土壤性質(zhì)的改變有著直接的關(guān)系，這種作用并不會(huì)對(duì)壩體產(chǎn)生負(fù)面的影響，同時(shí)其還能夠有效地增強(qiáng)壩體的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。通常來(lái)說(shuō)濕陷作用就是因?yàn)橛袣埩舻乃诌M(jìn)入到壩體的內(nèi)部，水分又會(huì)跟隨水泥砂漿進(jìn)入到壩體當(dāng)中，所以也會(huì)對(duì)壩體的性質(zhì)產(chǎn)生一定的作用，在一定的程度上減小了應(yīng)力區(qū)域的面積。濕陷作用只會(huì)在灌漿的過(guò)程當(dāng)中產(chǎn)生，灌漿的次數(shù)越多，灌漿的壓力也就隨之增大，濕陷作用也就越明顯。但是當(dāng)灌漿停止之后，濕陷作用的力度也就會(huì)快速變小。

3 工程實(shí)例分析

某水庫(kù)屬小型水庫(kù)為土心墻，土壩上下游邊坡均為1：3。最大壩高18.7m，總庫(kù)容256萬(wàn)立方，庫(kù)容192萬(wàn)立方，灌漿設(shè)計(jì)是在壩體軸線布1排孔，分兩次序施灌廠序孔距為6m，最終孔距3m。根據(jù)壩體隱患和表現(xiàn)病定態(tài)，河槽段孔深最大為20m，即達(dá)到壩體高1304.0m。岸坡段打至沖擊不進(jìn)為止。河槽段漿體厚度為20cm，岸坡段以孔口壓力控制漿液先稀后稠，比重12.4-13.4kN/立方。灌漿孔口壓力，以始灌的啟開(kāi)峰值為根據(jù)要求在時(shí)間允許的情況下盡量增加復(fù)灌次數(shù)。

通過(guò)對(duì)觀測(cè)記錄進(jìn)行分析和總結(jié)，在施工之中孔間劈裂縫灌漿的搭接率在80%以上，局部段位能夠達(dá)到100%以上，在灌漿的時(shí)候平均水泥漿的灌注量約為2.15立方，最大單孔吃漿量為31.8立方，吃漿量大的灌漿孔說(shuō)明其周圍存在較大洞穴。灌漿結(jié)束后隨機(jī)挖深3m、長(zhǎng)3m、寬1.5m的深坑5個(gè)，深坑中劈裂縫由灌漿孔底部貫通到了堤頂裂縫最寬處，達(dá)到了30mm，漿脈清楚，漿液固結(jié)體密實(shí)。

4 結(jié)束語(yǔ)

隨著水利工程施工技術(shù)的不斷完善，對(duì)于原有工程的改造、加固也成為了我國(guó)水利工程施工的重點(diǎn)內(nèi)容。土壩的使用范圍相對(duì)較廣，雖然土壩具有一定優(yōu)勢(shì)，但隨著使用年限的不斷增加，很多土壩已經(jīng)出現(xiàn)病險(xiǎn)問(wèn)題亟待予以加固。劈裂灌漿在土壩加固中的應(yīng)用相對(duì)較為廣泛，這是因其可控性高，施工簡(jiǎn)便，能夠從漿液密度、漿脈質(zhì)量、裂縫擴(kuò)展寬度、方向以及灌漿位置、灌漿量、灌漿壓力等方面對(duì)水利工程施工質(zhì)量進(jìn)行控制。另外劈裂灌漿法投資相對(duì)較小，且加固、防滲效果顯著，使用施工設(shè)備也相對(duì)簡(jiǎn)便，因此在土壩加固工程中得到了廣泛的認(rèn)可。

參考文獻(xiàn)

[1]李大謙.淺談水工混凝土建筑物缺陷修補(bǔ)技術(shù)[J].才智，2011（24）.

[2]徐麗.宜興抽水蓄能電站重力檔墻預(yù)應(yīng)力錨索加固[J].四川水利，2011（3）.

[3]林環(huán)興，吳立東.土壩除險(xiǎn)加固工程的施工質(zhì)量控制[J].中國(guó)農(nóng)村水利水電，2007（4）.