高噴灌漿技術(shù)在病險水庫壩體滲漏中的補救應(yīng)用探討

鐘建偉

(江西省南昌市水利規(guī)劃設(shè)計院，南昌330009)

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高噴灌漿技術(shù)在病險水庫壩體滲漏中的補救應(yīng)用探討

鐘建偉

(江西省南昌市水利規(guī)劃設(shè)計院，南昌330009)

高壓噴射灌漿是一種采用高壓水或高壓漿液形成高速噴射流束,沖擊、切割、破碎地層土體，并以水泥基質(zhì)漿液充填、摻混其中，形成樁柱或板墻狀的凝結(jié)體，用以提高地基防滲或承載能力的施工技術(shù)。本文針對甘竹水庫在壩身做黏土防滲心墻過程中發(fā)現(xiàn)有埋石，影響施工及防滲效果，綜合考慮采用高壓噴射灌漿技術(shù)在相應(yīng)位置進行補救，截斷滲流，消除隱患，從而保證大壩安全。文章對高噴防滲墻在甘竹水庫的補救應(yīng)用效果進行分析，闡述了采用高噴防滲墻截滲是解決壩體滲漏的有效方法。

高噴灌漿；病險水庫；滲漏；補救應(yīng)用

0 引 言

我國有部分水庫修建的時間比較久遠，因當時勘察、設(shè)計及施工技術(shù)等不完善，工程中存在著較多安全缺陷，加之在運用過程中管理不善，導(dǎo)致很多水庫在經(jīng)過多年的使用后出現(xiàn)了不同程度的安全隱患。水庫的安全直接關(guān)系到下游人民群眾的財產(chǎn)和人身安全，為確保水庫的安全，應(yīng)對病險水庫工程采取科學(xué)合理的除險加固措施，從而使水庫能夠安全可靠的運行，充分發(fā)揮水庫工程的效益，確保人民群眾生命財產(chǎn)的安全。

1 工程概況

南昌市新建區(qū)甘竹水庫為小(1)型病險水庫，庫區(qū)控制流域面積2.39km2，總庫容160×104m3，大壩為均質(zhì)土壩，壩頂高程為64.73～65.1m，最大壩高16.0m，壩頂寬4.8-5.3m，壩頂長246m。本工程等別為IV等小(1)水利工程。根據(jù)本工程等別，確定永久建筑物的主要建筑物級別為4級，次要建筑物級別為5級，臨時建筑物為5級。依據(jù)(GB50201—94)《防洪標準》，設(shè)計洪水標準為30a一遇，校核洪水標準為300a一遇。

2 水庫病險現(xiàn)象

大壩始建于1965年，施工前未進行地勘工作，沒有完整的設(shè)計圖紙，無技術(shù)人員，施工時只是把樹林、草皮簡單清除，對樹根、獸洞、蛇洞、蟻穴以及表層土均未清除，植物根系腐爛可能形成空洞，成為滲漏通道。壩基粗砂、礫砂層未作截滲處理，大壩清基不徹底。由于壩體碾壓質(zhì)量遠遠達不到設(shè)計要求，興建和加固過程中均沒有嚴格清基，壩身填土土料質(zhì)量不符合要求，導(dǎo)致滲漏嚴重；大壩發(fā)生不均勻沉降，且上、下游面雜草叢生；上游壩面為塊石護坡，護坡多處架空及翻動，風(fēng)化、沖刷較為嚴重，塊石塊徑較??；底部未見墊層。大壩下游坡坡面雜草叢生，局部有塌坡；下游坡壩腳局部設(shè)有貼坡排水，但運行多年，風(fēng)化嚴重，排水效果差，從而導(dǎo)致壩址有沿線多處滲漏現(xiàn)象，終年不斷，形成一片沼澤地，靠右壩肩壩址處有兩處滲漏逸出點。左壩肩附近有小塊面積的坍塌，不利于大壩的穩(wěn)定[1]。

3 大壩防滲處理

3.1 大壩防滲方案

根據(jù)大壩地質(zhì)勘察資料及滲流計算成果分析大壩壩體及右壩肩均需進行防滲處理。大壩防滲措施可采用水平防滲、垂直防滲、下游排滲減壓或幾種措施同時采用[2]。考慮到庫區(qū)已蓄水運行多年，上游鋪蓋方案需放空水庫，施工工期較長，施工受季節(jié)限制，且不能完全解決壩體滲漏及滲透破壞問題，故不予考慮。下游排滲減壓方案管理難度大，維護費用高，也不予采用。根據(jù)本工程地質(zhì)條件和目前比較成熟且應(yīng)用較廣泛的垂直防治技術(shù)的適用性，本次加固設(shè)計防滲處理采用沖抓套井回填黏土心墻[3]。

沖抓套井回填黏土心墻頂高程63.40m，設(shè)計墻厚采用0.8m。根據(jù)滲流計算結(jié)果，黏土心墻最大滲透坡降Jmax=3.68<[J]=6-8，墻厚滿足設(shè)計要求。根據(jù)心墻厚度=0.8m的要求，套井排數(shù)擬定為1排，排距0.8m，孔距0.755m，造孔直徑1.1m。

3.2 大壩補救措施

在施工單位按設(shè)計方案進行沖抓套井黏土心墻施工過程中，發(fā)現(xiàn)在大壩樁號0+082—0+086處，有三個連續(xù)心墻孔施工至高程53.6m、54.2 m、54.3 m(孔深9.8m、9.2m、9.1m)時，遇到埋石，塊徑為2.5m左右，無法用沖抓設(shè)備處理，而原設(shè)計這三個孔的心墻底高程為51.16m-51.5m；樁號0+103.435、0+160.06、0+188.75三個孔分別施工至高程51.6m、51.8m、55.7m(孔深11.8m、11.6m、7.7m)時，出現(xiàn)了類似的情況，原設(shè)計心墻底高程分別為50.04m、50.07m、55.7m。

現(xiàn)狀的問題為：樁號0+065-0+075、0+160-0+180出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象，樁號0+070和0+170出現(xiàn)二個集中滲漏點。兩點均為老滲漏點。

初步判定，在埋石位置存在滲流通道，大壩黏土防滲墻未能完全封閉?？紤]到埋石的直徑較大，且分布不均，經(jīng)過綜合分析，考慮擬在距沖抓套井黏土心墻中心線1.5m處(靠上游坡)，設(shè)置兩段高噴灌漿防滲墻，使大壩整個防滲墻封閉。

高噴灌漿板墻施工技術(shù)要求:

1)高噴灌漿孔孔距為1.2m，分二序孔施工，先施工一序孔，后施工二序孔，第一序孔與第二孔需相隔時間5d以上。

2)高噴灌漿造孔一般用XF100型鉆機，回旋鉆進泥漿護壁(泥漿比重應(yīng)大于1.2)，鉆孔直徑為127mm。

3)大壩高噴灌漿施工前，必須先進行現(xiàn)場試驗，以校核設(shè)計有關(guān)的技術(shù)參數(shù)是否與實際相符，最終確定具體施工工藝和各種施工技術(shù)參數(shù)，制定有關(guān)的施工規(guī)程等。

4)本工程高噴鉆孔的偏斜率應(yīng)控制在以下范圍見表1：

表1 高噴鉆孔最大允評偏斜率

5)高噴灌漿采用純水泥漿灌注，水泥采用P.O42.5普通硅酸鹽水泥，漿液比重1.6T/m3，孔口回漿比重應(yīng)<1.2T/m3。

6)高噴灌漿方式采用三管法，采用高壓擺噴灌漿，高噴灌漿鉆孔平面布置圖見圖1。

圖1 高噴灌漿鉆孔平面布置圖

7)高噴灌漿上升至設(shè)計高程后，將高壓水泵及空壓機關(guān)閉，提升噴桿，連續(xù)或間斷地向孔內(nèi)靜壓灌注水泥漿，直至孔內(nèi)混合液凝固不再淅水下沉為止，向孔內(nèi)進行靜壓灌漿時間一般為2～24h，靜壓灌漿漿液比重應(yīng)>1.6T/m3。

8)高噴灌漿應(yīng)保持連續(xù)性，要求高噴灌漿中斷時間不能長于30min，且恢復(fù)灌漿時，噴桿應(yīng)放到中斷灌漿處以下50cm進行重復(fù)灌漿，再繼續(xù)上提。

9)高噴灌漿防滲墻質(zhì)量檢查采用圍井法進行注水和壓水試驗，要求至少左右岸各有一個圍井。

單排“高壓擺噴”防滲板墻及檢查井布置示意圖見圖2，施工現(xiàn)狀圖見圖3

圖2 單排“高壓擺噴”防滲板墻及檢查井布置示意圖

圖3 施工現(xiàn)狀圖

3.3 防滲效果

施工完畢后對水庫現(xiàn)狀滲漏處進行現(xiàn)場檢查，即未發(fā)現(xiàn)滲水現(xiàn)象，也未發(fā)現(xiàn)新的滲漏位置；經(jīng)過竣工驗收以及一個周期蓄水檢驗工作，仍然未發(fā)現(xiàn)滲水現(xiàn)象，證明高噴補救效果令人滿意；連續(xù)對滲漏處近五年的跟蹤觀察，據(jù)現(xiàn)場水管站有關(guān)工作人員介紹，效果顯著，取得了良好的社會及經(jīng)濟效益。

4 結(jié) 語

本文以南昌市新建區(qū)甘竹水庫工程為研究對象，通過對沖抓套井回填黏土心墻與高噴灌漿配合使用，既可以利用黏土心墻價格低廉、施工方便的特點，與可以發(fā)揮高噴灌漿耐久性長，防滲效果好的優(yōu)勢，對有特殊情況大壩壩身滲漏具有顯著的作用，值得其它工程采用。

[1]代喬忠.高壓旋噴灌漿在某水庫土壩防滲加固中的應(yīng)用[J].人民珠江，2009(01):37-38，55.

[2]徐有前.高壓噴射灌漿技術(shù)在病險壩防滲加固中應(yīng)用及施工質(zhì)量控制措施的研究[D].合肥：合肥工業(yè)大學(xué)，2003.

[3]汪勇.高壓噴射灌漿技術(shù)在壩基防滲處理中應(yīng)用研究[D].南京：河海大學(xué)，2006

2016-08-21

鐘建偉(1979-)，男，江西萬載人，工程師。

1007-7596(2016)09-0120-03

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