石壩水庫壩體劈裂灌漿探討

郎華

摘? 要：土壩壩體填筑土與壩基接觸帶的防滲是土壩防滲的重點和難點。在近來的小型水庫除險加固設(shè)計施工中，土壩防滲一般是采用壩體劈裂灌漿和壩基帷幕灌漿相結(jié)合的辦法。文章以工程實際為依據(jù)，對劈裂灌漿的漿液、壓力、灌漿綜合控制及質(zhì)量檢查等問題進行深入探討。

關(guān)鍵詞：劈裂灌漿;探討;土壩;石壩水庫

中圖分類號：TV543+.17? ? ?文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2019）14-0126-03

Abstract： The seepage control of the contact zone between the filling soil of the earth dam body and the dam foundation is the key and difficult point of the earth dam seepage control. In the recent design and construction of small reservoir reinforcement， the combination of dam body splitting grouting and dam foundation curtain grouting is generally used to prevent seepage of earth dam. Based on the engineering practice， the problems of slurry， pressure， grouting comprehensive control and quality inspection of split irrigation are discussed in this paper.

Keywords： split grouting; discussion; earth dam; rock dam reservoir

1 工程概況

石壩水庫位于西江水系塊澤河源頭，逕流面積75.50km2，壩高25.80m，壩長120.0m，正常庫容2670.0萬m3。不僅要滿足農(nóng)業(yè)灌溉及人蓄飲水的需要，還要承擔白水電廠的供水任務(wù)。其地位舉足輕重。為此，對水庫安全和供水保證要求很高。

由于施工質(zhì)量差，大壩壩高16.0m以下較密實，以上實為松堆壩，結(jié)構(gòu)松散，防滲能力差。致使外壩坡大面積潮濕，浸漏面積達700.0多m2，并有兩處集中漏水，高水位時滲漏量達20.0L/s。這樣，不但水庫不能很好地發(fā)揮效益，而且，大壩安全受到嚴重威脅。

2 工程設(shè)計

針對該工程壩體具體滲漏情況，設(shè)計采用劈裂灌漿。帷幕線位于壩軸線上游0.5m處，帷幕線長120.0m。一共20個孔，分兩序進行，孔距5.0m，孔深以接觸基巖為準，總孔深355.10m。壓力0.26～0.30MPa之間，不得超過0.30MPa。采用粘土水泥混合漿，重量比7：3，漿液稠度1.2～1.6t/m3之間，帷幕面積1855.70m2，要求帷幕平均厚度不低于0.2m。

3 劈裂灌漿工程施工

3.1 鉆孔

鉆孔分三序進行，第一序孔孔距20.0m，第二序孔孔距20.0m，第三序孔孔距10.0m，即按20.0m、10.0m、5.0m的孔距逐漸加密。開孔孔徑110.0mm，終孔孔徑91.0mm。一次性成孔，不分段，下定向管后，一次打到基巖為準。鉆進方法為回轉(zhuǎn)式鉆機干鉆或反循環(huán)鉆進，不允許送水。

3.2 漿液配制

干發(fā)制漿，先用打漿機打碎粘土，過濾粗顆粒，攪成粘土漿，然后，再摻入水泥配成粘土水泥混合漿。粘土水泥重量比為7：3。配漿時固定水泥用量，通過調(diào)整粘土和水的用量來吻合所需要的漿液稠度。

3.3 灌漿壓力

為了獲得較可靠的灌漿壓力，從先導(dǎo)孔取土樣進行相關(guān)試驗，由于壩土質(zhì)量差，樣品不能滿足相關(guān)試驗的要求，未能獲得相關(guān)參數(shù)。通過一段時期的工程施工，發(fā)現(xiàn)設(shè)計灌漿壓力不能滿足現(xiàn)場施工的要求，指導(dǎo)意義不大，采用設(shè)計灌漿壓力多數(shù)情況下，不是劈不開就是不到設(shè)計壓力就劈開。經(jīng)過總結(jié)分析，該工程最終采用每孔每次都結(jié)合具體工程實際，通過現(xiàn)場試驗確定灌漿壓力，并加之有效的綜合控制來實現(xiàn)。獲得了很好的效果。具體各孔灌漿的第一次及第五次劈裂壓力見表1。

3.4 灌漿

具體灌漿過程中，操作和控制遵循以下原則：（1）全孔一次性灌注，孔口封閉，不分段，射漿管下至距孔底0.5m處。（2）以清漿開路，濃漿為主進行灌注。即先灌清漿，使壩體劈裂，然后用濃漿將裂縫充填滿。起始漿液稠度為1.2t/m3，結(jié)束時一般為1.5t/m3。（3）濃漿各項參數(shù)控制為：比重不小于1.5，粘度不大于30s，穩(wěn)定性不小于0.02g/cm3，膠體率不小于90%。（4）少灌多復(fù)，一般每孔復(fù)灌次數(shù)為5次。但采用粘土水泥混合漿可加大一次灌漿量，減少復(fù)灌次數(shù)，最終以滿足漿體厚度不小于20cm為準。（5）規(guī)范對混合漿待凝時間沒有具體要求。本工程一般采用72h，低水位時48h便能滿足要求。（6）采用濃漿封孔，單孔灌漿結(jié)束后，把孔內(nèi)清理干凈，然后注入濃漿，有時需要數(shù)次注入才能填滿。（7）灌漿過程中隨時對壩體沉降、位移和裂縫開展寬度進行監(jiān)測。

3.5 特殊情況處理

（1）往往在灌漿過程中壩頂或壩坡會發(fā)生冒漿，致使灌漿不能實現(xiàn)壩體劈裂。這時，停止灌漿，將冒漿點回填夯實，待停歇待凝后，再進行灌漿。（2）對于機械事故或停電造成的灌漿終止，若是灌漿已達到或基本達到設(shè)計要求，便作為一次有效灌漿。否則，并入下一次灌漿計算。（3）岸坡段靠壩肩部分孔，由于應(yīng)力分布復(fù)雜，呈空間狀態(tài)，劈裂效果不明顯。后經(jīng)分析研究，決定進行加密孔處理。取得了較理想的效果。

4 綜合控制

施工綜合控制包擴灌漿量、灌漿壓力、橫向水平位移及裂縫開展寬度控制。綜合控制貫穿于整個灌漿工作的始終。（1）灌漿量控制。每次灌漿每米孔深耗漿量濃漿不超過2.0m3。（2）灌漿壓力控制。派專人對壓力進行重點觀測，每次灌漿前都要對壓力表系統(tǒng)、孔口設(shè)施及灌漿管路系統(tǒng)進行認真檢查，以完好和工作狀態(tài)良好為標準。以確保能準確反映和控制壓力。具體灌漿時控制壓力緩慢升高，劈裂后在小于劈裂壓力的情況下進行灌漿，直到結(jié)束。（3）橫向水平位移控制。為了觀測和控制壩體位移情況，順壩軸方向埋6排樁，即壩頂兩邊各一排，內(nèi)外壩坡各兩排，分別置于壩坡中央和壩腳，每排5個樁，縱橫基本等距離布置。這樣就能在灌漿過程中或間歇期間對壩體的變形進行有效監(jiān)測和控制。具體要求每次灌漿位移不超過3cm。（4）裂縫開展寬度控制。灌漿過程中控制每次灌漿裂縫開展寬度不超過3cm，沿裂縫發(fā)展方向設(shè)置若干觀測點，自始至終進行現(xiàn)場觀測和控制。（5）除以上四項控制外，還要注意不能出現(xiàn)橫向裂縫、斜向裂縫及弧形裂縫。注意控制裂縫延伸長度不超過20.0m。

5 灌漿質(zhì)量檢查

劈裂灌漿不宜采用打檢查孔作壓（注）水試驗的方法來進行其質(zhì)量檢查。而是采用綜合檢查法，重點檢查漿體帷幕質(zhì)量和下游壩坡滲漏、潮濕情況。

（1）帷幕厚度檢查。通常是用耗灰量來進行帷幕厚度折算，這與實際相差太大。因為河槽段與岸坡段，孔上部與下部的帷幕厚度不一樣，所形成帷幕不是等厚的。因而，采用計算、挖探坑和水平位移觀測結(jié)果三者來比較，見表2。探坑深2.0m，直徑1.0m。河槽段和岸坡段各開挖一個。與其比較的橫向位移是與其相同位置的觀測數(shù)值，是最終結(jié)果。探坑揭示帷幕厚度是坑底所揭示的各條漿脈厚度的累加值。從表中各項數(shù)值看，所形成帷幕厚度還是比較理想的。（2）外壩坡滲漏觀測。工程結(jié)束3個月，庫水位升至接近正常蓄水位，庫容達到2501.80萬m3，外壩坡全部干燥，無潮濕現(xiàn)象。并經(jīng)浸潤線觀測證實，浸潤線比灌漿前顯著降低。（3）壩體沉降觀測。通過灌漿過程中壩土的濕陷、壓密作用，使得壩體斷面縮小、壩體更加穩(wěn)定、壩土更加密實了。與灌漿前相比，壩高縮小了20.60cm，為最大壩高的0.80%。同時，大壩橫斷面也縮小了0.80%。經(jīng)過對各個觀測點的沉降和位移進行分析，發(fā)現(xiàn)二者共同作用的結(jié)果都是使觀測點向壩內(nèi)移動。對大壩安全十分有利。（4）從幾次特大洪水看，庫水上升速度很快，不到一個星期就滿了。但大壩沒有出現(xiàn)任何險情。可見工程質(zhì)量是很有保障的。

6 技術(shù)探討

通過石壩水庫壩體劈裂灌漿工程施工，對劈裂灌漿技術(shù)有了更進一步的實踐和認識，并且對其實施的一些關(guān)鍵性問題有了較好的解決方法。對今后的工程實踐具有現(xiàn)實的指導(dǎo)意義。

6.1 關(guān)于灌漿漿液

通過在區(qū)內(nèi)取樣分析，本地土料粘粒含量高，在40%以上;粉粒含量低，小于30%。不符合規(guī)范要求，故不宜采用純粘土漿。采用粘土水泥混合漿較適宜，但其配合比例最好通過試驗確定。

6.2 關(guān)于灌漿壓力

對于劈裂灌漿來說，灌漿壓力是個很棘手的問題。在本工程的實踐中，發(fā)現(xiàn)了問題，并且有了較好的解決辦法。（1）設(shè)計很難有效地提出劈裂灌漿壓力，有效的辦法是在工程現(xiàn)場根據(jù)具體情況試驗確定。（2）從表1可以看出，劈裂灌漿壓力隨著孔序的增加在不斷地增加。因此，在確定劈裂灌漿壓力時，絕對不能忽視隨著灌漿的進行，壩體條件在不斷改善這一重要因素。

6.3 關(guān)于灌漿質(zhì)量檢查

一旦每次灌漿都能很好地進行，很好地實現(xiàn)劈裂、很好地進行灌漿控制，就不愁灌漿質(zhì)量好不好了，這也是劈裂灌漿有別于其它灌漿的一個方面。但為了有說服力，檢查還是有必要的。以進行帷幕厚度、帷幕強調(diào)、滲漏對比及壩體斷面變化等綜合檢查更能說明問題。其中帷幕厚度以計算、橫向水平位移觀測和探坑等綜合檢查為好，只要各項結(jié)果都能符合要求，就能保證帷幕厚度達到了設(shè)計指標。

7 結(jié)束語

對于土壩灌漿，目前，劈裂灌漿是最經(jīng)濟有效的辦法。但其工藝還需要在實踐中不斷地總結(jié)完善。石壩水庫壩體劈裂灌漿的成功實踐，獲得了一些很好的成果，希望能起到一定的有效的作用。

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