集中大漏水問(wèn)題的倒灌處理方法分析

宋立生

摘 要：在工程實(shí)踐中，集中大漏水問(wèn)題的處理是一個(gè)難題。往往制約著工程灌漿處理的總體效果，使工程不能發(fā)揮應(yīng)有的作用。文章結(jié)合工程實(shí)際，對(duì)集中大漏水問(wèn)題進(jìn)行分析探討。提出一個(gè)新的處理方法——倒灌法。并對(duì)集中大漏水產(chǎn)生的原因，以及倒灌法提出的依據(jù)、可行性，現(xiàn)場(chǎng)具體實(shí)施的工藝、效果等進(jìn)行深入的探討。

關(guān)鍵詞：倒灌；處理方法；集中大漏水；小募舍水庫(kù)

中圖分類號(hào)：TV697.3 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2019）04-0129-03

Abstract： In engineering practice， it is a difficult problem to deal with the problem of centralized large leakage. It is often restricting the overall effect of grouting treatment， so that the project can not play its due role. Combined with the engineering practice， this paper analyzes and discusses the problem of concentrated big leakage. A new treatment method， reverse irrigation method， is proposed in this paper. And the causes of the concentration of large leakage， as well as the basis put forward by the method of reverse irrigation， feasibility， site specific implementation of the process， and the effect are given in-depth discussion.

Keywords： reverse irrigation； treatment method； concentrated large leakage； Xiaomushe Reservoir

常規(guī)的方法，對(duì)集中大漏水問(wèn)題的處理往往難于奏效，事倍功半。或者根本就起不了作用，人力物力白白浪費(fèi)。究其原因：一是對(duì)集中大漏水問(wèn)題產(chǎn)生的原因搞不太清楚；二是處理方法不當(dāng)。盲目、想當(dāng)然地進(jìn)行，其結(jié)果不理想是必然的。這里對(duì)一個(gè)具體的處理個(gè)案進(jìn)行總結(jié)分析。希望能在該方面問(wèn)題的處理上起到一個(gè)積極的引導(dǎo)作用。

1 工程概況

小募舍水庫(kù)為一小（一）型水庫(kù)，庫(kù)容231.00萬(wàn)m3，壩高23.50m。多年來(lái)，其壩身中涵、低涵、輸水隧洞、壩基和壩肩都存在嚴(yán)重的滲漏問(wèn)題。以致水庫(kù)不能正常運(yùn)行，只能蓄水到130.00萬(wàn)m3。下游1.30萬(wàn)居民和7100.00畝農(nóng)田嚴(yán)重缺水。其漏水最嚴(yán)重要數(shù)輸水隧洞底板的集中漏水了。據(jù)多年的觀測(cè)資料，當(dāng)庫(kù)容74.00萬(wàn)m3時(shí)，其漏水量為16.90L/s；當(dāng)庫(kù)容為130.00萬(wàn)m3時(shí)，其漏水量為30.00L/s；死庫(kù)容時(shí)，其漏水量不小于5.00L/s。問(wèn)題十分嚴(yán)重。

輸水隧洞全長(zhǎng)130.00m，高1.80m，寬1.40m，馬蹄形頂拱和底板用混凝土襯砌，厚0.20m，側(cè)墻為毛石支砌，厚0.70m。洞身全部潮濕，集中股狀漏水有20余處，特別底板的集中漏水，使隧洞基礎(chǔ)承受較大的浮托力。據(jù)資料記載：該處初被水壓力壓穿時(shí)，洞內(nèi)沖出砂子不少于5.0m3。其漏水直接受庫(kù)水影響。

2 針對(duì)底板集中漏水已進(jìn)行的處理情況簡(jiǎn)述

2.1 第一次處理

首先是從洞內(nèi)閘門(mén)以下部分進(jìn)行回填、固結(jié)灌漿，用去水泥500.00t。側(cè)墻和拱頂漏水取得了一定效果，底板的集中漏水沒(méi)有任何效果。

2.2 第二次處理

由于從洞內(nèi)處理未獲得預(yù)期效果，便又考慮從地面布孔，采用帷幕灌漿來(lái)對(duì)其底板的集中漏水進(jìn)行截堵。具體方案是設(shè)兩排孔，每排9個(gè)孔，排距2.0m，孔距3.0m。上游排為主帷幕，位于壩軸線延長(zhǎng)線上；下游排為副帷幕。鉆孔布置在帷幕線上以洞軸線為中心，向兩邊延伸，且兩邊孔數(shù)相等，上下游鉆孔呈梅花形布置。孔深以深入隧洞底板以下完整基巖5.0m為準(zhǔn)。根據(jù)帷幕布置情況，測(cè)得主帷幕距底板集中漏水點(diǎn)水平距離為25.0m，距閘門(mén)49.0m，底板集中漏水點(diǎn)距隧洞出口48.0m。經(jīng)對(duì)上游排1、2、3、5、7、9等6個(gè)孔施工，1、3、5、9號(hào)孔已全部結(jié)束，2、7號(hào)孔已完成上部18.0m；下游排孔只剩4、6、8號(hào)3個(gè)。共耗去水泥300.0t，未取得任何效果，便停止了施工。在后期的施工過(guò)程中，上游排4、7、8號(hào)孔灌漿均從底板的集中漏水點(diǎn)冒漿。經(jīng)采取加砂、摻速凝劑等措施均無(wú)效，漏水沒(méi)有任何減少。并且，由于耗漿量太大又不見(jiàn)效，便采取停歇灌漿，待凝后掃孔復(fù)灌，各孔均不進(jìn)漿，出水點(diǎn)也不再冒漿。說(shuō)明各孔均未直接揭穿漏水通道。

3 分析該工程集中大漏水產(chǎn)生的原因

從幾次處理的情況看，采用常規(guī)辦法灌漿，對(duì)輸水隧洞集中漏水已難于奏效。因此，必須對(duì)其漏水產(chǎn)生的原因進(jìn)行認(rèn)真分析，以期找到一個(gè)更好的處理方案。

首先，小募舍水庫(kù)大壩建于中三迭統(tǒng)個(gè)舊組（T2gb）地層之上，地層巖性為石灰?guī)r、砂頁(yè)巖，二者呈互層產(chǎn)出，且灰?guī)r占多部分。因此，巖溶發(fā)育是產(chǎn)生漏水通道的主要原因。而以下原因又促使該部位產(chǎn)生更大的集中漏水通道。（1）洞軸線位置正好是在石灰?guī)r與砂頁(yè)巖接觸帶上，地下水交替作用強(qiáng)烈，進(jìn)一步強(qiáng)化了石灰?guī)r部分的溶蝕作用。（2）洞軸線兩側(cè)巖層產(chǎn)狀不一致，左側(cè)靠山邊巖層傾角為60度，右側(cè)靠壩體部位傾角平緩為15度。說(shuō)明該部位巖層曾受到強(qiáng)烈擠壓作用，所以，巖層很破碎，更有利于水的侵蝕作用，可溶成分更容易被帶走。由于隧洞軸線正好位于這樣一個(gè)接觸帶、破碎帶之上，隧洞底板靠出口段以下巖層已較完整，加之隧洞底板混凝土的阻水作用，地下水不能向下游運(yùn)行，被阻隔在隧洞底板中部及上游之下伏破碎巖層之內(nèi)。水庫(kù)建成蓄水后，庫(kù)水進(jìn)入并作用于該部位地層，長(zhǎng)期的靜水、動(dòng)水作用，加之溶蝕作用，巖層已由破碎變成了散粒狀、泥沙狀。遇上隧洞底板混凝土在澆筑過(guò)程中存在質(zhì)量薄弱點(diǎn)，隧洞底板集中漏水點(diǎn)是底板混凝土耐壓最薄弱的點(diǎn)。所以，在庫(kù)水所施加的壓力大于該點(diǎn)混凝土的承受力時(shí)，該點(diǎn)底板混凝土就被壓穿。滲漏水流帶出大量泥砂，在短時(shí)間內(nèi)就把隧洞底板掏空，形成一個(gè)大的集中漏水通道。并且，在死庫(kù)容時(shí)該點(diǎn)仍有相當(dāng)?shù)穆┧?，說(shuō)明集中漏水通道進(jìn)口及出水點(diǎn)均低于低涵輸水隧洞進(jìn)口底板。

4 新的處理方案——倒灌

4.1 倒灌方案的提出

對(duì)于水工建筑物滲漏的處理，一慣堅(jiān)持的原則是上堵下排。該工程前期方案一直采用的是上游截堵措施，就是遵循的這個(gè)原則。上堵下排的結(jié)合應(yīng)用，以及根據(jù)具體情況獨(dú)立采用上堵或者是下排措施，已成了該領(lǐng)域的經(jīng)典方案、方法。多少年來(lái)沒(méi)有什么異議，更沒(méi)有違背這一原則的案例?？墒?，這里確實(shí)遇到了困難，在使用這一經(jīng)典方法的時(shí)侯屢次失敗。耗去了大量的人力物力仍不見(jiàn)任何效果。這時(shí)，就不得不思考了：（1）能不能找到一種既方便又可行的方法，以消耗最少的人力物力獲得最好的效果呢？（2）按原方案繼續(xù)加密孔施工下去，也許會(huì)獲得更好的效果，但不知還要花費(fèi)多少人力物力，不可想象。（3）此問(wèn)題若解決不好，沒(méi)法向有關(guān)部門(mén)交代，更沒(méi)法向受益區(qū)人民交代。（4）回想以往的經(jīng)歷，一個(gè)很有幫助的情況浮現(xiàn)出來(lái)，即經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)在灌漿過(guò)程中向上游冒漿的現(xiàn)象，哪怕是高水位的時(shí)侯也會(huì)出現(xiàn)。這就是灌漿漿液自下向上反方向作用的真實(shí)情況。它不同于設(shè)計(jì)的擴(kuò)散半徑內(nèi)灌漿的情況，它是漿液克服一定的壓力，沿著一定的通道運(yùn)行了很遠(yuǎn)的距離。若沒(méi)有特定的通道，漿液不可能運(yùn)行這么遠(yuǎn)。（5）一個(gè)新的切實(shí)可行的方法是必需的。

4.2 倒灌方案的可行性

一種有悖于常規(guī)原則的方案、方法的采用，要慎之又慎。要對(duì)其可操作性、有效性、安全性等，也就是其可行性進(jìn)行認(rèn)真分析，確實(shí)可行后才能付諸實(shí)施。該工程從以下幾個(gè)方面來(lái)討論方案的可行性。

（1）漏水通道發(fā)育于建筑物基礎(chǔ)，因基礎(chǔ)承受力強(qiáng)，在灌漿過(guò)程中不致于使通道壁垮塌而產(chǎn)生阻塞，這樣漿液才能流得更遠(yuǎn)。

（2）漏水點(diǎn)距帷幕線不遠(yuǎn)，只有22.00m，并且漏水通道相對(duì)較大，這樣，所灌漿液要越過(guò)帷幕線達(dá)到上游，且于帷幕形成一個(gè)防滲整體是有把握的。

（3）通道集中，灌漿時(shí)可盡量把漿液送得更遠(yuǎn)，越遠(yuǎn)越好，最好能把漿液壓到漏水通道進(jìn)口，若從庫(kù)內(nèi)冒漿便可以確定。這樣，漏水通道上游不會(huì)留出空隙，不致于在以后的水庫(kù)蓄水過(guò)程中產(chǎn)生潛蝕作用，有利于隧洞安全，不致于產(chǎn)生新的問(wèn)題。

（4）只要在灌漿過(guò)程中能大量壓入漿液，以及隧洞底板不被壓穿，灌漿就能取得滿意的效果。

（5）由于隧洞底板混凝土本身就有質(zhì)量缺陷，所以才會(huì)被庫(kù)水壓穿。另外，隧洞側(cè)墻由毛石支砌，已年久老化，承受力已很低。為了安全起見(jiàn)，灌漿前對(duì)漏水點(diǎn)上游隧洞底板和側(cè)墻進(jìn)行加固，具體地說(shuō)是采用木支撐。

（6）灌漿機(jī)械安放在左壩肩地面，可有效的利用漿液的自重壓力，減少機(jī)械施壓，從而保證機(jī)械能正常運(yùn)行，不致于由于機(jī)械故障而影響灌漿質(zhì)量。

（7）漏水點(diǎn)集中，且周圍又有底板混凝土保護(hù)，有利于埋設(shè)定向管，安裝孔口封閉器，在操作方面，灌漿容易實(shí)現(xiàn)。

5 灌漿

5.1 現(xiàn)場(chǎng)灌漿需要把握的要點(diǎn)

由于該工程灌漿的特殊性，現(xiàn)場(chǎng)操作需要把握以下要點(diǎn)：（1）沒(méi)摻速凝劑，以便讓漿液流得更遠(yuǎn)，最好是把整個(gè)通道的空隙都填滿、填實(shí)。（2）沒(méi)有摻砂，固然摻砂可以節(jié)約水泥用量，降低工程成本，同時(shí)還可以提高漿液強(qiáng)度。但摻砂后，阻力加大，漿液輸送困難，容易造成管路阻塞或機(jī)械事故，反而對(duì)灌漿不利。（3）不摻粘土，以便保證漿液固結(jié)后有足夠的強(qiáng)度，并且能耐久。（4）要將灌漿材料一次性準(zhǔn)備充分，以便一次性灌好，因?yàn)椋荒芡Ｐ?，一旦停歇或中途因故停灌，就極有可能半途而廢，達(dá)不到預(yù)期目的。（5）機(jī)械、管路、孔口設(shè)施都必須做到完好無(wú)損，在灌漿過(guò)程中不能出現(xiàn)任何故障礙，必需保證灌漿順利進(jìn)行。（6）灌漿時(shí)要盡量加壓，以便能讓漿液流得更遠(yuǎn)，同時(shí)在水壓和漿壓的共同作用下，才能使?jié){液充填飽、滿、實(shí)。（7）因?yàn)榇祟惞酀{必須一鼓作氣，一次成功。不能中途停歇，更不可能復(fù)灌。所以，各方面都必需準(zhǔn)備充分，做到萬(wàn)無(wú)一失，才能進(jìn)行灌漿。

5.2 現(xiàn)場(chǎng)灌漿具體操作

（1）首先將庫(kù)水盡量放到最低，這樣比較有利于灌漿。（2）將漏水點(diǎn)以上低涵輸水隧洞底板和側(cè)墻用木支撐進(jìn)行有效加固，以保證隧洞安全和灌漿質(zhì)量。（3）進(jìn)行漏水點(diǎn)灌漿前清理。將漏水點(diǎn)沿著來(lái)水方向掏空，以便埋設(shè)定向管。掏挖時(shí)注意要盡量深，以便埋更長(zhǎng)的定向管，同時(shí)也才能將定向管固定得更穩(wěn)。也要注意不要將空間掏挖得太大，大了反而不利于固定定向管。（4）定向管埋設(shè)。用一根1.0m長(zhǎng)的鋼管，直徑108mm，一端有絲扣。將無(wú)絲扣的一端朝向洞內(nèi)，向來(lái)水方向置入，有絲扣端向外，整個(gè)管子向下游傾斜約45度，管子外懸部分約0.30m。然后，管子周圍用石塊塞緊，以便把管子固定穩(wěn)。再用舊棉絮或布將剩下的空隙塞滿，這時(shí)，大部分水已從管子里流出。最后，用水玻璃拌水泥澆筑到管腳周圍，約0.15～0.20m厚就可以了。待凝24h便可以進(jìn)行灌漿了。（5）在進(jìn)行以上工作時(shí)，同時(shí)進(jìn)行其它準(zhǔn)備工作。準(zhǔn)備足夠的水泥，50.0t；進(jìn)一步檢修灌漿機(jī)械；檢修灌漿管路，是否完好無(wú)損？是否暢通？（6）以上工作都萬(wàn)無(wú)一失了，便進(jìn)行灌漿。灌漿前先安孔口封閉器、壓力表，連通灌漿機(jī)械和管路。（7）確定洞內(nèi)外溝通方法。

5.3 灌漿漿液

考慮工程的具體情況，應(yīng)以灌濃漿為佳，并不必清漿開(kāi)路。所以直接采用0.6：1以上的純水泥漿灌注。攪漿桶容積為150L，每桶用水泥150～200kg。

5.4 灌漿壓力

為了保證漿液向上游流得更遠(yuǎn)，應(yīng)采用盡量大的壓力，具體孔口最大灌漿壓力用到0.3MPa。但在灌漿前也應(yīng)有相應(yīng)的掌握，灌漿過(guò)程中才便于控制。具體是：相對(duì)于出水點(diǎn)，庫(kù)水位為H，水的容重為r，孔口壓力表讀數(shù)為P。當(dāng)P=rH時(shí)，處于平衡狀態(tài)，當(dāng)P>rH時(shí)，才會(huì)進(jìn)漿，甚至于漿液太濃及漏水通道阻力的影響，不見(jiàn)得這時(shí)就會(huì)進(jìn)漿。所以，在保證安全的條件下，將壓力穩(wěn)步升高，才能達(dá)到預(yù)期的灌漿效果。

6 灌漿效果

通過(guò)確實(shí)有效的現(xiàn)場(chǎng)控制和把握，灌漿取得了十分理想的效果。一共用去水泥20t；灌漿結(jié)束時(shí)，從庫(kù)內(nèi)冒漿，說(shuō)明漿液已達(dá)到了漏水通道進(jìn)口，漏水通道的絕大部分已被漿液填滿、填實(shí)；隧洞底板和側(cè)墻沒(méi)有出現(xiàn)變形和損壞；沒(méi)有出現(xiàn)機(jī)械故障或其它原因使灌漿中斷或停歇；灌漿一結(jié)束，洞內(nèi)就斷流，漏水問(wèn)題得到了徹底解決。

為了處理低涵輸水隧洞底板集中漏水問(wèn)題，前后用去水泥435.0t，其中前期用去300.0t，后期用去135.0t，還未包含洞內(nèi)早先進(jìn)行回填、固結(jié)灌漿所用水泥。而倒灌所用水泥僅為20.0t，若事先就采用倒灌方法，則至少可節(jié)約水泥415.0t，還有大量的人力物力。這一比較，從中反映出了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

經(jīng)過(guò)多年的高水位運(yùn)行檢驗(yàn)，沒(méi)有出現(xiàn)任何異常。說(shuō)明工程質(zhì)量和效果是可靠的，也說(shuō)明新的方案、方法是正確的。倒灌的初次采用，取得了確確實(shí)實(shí)的效果，獲得了成功。

7 結(jié)束語(yǔ)

倒灌在小募舍水庫(kù)低涵輸水隧洞底板集中漏水的處理中初步使用，獲得了十分理想的效果。同時(shí)其經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益也是很顯著的。因此，建議在有條件的地方，即地質(zhì)條件和建筑物結(jié)構(gòu)允許的情況下，應(yīng)優(yōu)先考慮采用。特別注意不要待做了很多無(wú)用功后，才來(lái)考慮采用，那樣太浪費(fèi)資源了。

參考文獻(xiàn)：

[1]SL 62-94.水工建筑物水泥灌漿施工技術(shù)規(guī)范[S].

[2]GB 50287-99.水利水電工程地質(zhì)勘查規(guī)范[S].

[3]ISBN 7112011292.工程地質(zhì)手冊(cè)[M].中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1992.