水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程大壩帷幕灌漿施工與質(zhì)量控制分析

彭 坤

（湘潭市水利局，湖南 湘潭 411100）

1 水庫(kù)除險(xiǎn)加固概述

我國(guó)水資源豐富，但是分布不均勻，部分地區(qū)的缺水問(wèn)題依舊十分嚴(yán)重，為充分利用水資源，我國(guó)修建了大大小小無(wú)數(shù)水壩，截止2017 年，國(guó)際大壩委員會(huì)登記在冊(cè)的大型水壩約有58 500 座，中國(guó)以23 842 座大壩位居世界第一。同時(shí)，查詢(xún)中國(guó)大壩工程學(xué)會(huì)2019 年報(bào)顯示，國(guó)內(nèi)已建、在建30 m 以上大壩5 733 座，全國(guó)病險(xiǎn)水庫(kù)6.02 萬(wàn)座、潰壩3 496 座，由此可見(jiàn)加強(qiáng)水庫(kù)大壩除險(xiǎn)加固是當(dāng)前我國(guó)水利事業(yè)發(fā)展中的一項(xiàng)關(guān)鍵工作。

水庫(kù)大壩是重要的水資源調(diào)節(jié)設(shè)施，提供區(qū)域供水、防洪澇災(zāi)害等諸多功能，水庫(kù)大壩安全可靠的運(yùn)行，直接關(guān)系到區(qū)域發(fā)展穩(wěn)定性。我國(guó)不少早期興建的水庫(kù)大壩出現(xiàn)了不少病險(xiǎn)問(wèn)題，存在較大的風(fēng)險(xiǎn)隱患，一旦失事將直接威脅下游人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全。結(jié)合大壩病險(xiǎn)情況分析可知，常見(jiàn)的滲漏形式主要有壩基壩肩滲漏、壩體滲漏及接觸帶滲漏，滲漏部位不同，則采取的灌漿方式也有所不同。結(jié)合工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，帷幕灌漿施工規(guī)模小、方法靈活、工期短、適應(yīng)性強(qiáng)，同時(shí)施工設(shè)備投入少、經(jīng)濟(jì)性好，已成為了水庫(kù)大壩防滲處理的主要措施。以下圍繞水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程大壩帷幕灌漿技術(shù)的運(yùn)用展開(kāi)分析。

2 帷幕灌漿在水庫(kù)除險(xiǎn)加固中的運(yùn)用情況

2.1 帷幕灌漿技術(shù)原理

灌漿分類(lèi)方式眾多（表1 所示），其中帷幕灌漿也稱(chēng)帷幕注漿、防滲灌漿，是指將一定濃度的漿液灌注到間距適宜的鉆孔中，在地層內(nèi)形成具有一定強(qiáng)度和抗?jié)B性能的幕墻。

表1 灌漿分類(lèi)情況

大壩除險(xiǎn)加固中，帷幕灌漿施工涉及技術(shù)參數(shù)多（表2 所示），也是帷幕灌漿項(xiàng)目實(shí)施的關(guān)鍵所在。

表2 帷幕灌漿技術(shù)參數(shù)

2.2 帷幕灌漿運(yùn)用情況

2.2.1 帷幕灌漿施工程序

大壩帷幕灌漿以單排孔、雙排孔、三排孔為主，按分序加密原則分排依序施工。各單元生產(chǎn)孔完成后實(shí)施檢查孔，帷幕灌漿施工基本程序如圖1 所示。

圖1 大壩帷幕灌漿施工程序

2.2.2 帷幕灌漿施工要點(diǎn)

1）鉆孔：鉆孔前繪制灌漿孔平面布置圖，現(xiàn)場(chǎng)使用測(cè)量?jī)x器放出部分孔位作為控制點(diǎn)；先導(dǎo)孔、檢查孔、灌漿生產(chǎn)孔分別選擇合適鉆進(jìn)方法與設(shè)備，孔徑與設(shè)計(jì)要求相符。鉆孔位置與設(shè)計(jì)位置的偏差不得大于10 cm。

2）洗孔：鉆孔采用大流量水沖洗、裂隙采用壓力水沖洗（沖洗壓力=灌漿壓力×80%（≤1MPa）），回水澄清后持續(xù)10 min，孔內(nèi)沉積物不得超過(guò)20 cm。

3）壓水試驗(yàn)：先導(dǎo)孔、檢查孔實(shí)施單點(diǎn)法標(biāo)準(zhǔn)壓水試驗(yàn)，灌漿生產(chǎn)孔實(shí)施簡(jiǎn)易壓水試驗(yàn)。

4）灌漿與封孔：采用孔口封閉、孔內(nèi)循環(huán)、自上而下分段灌漿施工方法，漿液由制漿站統(tǒng)一供應(yīng)，注意漿液經(jīng)輸漿管路輸送至工作面后二次調(diào)制，保證水灰比與設(shè)計(jì)要求相符；灌漿過(guò)程中，灌漿塞應(yīng)塞在已灌段段底以上0.5 m 處，以防漏灌；根據(jù)回漿管表壓控制灌漿壓力，不得出現(xiàn)超壓或欠壓?jiǎn)栴}；置換壓力封孔，做好施工記錄。

5）特殊情況處理：①鉆孔加密，為保證帷幕連續(xù)性，部分部位可根據(jù)實(shí)際情況加密灌漿孔，具體情況如表3 所示；②灌漿異常處理，如地表冒漿空段，可采取表面嵌縫封堵、濃漿、低壓灌注等處理方法，若是均無(wú)效可復(fù)灌；孔口涌水問(wèn)題，需測(cè)量涌水量、涌水壓力，選擇縮短段長(zhǎng)、提高灌漿壓力、延長(zhǎng)屏漿時(shí)間、閉漿、待凝等處理方法進(jìn)行處理。

表3 鉆孔加密部位

3 工程實(shí)例分析

3.1 工程概況

滾碧塘水庫(kù)設(shè)計(jì)灌溉面積5 000 畝，實(shí)際灌溉面積4 500 畝，下游保護(hù)人口0.21 萬(wàn)人，保護(hù)耕地0.29 萬(wàn)畝，是一座?。á瘢┬退こ獭Ｋ畮?kù)大壩于1959 年興建，受當(dāng)時(shí)施工條件限制，無(wú)機(jī)械設(shè)備，無(wú)正規(guī)施工單位，工程存在重大缺陷。據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查顯示，工程施工清基不徹底，對(duì)兩岸壩基只稍作了簡(jiǎn)單清理，直接在原始地面上進(jìn)行填筑，野外注水試驗(yàn)顯示，壩體與壩基接觸界面中等透水，壩基、壩肩及接觸帶滲漏嚴(yán)重，下游壩腳形成冷浸田。40 多年的帶病運(yùn)行，滾碧塘水庫(kù)暴露出來(lái)的問(wèn)題越來(lái)越多，越來(lái)越嚴(yán)重。

3.2 大壩除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)

根據(jù)調(diào)查顯示，滾碧塘水庫(kù)大壩主要存在以下問(wèn)題：

1）壩體原為均質(zhì)土壩，結(jié)構(gòu)松散，為弱透水～中等透水，壩體存在滲漏問(wèn)題，建議采用高噴灌漿防滲加固；

2）壩體與壩基接觸界面滲漏，建議實(shí)施防滲處理；

3）壩基滲漏，建議全線(xiàn)帷幕灌漿處理。

經(jīng)綜合研究，本項(xiàng)目壩頂（高程85.11 m）軸線(xiàn)上，采取壩基帷幕灌漿處理方案，單排孔，孔距3.0 m，帷幕灌漿范圍0-009～0+189；壩體高壓擺噴灌漿，單排孔，孔距1.25 m，灌漿范圍0+000～0+152.5。

3.3 壩基、壩肩帷幕灌漿施工

帷幕灌漿沿壩軸線(xiàn)方向向兩岸山坡延伸一定距離，灌漿施工在壩頂進(jìn)行。

1）鉆孔：本項(xiàng)目鉆孔施工參數(shù)如表4 所示，完成鉆孔后清水沖洗鉆孔，直至回水澄清為止，殘留巖芯不超過(guò)0.2 m。

表4 鉆孔施工參數(shù)

2）灌漿：本項(xiàng)目不同巖段采用不同的灌漿方法，具體如表5 所示，切實(shí)保證灌漿質(zhì)量達(dá)標(biāo)。帷幕灌漿孔分二序施工，自上而下灌漿，部分較深的帷幕灌漿孔采用0.5∶1 的濃漿封孔。

表5 灌漿施工參數(shù)

3.4 帷幕灌漿施工質(zhì)量控制

帷幕灌漿施工質(zhì)量直接關(guān)系到大壩運(yùn)行的安全性、穩(wěn)定性，本項(xiàng)目對(duì)檢查孔進(jìn)行壓水試驗(yàn)，以此確定帷幕灌漿施工質(zhì)量是否達(dá)標(biāo)。

灌漿結(jié)束14 d 后進(jìn)行檢查孔壓水試驗(yàn)，要求q≤5 Lu，若出現(xiàn)超過(guò)5 Lu 的試驗(yàn)段，段數(shù)需在總段數(shù)10%以?xún)?nèi)且q≤10 Lu，否則必須補(bǔ)灌。本工程總灌漿孔數(shù)67 個(gè)，其中檢查孔7 個(gè)，根據(jù)鉆孔壓水試驗(yàn)成果數(shù)據(jù)，經(jīng)計(jì)算，透水率q 均小于5 Lu，灌漿質(zhì)量符合要求。

4 結(jié) 語(yǔ)

在大壩除險(xiǎn)加固施工中，帷幕灌漿技術(shù)的應(yīng)用較多，需根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際情況合理選擇鉆孔方法、灌漿材料與工藝，切實(shí)保證灌漿質(zhì)量滿(mǎn)足規(guī)范要求，為后期大壩安全穩(wěn)定運(yùn)行奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。