膏狀灌漿技術(shù)在封過(guò)水庫(kù)防滲工程的運(yùn)用

【摘要】封過(guò)水庫(kù)大壩為瀝青混凝土面板堆石壩，運(yùn)行多年后面板老化龜裂，導(dǎo)致壩體滲漏嚴(yán)重。除險(xiǎn)加固時(shí)壩體采用可控性較好的膏狀漿液進(jìn)行灌漿防滲，解決了在大孔隙堆石體中灌漿不易控制漿液流向和漿液耗量的難題。

【關(guān)鍵詞】大壩；防滲；膏狀漿液；灌漿

1、緒言

封過(guò)水庫(kù)位于云南省祿勸縣湯郎鄉(xiāng)卡西井村，工程始建于1977年，1980完工，總庫(kù)容1056萬(wàn)m3，為中型水利工程。大壩壩型為瀝青混凝土面板堆石壩，壩頂溢流。據(jù)觀測(cè)，蓄水后壩腳靠左岸山體有多處滲漏出水點(diǎn)，滲漏量與庫(kù)水位關(guān)系密切，流量20～120L/s。為確保大壩自身安全和水庫(kù)效益正常發(fā)揮，2008年年底至2009年對(duì)水庫(kù)樞紐工程進(jìn)行除險(xiǎn)加固。其中大壩防滲采用膏狀漿液進(jìn)行灌漿，取得了較好的防滲效果，徹底解決了大壩滲漏問(wèn)題。

2、大壩防滲設(shè)計(jì)

2.1壩體質(zhì)量評(píng)價(jià)

大壩壩體筑壩材料為紫紅色細(xì)砂巖、泥質(zhì)粉砂巖及青灰色砂巖的塊石，石料組成大致為：紫紅色細(xì)砂巖占45～55%，青灰色砂巖占40%，紫紅色泥質(zhì)粉砂巖占5%。塊徑大致為20～40cm占20%左右，40～60cm占60%左右，60～75cm占20%左右。其中約有5%左右的塊石為強(qiáng)～弱風(fēng)化，95%左右的塊石為弱風(fēng)化，堆石體天然密度平均值為1.82g/cm3，孔隙率平均值為27.8%。雖然筑壩石料的力學(xué)強(qiáng)度較高，抗風(fēng)化能力也較強(qiáng)，但由于大塊徑石料比例偏高，加之施工質(zhì)量較差，致使孔隙率過(guò)大，天然容重偏低。

2.2大壩防滲方案比選

大壩存在的主要問(wèn)題一是防滲面板瀝青混凝土老化、開(kāi)裂，抗?jié)B能力差；二是壩體孔隙率大，針對(duì)解決防滲問(wèn)題，進(jìn)行了混凝土面板防滲、纖維噴射混凝土防滲、防滲墻、膏狀漿液灌漿4種方案比較。

（1）混凝土面板防滲

該方案是在大壩上游澆筑趾板及面板，由于壩前泥砂厚度已達(dá)10m，無(wú)法進(jìn)行開(kāi)挖，不具可行性。

（2）纖維噴射混凝土防滲

該方案是在原面板和漿砌石墊層上設(shè)置錨桿，先噴一層20cm厚的C25混凝土作墊層，再噴20cm厚的C30聚丙烯纖維混凝土作防滲層。但由于壩前淤積層無(wú)法挖除，不能形成封閉完整的防滲系統(tǒng)，不具可行性。

（3）混凝土防滲墻

就成墻工藝而言，該方案是可行的，而且效果很好。但該方案需要較大的工作面，必須進(jìn)行降壩和恢復(fù)作業(yè)，工期長(zhǎng)，隱患多，因此只能作為備選方案，在不得已的情況下采用。

（4）膏狀漿液灌漿

該方案的機(jī)理是在孔隙率較大的堆石體內(nèi)灌注膏狀漿液，以形成防滲帷幕。該方案的核心特點(diǎn)是原位加固，對(duì)工作面要求較低，不需要降壩等工序。對(duì)于封過(guò)水庫(kù)而言，膏狀漿液灌漿方案可保證在大壩正常運(yùn)行的情況下組織實(shí)施，能與壩基、壩肩帷幕灌漿共同形成封閉的防滲系統(tǒng)，具有較大的優(yōu)越性，因此，推薦其作為防滲方案。

2.3防滲設(shè)計(jì)和材料選擇

膏狀漿液灌漿排數(shù)為3排，排距0.8m，孔距1.0m。壩基和壩肩防滲采用常規(guī)帷幕灌漿，為單排孔，帷幕軸線與大壩膏狀穩(wěn)定漿液灌漿方案中間排重合，孔距與壩體灌漿孔統(tǒng)一，為1.0m。防滲標(biāo)準(zhǔn)按灌后q≤5Lu進(jìn)行控制和檢測(cè)。

2.3.1膏狀漿液的特點(diǎn)和分類(lèi)

在《水工建筑物水泥灌漿施工技術(shù)規(guī)范》（DL/T5148-2012）和其他文獻(xiàn)中，多以屈服強(qiáng)度作為水泥膏漿的特征，即漿液的屈服強(qiáng)度大于一定數(shù)值（如20Pa、50Pa甚至100Pa）時(shí)，稱(chēng)其為膏狀漿液或者簡(jiǎn)稱(chēng)為膏漿。

實(shí)際工程中，只要漿液在漏斗中呈滴流狀態(tài)，下部形成牙膏狀堆積，就可以認(rèn)為它是膏漿，膏漿的粘度可以從堆積狀況獲得直觀判定，不需要、也不必理會(huì)漿液的屈服強(qiáng)度和塑性粘度。

膏狀漿液的主要特點(diǎn)是整體性較好、屈服強(qiáng)度大，同樣條件下，其擴(kuò)散范圍比普通水泥漿小，因此適用于寬大裂隙或孔隙的灌漿。但是，膏狀漿液的主要問(wèn)題有抗水性較差、制漿工藝比較復(fù)雜，因此需要與普通水泥漿組合使用，形成統(tǒng)一的防滲體系，保證總體防滲效果。

在工程實(shí)踐中，膏漿可分為四類(lèi)，即普通水泥膏漿、快凝型膏漿、高觸變抗水膏漿和快凝型高觸變抗水膏漿四類(lèi)。

在本工程中，由于大壩滲流的流速不高，結(jié)合以往工程實(shí)例，決定采用普通水泥膏漿，即以普通水泥為基材，加入其他輔材而制成。

2.3.2普通水泥膏漿的材料構(gòu)成

普通水泥膏漿由以下幾種主要成分組成：

（1）普通水泥；

（2）水；

（3）膨潤(rùn)土、粉煤灰、粘土等；

（4）外加劑，主要是減水劑、有時(shí)也包括膨脹劑等。

2.3.3普通水泥膏漿的配比類(lèi)別

普通膏漿可分為以下幾類(lèi)：

（1）純水泥膏漿，水灰比0.42～0.47：1；

（2）水泥～膨潤(rùn)土膏漿，水灰比0.5～0.8：1，膨潤(rùn)土加量5～15%，外加劑適量；

（3）水泥～粉煤灰～其他摻合料膏漿，水灰比0.5～0.8：1，粉煤灰10～40%，其他摻合料和外加劑適量；

（4）水泥～粘土膏漿，水灰比0.5～0.8：1，粘土加量5～15%，外加劑適量；

（5）水泥～其他摻合料膏漿，如水泥～硅灰膏漿等，水灰比0.5～0.6：1，硅灰10～15%，外加劑適量；

（6）復(fù)合膏漿，水泥和其他至少兩種摻合料混合而成的膏漿。

3、膏狀穩(wěn)定漿液灌漿施工

3.1漿液配比試驗(yàn)

灌漿試驗(yàn)過(guò)程中，根據(jù)上述原則，結(jié)合工程特點(diǎn)，對(duì)漿液配比進(jìn)行了試驗(yàn)，最終確定的漿液配比系列，典型配比見(jiàn)表3-1。

值得一提的是，本配比中加入了少量細(xì)砂，在膏狀漿液灌漿方面實(shí)現(xiàn)了新突破。

試驗(yàn)成果表明，該配比的膏漿具有良好的工作性能，且抗壓強(qiáng)度在7MPa以上，密實(shí)度較高，總體效果較好，滿足工程需要。

3.2灌漿效果

經(jīng)灌漿試驗(yàn)驗(yàn)證，生產(chǎn)灌漿按設(shè)計(jì)提出的3排布置，孔距1.0m，共完成膏狀灌漿3960m。灌后，取芯檢查，漿液與堆石膠結(jié)密實(shí)，壓水試驗(yàn)透水率為0.64～4.92Lu，全部滿足不大于5Lu的要求，合格率100%。

4、結(jié)論

（1）工程除險(xiǎn)加固后，庫(kù)水位在正常蓄水位時(shí)，經(jīng)觀測(cè)滲漏量為5.37L/s，與除險(xiǎn)加固前滲漏量20～120L/s相比，滲漏量大幅度減小，達(dá)到了除險(xiǎn)加固目的。同時(shí)對(duì)大壩進(jìn)行監(jiān)測(cè)，未發(fā)現(xiàn)大壩產(chǎn)生裂縫和位移變形，浸潤(rùn)線符合設(shè)計(jì)要求。工程投運(yùn)多年來(lái)運(yùn)行正常，工程質(zhì)量滿足設(shè)計(jì)要求。

（2）本工程所用的膏狀漿液中加入了少量細(xì)砂，提高了灌漿效果，有一定的借鑒意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]梁堅(jiān)，歐陽(yáng)幸，張志堅(jiān)等. 云南省昆明市祿勸縣封過(guò)水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程初步設(shè)計(jì)報(bào)告[R]. 昆明市水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，2007年12月.