水庫(kù)除險(xiǎn)加固中壩體高壓旋噴技術(shù)的常見(jiàn)問(wèn)題及處理

（福建省三明市尤溪縣洋中鎮(zhèn)水利工作站三明市365100）

水庫(kù)除險(xiǎn)加固中壩體高壓旋噴技術(shù)的常見(jiàn)問(wèn)題及處理

陳曉云

（福建省三明市尤溪縣洋中鎮(zhèn)水利工作站三明市365100）

為了提升水庫(kù)的實(shí)際使用性能，降低維護(hù)與保養(yǎng)難度，文章從壩體高壓旋噴技術(shù)的角度出發(fā)，以水庫(kù)除險(xiǎn)加固為突破口，深入探究壩體高壓旋噴技術(shù)在水庫(kù)除險(xiǎn)加固工作中應(yīng)用的途徑與方法，以期實(shí)現(xiàn)水庫(kù)壩體高壓旋噴技術(shù)在實(shí)踐中的科學(xué)高效應(yīng)用。

水庫(kù)加固壩體高壓旋噴技術(shù)必要性應(yīng)用

1 壩體高壓旋噴技術(shù)原理分析及常見(jiàn)問(wèn)題

對(duì)壩體高壓旋噴技術(shù)原理以及常見(jiàn)問(wèn)題進(jìn)行全面分析，能夠幫助我們?cè)谒畮?kù)除險(xiǎn)加固工作中，明確施工的技術(shù)要點(diǎn)與施工方案的核心要求，在保證水庫(kù)大壩除險(xiǎn)加固工程質(zhì)量的前提下，最大限度地避免加固過(guò)程中可能出現(xiàn)的各類(lèi)問(wèn)題，提升壩體高壓旋噴技術(shù)的應(yīng)用效率，降低大壩維護(hù)與保養(yǎng)的成本。

1.1 壩體高壓旋噴技術(shù)技術(shù)原理

壩體高壓旋噴技術(shù)是指利用工程鉆孔機(jī)等機(jī)械設(shè)備，對(duì)相關(guān)結(jié)構(gòu)進(jìn)行鉆孔操作，在達(dá)到預(yù)定深度后，在鉆孔周?chē)惭b鉆桿桿端用于噴嘴的安放，使用高壓泥漿泵，向鉆孔及其附近的部位進(jìn)行水泥漿的噴射操作，從而實(shí)現(xiàn)除險(xiǎn)加固的目的。進(jìn)入到20世紀(jì)以來(lái)，壩體高壓旋噴技術(shù)作為水工建筑基層結(jié)構(gòu)防滲處理的主要技術(shù)手段，對(duì)于提升水工建筑的防滲能力，減少水流對(duì)水工建筑地基的侵蝕，發(fā)揮著關(guān)鍵性的作用。壩體高壓旋噴技術(shù)在發(fā)展過(guò)程中，由于應(yīng)用場(chǎng)景的不同，發(fā)展出不同的種類(lèi)，根據(jù)工程的實(shí)際需要以及土質(zhì)情況，現(xiàn)階段將壩體高壓旋噴劃分為單管高壓旋噴、雙管高壓旋噴與三管高壓旋噴幾大類(lèi)，在地質(zhì)條件較為復(fù)雜的環(huán)境下，通常使用三管高壓旋噴，在其他環(huán)境中，則多使用單管或者雙管高壓旋噴。正是由于壩體高壓旋噴技術(shù)發(fā)展的多樣性與專(zhuān)業(yè)性，需要我們?cè)谄鋺?yīng)用的過(guò)程中，立足于防滲處理的實(shí)際需求，對(duì)壩體高壓旋噴技術(shù)的種類(lèi)與施工要求進(jìn)行合理選擇。

1.2 壩體高壓旋噴技術(shù)常見(jiàn)問(wèn)題

壩體高壓旋噴技術(shù)使用過(guò)程中可能會(huì)出現(xiàn)斷漿的問(wèn)題，在進(jìn)行壩體高壓旋噴技術(shù)應(yīng)用的過(guò)程中，受到電力中斷、施工機(jī)械故障、運(yùn)輸管道損壞、不當(dāng)操作以及輸送管道阻塞等外界因素的影響，壩體高壓旋噴會(huì)出現(xiàn)突然中斷的情況，造成斷漿出現(xiàn)，對(duì)施工管理與項(xiàng)目進(jìn)度帶來(lái)不利影響。為了有效處理壩體高壓旋噴技術(shù)使用過(guò)程中出現(xiàn)的斷漿問(wèn)題，在實(shí)際的施工過(guò)程中，需要相關(guān)工作人員對(duì)漿液材料的質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格把控，全面了解材料的性能，進(jìn)行材料的科學(xué)存儲(chǔ)與有效配置，保證壩體高壓旋噴材料防滲漏作用的充分發(fā)揮。同時(shí)要組織專(zhuān)門(mén)人員定期對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的各類(lèi)管道進(jìn)行監(jiān)控，一旦發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，及時(shí)進(jìn)行處理，并且在檢修之后，對(duì)壓力表的準(zhǔn)確性進(jìn)行二次判定，將讀數(shù)誤差控制在合理的范圍之內(nèi)，保障管道內(nèi)的壓力環(huán)境符合壩體高壓旋噴技術(shù)的使用需求。針對(duì)壩體高壓旋噴施工中可能出現(xiàn)電力中斷的問(wèn)題，需要我們對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行及時(shí)檢修，提升電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性與可靠性，以此來(lái)推動(dòng)壩體高壓旋噴技術(shù)在防滲項(xiàng)目中的有序使用?？刂茐误w高壓旋噴過(guò)程中漿液的體積與水量，從而將管道內(nèi)的壓力控制在合理的范圍之內(nèi)，避免漏漿的出現(xiàn)。從實(shí)際情況來(lái)看，漿液的流速與管道壓力有著正比例關(guān)系，流速過(guò)快，將會(huì)造成管道內(nèi)壓力水平的提升，因此為了控制管道內(nèi)的壓力值，可以將灌漿速度控制在合理的之內(nèi)（30～400L/min），或者采取加大灌漿漿液濃度的方式，降低管道所受的壓力，實(shí)現(xiàn)漏漿的有效控制。

2 壩體高壓旋噴技術(shù)在水庫(kù)除險(xiǎn)加固處理中所遵循的原則

（1）要遵循科學(xué)性的原則。壩體高壓旋噴技術(shù)在水庫(kù)除險(xiǎn)加固處理工作中要充分體現(xiàn)科學(xué)性的原則，只有從科學(xué)的角度出發(fā)，對(duì)壩體高壓旋噴技術(shù)應(yīng)用的現(xiàn)實(shí)意義、技術(shù)原理以及操作流程，進(jìn)行細(xì)致而全面的考量，才能夠最大限度地滿(mǎn)足水庫(kù)除險(xiǎn)加固處理工作的相關(guān)要求。

（2）要遵循實(shí)用性的原則。由于水庫(kù)除險(xiǎn)加固處理工作大多位于室外，使得壩體高壓旋噴技術(shù)的應(yīng)用環(huán)境較為簡(jiǎn)陋，難以實(shí)現(xiàn)壩體高壓旋噴技術(shù)應(yīng)用方案與相關(guān)技術(shù)的細(xì)致處理與操作。為了適應(yīng)這一現(xiàn)實(shí)狀況，壩體高壓旋噴技術(shù)在進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程中，要盡可能地增加壩體高壓旋噴技術(shù)應(yīng)用方案的容錯(cuò)率，減少外部環(huán)境對(duì)水庫(kù)除險(xiǎn)加固處理壩體高壓旋噴技術(shù)應(yīng)用活動(dòng)的不利影響。

3 壩體高壓旋噴技術(shù)在水庫(kù)除險(xiǎn)加固處理應(yīng)用的途徑與方法

3.1 工程概況

仙嶺水庫(kù)位于閩江流域，屬于亞熱帶季風(fēng)氣候，年平均降水量為1660mm，降水主要集中于6～8月份，水資源處理十分豐富。仙嶺水庫(kù)作為集灌溉與發(fā)電的綜合性水利設(shè)施，于1959年9月進(jìn)行動(dòng)工修建，1960年12月正式竣工，原水壩高度為15m，后為了增加蓄水量，保證下游地區(qū)的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用水，對(duì)主體水壩進(jìn)行加高加厚處理，加固后的仙嶺水庫(kù)迎水坡底部加寬至20m，背水坡底部加寬至30m，集雨面積增加到0.95km2。其后為了保證仙嶺水庫(kù)的實(shí)際使用效果，多次對(duì)其進(jìn)行除險(xiǎn)加固處理，在水庫(kù)上游入水口出建立新的隧道，將隧道的進(jìn)水高程控制在400m的范圍，并設(shè)立0.6m×0.7m的斜拉閘門(mén)，來(lái)分擔(dān)原有涵洞的輸水壓力，對(duì)原有水庫(kù)設(shè)施進(jìn)行除險(xiǎn)加固操作。但是從2014年尤溪縣水利局公布的安全鑒定報(bào)告來(lái)看，仙嶺水庫(kù)存在著較為嚴(yán)重的安全隱患，大壩存在濕坡、壩體滲漏及溢洪道側(cè)墻塌方、閘門(mén)壞損以及防洪能力降低等多方面的問(wèn)題，雖然2007年進(jìn)行集中處理，但隱患依然存在，對(duì)水庫(kù)的穩(wěn)定運(yùn)行以及大壩自身的安全性帶來(lái)嚴(yán)重威脅，因此需要進(jìn)行必要的防滲處理、壩體高壓旋噴的相關(guān)操作和必要的大壩滲透系數(shù)分析。通過(guò)組織技術(shù)人員對(duì)水庫(kù)大壩壓實(shí)填土共進(jìn)行8段注水試驗(yàn)，滲透系數(shù)最大值為2.71×10-4cm/s，滲透系數(shù)最小值為7.49×10-5cm/s，滲透系數(shù)平均值為1.27×10-4cm/s，壩體壓實(shí)填土具弱～中等透水性，總體屬中等透水性以進(jìn)一步提升仙嶺水庫(kù)除險(xiǎn)加固的質(zhì)量與水平，消除大壩存在的安全隱患。

3.2 壩體高壓旋噴技術(shù)應(yīng)用途徑與方式

壩體高壓旋噴技術(shù)在水庫(kù)大壩除險(xiǎn)加固中的應(yīng)用是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，要在分析相關(guān)技術(shù)原理與常見(jiàn)問(wèn)題的基礎(chǔ)上，以科學(xué)性與實(shí)用性原則為指導(dǎo)，從布孔測(cè)量、鉆孔沖洗操作、壓力測(cè)試、壩體高壓旋噴操作、質(zhì)量檢測(cè)以及封孔處理等多個(gè)層面入手，采取多種方式，保證壩體高壓旋噴技術(shù)在水庫(kù)大壩除險(xiǎn)加固中科學(xué)高效應(yīng)用。

3.2.1 布孔測(cè)量

在對(duì)水庫(kù)大壩進(jìn)行壩體高壓旋噴施工之前，需要對(duì)基準(zhǔn)點(diǎn)及布孔軸線(xiàn)位置進(jìn)行確定，對(duì)壩體高壓旋噴技術(shù)的種類(lèi)進(jìn)行選擇，從而最終確定布孔方案，保證壩體高壓旋噴技術(shù)的科學(xué)高效應(yīng)用。在布孔測(cè)量相關(guān)工作開(kāi)展的過(guò)程中，相關(guān)技術(shù)人員要對(duì)水庫(kù)大壩所處的地理位置以及地質(zhì)條件進(jìn)行科學(xué)分析與全面梳理，在此基礎(chǔ)上對(duì)水庫(kù)大壩防滲墻的軸線(xiàn)進(jìn)行確定，將灌漿孔設(shè)置與軸線(xiàn)之上，并對(duì)灌漿孔的深度范圍以及間隔進(jìn)行控制，通常情況下，灌漿孔的深度應(yīng)該控制在（14～ 15）m的范圍之內(nèi)，間距大致為2m。同時(shí)在布孔測(cè)量完成之后，為了方便鉆孔與灌漿操作，需要對(duì)灌漿孔進(jìn)行編號(hào)處理。為了滿(mǎn)足仙嶺水庫(kù)迎水坡409.00m高程進(jìn)行開(kāi)挖1.5m寬的平臺(tái)，開(kāi)挖坡比1∶0.7的施工要求。對(duì)409.00m高程以下壩體采用單管高壓旋噴防滲灌漿，防滲軸線(xiàn)平行于壩軸線(xiàn)方向，旋噴布孔長(zhǎng)57.3m，設(shè)單排孔，樁徑0.6m，灌漿孔距0.55m，通過(guò)這種方式來(lái)保證布孔測(cè)量滿(mǎn)足實(shí)際的除險(xiǎn)加固需求。

3.2.2 鉆孔技術(shù)操作

現(xiàn)階段高壓旋噴施工在鉆孔操作的過(guò)程中，大多使用HP-70、HB-100-II鉆孔機(jī)或以及相關(guān)工藝，其鉆孔孔徑約為130mm，在鉆孔內(nèi)壁進(jìn)行PVC管的安裝，以提升鉆孔整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。為了保證鉆孔的順利進(jìn)行，提高施工效率，鉆孔機(jī)鉆頭一般使用合金鉆頭，在鉆孔的過(guò)程中，要保證鉆孔的深度、鉆孔的傾斜程度應(yīng)符合實(shí)際要求，以保證鉆孔技術(shù)參數(shù)滿(mǎn)足高壓旋噴灌漿的工作要求。

3.2.3 壩體高壓旋噴的質(zhì)量檢測(cè)

（1）對(duì)高壓噴射注漿采用的水泥以及外加劑的種類(lèi)、性能、規(guī)格以及質(zhì)量等進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)時(shí)通常采用抽樣檢測(cè)的方式。

（2）漿體噴射減半所采用的固化料、外加劑的種類(lèi)、性能以及質(zhì)量等必須符合設(shè)計(jì)要求。

（3）高壓旋噴的數(shù)量、布樁形式等都必須符合設(shè)計(jì)要求，檢驗(yàn)方法采用尺量、觀(guān)察等，檢驗(yàn)數(shù)量由監(jiān)理單位和施工單位共同進(jìn)行確定。

（4）在高壓旋噴施工過(guò)程中需要根據(jù)地質(zhì)狀況進(jìn)行施工，監(jiān)理單位按照20%平行檢驗(yàn)量確定檢驗(yàn)數(shù)量，并做好施工和檢驗(yàn)記錄。

（5）對(duì)注漿的流量、注漿泵壓力、鉆桿的轉(zhuǎn)速以及提升速度等進(jìn)行檢查，保證期符合相關(guān)工藝要求。

（6）對(duì)高壓旋噴的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度、均勻性以及完整性進(jìn)行檢查，檢查總數(shù)為2%，并且數(shù)量必須超過(guò)3根。

（7）當(dāng)高壓旋噴施工完成28天后，還應(yīng)該有監(jiān)理單位在樁徑方向1/4位置進(jìn)行鉆芯取樣檢測(cè)，檢驗(yàn)期均勻性和完整性。技術(shù)人員對(duì)造成土層不反漿的原因進(jìn)行科學(xué)分析，并采取合適的處理方案，如增加高壓旋噴灌漿的灌漿壓力、提升漿液比重等方式，在進(jìn)行必要的應(yīng)對(duì)處理之后，要進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)，保證問(wèn)題的有效解決。在這一過(guò)程中為了保證高壓旋噴灌漿施工的有序進(jìn)行，需要對(duì)鉆孔內(nèi)漿液的流暢程度進(jìn)行檢測(cè)，以保證灌漿工作的流暢性，從而有效保證水庫(kù)除險(xiǎn)加固工作的質(zhì)量與水平。

2017－02－28）

陳曉云（1978-），女，福建尤溪人，大學(xué)本科，工程師，研究方向：水利水電工程。