高噴灌漿技術在病險水庫壩體滲漏中的補救應用探討

焦萬明

我國部分水庫年代久遠，受當時施工技術、勘察技術、設計等因素的影響，工程存在一系列問題，并且存在一些管理不善，在多年使用后出現(xiàn)安全隱患。對病險水庫要采取科學的處理措施，除險加固，保證水庫的安全，發(fā)揮水庫的作用，同時也確保下游民眾的人身安全和財產安全。高壓噴射灌漿技術是一種提高地基承載能力或者防滲的技術，在處理初發(fā)險情，壩體滲漏險情中，高壓噴灌技術有重要除險加固作用。本文以青海某病險水庫為例，對高噴灌漿技術在病險水庫壩體滲漏中的補救應用進行探討。

一、工程概況

該小型病險水庫總庫容為170×104m3，控制流域面積為2.37km2。大壩最大壩高為16m，壩頂長245m，壩頂寬4.7～5.4m，壩頂高程2164.72～2165.1m。大壩為均質土壩。設計洪水標準和校核洪水標準分別為30a、300a一遇。臨時建筑物為5級，次要建筑物為5級，主要建筑物為4級。該大壩建于上世紀六十年代，施工前沒有完整的設計圖紙，沒有進行地質勘探，也沒有技術人員。大壩施工，簡單清除了草皮、樹林等，沒有清除表層土、蛇洞、獸洞、螞蟻巢穴等。大壩清基不徹底，礫砂層、粗砂等沒有進行截滲處理。興建和加固中都沒有嚴格清基，壩體碾壓量遠未達到要求，壩身填土土料不符合要求，出現(xiàn)嚴重滲漏。上游壩面是塊石護坡，存在嚴重沖刷和風化。上下游面雜草叢生，大壩發(fā)生不均勻沉降。下游坡面雜草眾多，局部有塌坡。左壩肩附近有小面積坍塌。貼坡排水效果差，壩址終年不斷出現(xiàn)多處滲漏，形成沼澤地。

二、防滲處理

1.防滲方案

對病險水庫壩體進行地質勘察，計算滲流，綜合考慮大壩的情況，大壩的左右壩肩和壩體，都需要進行防滲處理。使用下游排滲減壓、垂直防滲、水平防滲等方式，或者綜合采用各種防滲措施。由于蓄水多年，在進行補救措施時，采用上游鋪蓋的方式，需要將水庫放空。這種方式工期較長，受季節(jié)限制，不能完全解決問題，因此排除這種方案。對下游進行排滲減壓，維護費用高，并且很難管理，也排除這種方案。目前應用垂直防治技術比較廣泛，并且技術成熟，結合本工程的地質條件，防滲加固采用沖抓套井回粘土心墻的方式。頂高程為2463.4m，墻厚0.8m。計算滲流結果，滿足設計要求。擬定套井一排，造孔直徑1.1m，孔距0.755m，排距為0.8m。

2.補救措施

在施工過程中發(fā)現(xiàn)大壩樁號之間有三個連續(xù)心墻孔，施工到一定高度，出現(xiàn)2.5m左右的埋石，無法使用沖抓設備進行處理。發(fā)現(xiàn)兩個老滲漏點。評估判斷沒有完全封閉大壩粘土防滲墻。在埋石位置有滲流通道，由于埋石分布不均勻，直徑比較大，考慮在距離沖抓套井粘土心墻中心線考上游坡的位置，也就是1.5m處，設置兩端高噴灌漿防滲墻，封閉整個防滲墻。樁號0＋082、0＋086，到2454.3m、2454.2m，2453.6m遇到埋石。樁號0＋103、0＋0188、0＋160，施工到2455.7m、2451.8m、2450.04m，出現(xiàn)埋石。

高噴灌漿分二序孔施工，依次進行，孔距為1.2m，時間相隔五天以上。使用XF100型鉆機，鉆孔直徑為127mm?；匦@進泥漿護壁中。施工前必須進行現(xiàn)場試驗，對有關參數(shù)進行校準核定。確定最終的技術參數(shù)，以及具體的施工工藝。同時制定施工規(guī)范和規(guī)程，嚴格按照規(guī)程進行。高噴鉆孔孔深為10m，最大允許偏斜率為0.1m，孔深為20m，最大允許偏斜率為0.25m，孔深為30m，最大允許偏斜率為0.5m。實行高噴灌漿技術，使用純水泥漿，水泥為普通硅酸鹽水泥，P.O42.5。使用高壓擺噴灌漿的方式，采用三管法進行高噴灌漿。

表1 高壓擺噴施工參數(shù)表

圖1 折線式連接示意圖

當高噴灌漿到設計的高程，關閉空壓機和高壓水泵，將噴桿提高，向孔內靜壓灌注水泥漿，通常時間為2～24小時，直到孔內混合液凝固，不再淅水下沉。在操作時注意保持高噴灌漿操作的連續(xù)性，中斷時間不能超過半小時。靜壓灌漿的漿液比重應該超過1.6T/m3。在高噴灌漿恢復時，噴桿放到中斷處以下50cm，開始重復灌漿，然后上提。

采用圍井法，檢查防滲墻的質量，開展壓水實驗和注水實驗。板墻滲透系數(shù)要不超過1×10-6cm/s，旋轉速度為10r/min，最大的板墻厚度為25cm以上，最小的板墻厚度為15cm，土層提升速度為8-10cm/min，礫石層提升速度為6-8cm/min，氣壓為0.65-0.7MPa，排水量為75L/min，高壓水水壓為327MPa，進漿量為80L/min，漿壓為0.27MPa，排氣量為90-96L/min，漿液比重不低于1.6T/m3。

3.防滲效果

施工完成后，現(xiàn)場檢查水庫的滲漏處情況。確保沒有發(fā)現(xiàn)新的滲漏位置，以及沒有發(fā)現(xiàn)滲水現(xiàn)象?？⒐を炇蘸笠粋€周期，加強檢驗檢查，仍沒有發(fā)現(xiàn)滲水或者滲漏現(xiàn)象，表示使用高噴灌漿技術取得理想的效果。加強后期跟蹤觀察，是否出現(xiàn)滲水問題。本次工程經(jīng)過近五年的觀察，成效顯著，具有良好的經(jīng)濟效益和社會效益。

總之，高壓噴射灌漿技術防滲效果好，耐久性長，對病險水庫壩體滲漏有明顯的補救作用。高壓噴射灌漿技術工藝簡單，質量可靠，施工規(guī)模小，成本比較低，不需要大范圍整修擴建，應用廣泛。在施工過程中要科學控制各項參數(shù)，規(guī)范施工，按照技術要求完成各項工作，規(guī)范管理，及時處理遇到的緊急問題，保證施工質量。