□羅景弘

若水庫工程大壩為均質(zhì)土壩，則其應力分布在壩軸線附近為最小主應力，灌注的泥漿易于將壩體劈裂。由于劈裂灌漿是以漿液為能量載體，泥漿充填壩體內(nèi)部被劈開的灌漿通道，充填與劈裂雙重作用同時進行。隨灌、隨劈、隨充填，達到縫開、漿到、料滿。隨著復灌次數(shù)的增加，泥漿多次充填擠壓，使原壩體得到擠壓、密實，與漿體帷幕一起形成較高的防滲能力。土壩劈裂機理還與濕潤作用、能量的調(diào)整和轉(zhuǎn)換、漿壩互壓理論有較大聯(lián)系。漿液固結(jié)分為析水濃縮和排水固結(jié)兩個階段。

一、劈裂灌漿試驗

由于填筑土料的差異，因而壩體產(chǎn)生破壞的原因也不相同。為了搞好灌漿設計和施工，灌漿試驗是必不可少的。試驗分為室外和室內(nèi)試驗。室內(nèi)試驗包括壩體回填土料和漿體土料物理力學性質(zhì)試驗及漿體性質(zhì)試驗等。室外原型試驗，即現(xiàn)場灌漿試驗，一般包括位移、回彈比、灌漿壓力、一次灌漿量試驗等。

二、漿液的選擇

在大壩劈裂灌漿中，選用合適的泥漿是保證灌漿質(zhì)量的重要條件，不同的漿液直接影響泥漿的固結(jié)速率和所形成漿體帷幕的防滲效果。所以，在灌漿前根據(jù)大壩的填料，對本地粘性土土料進行抽樣，對形成的不同稠度的泥漿進行物理力學性能試驗，以便掌握各種漿液的物理力學性質(zhì)，在灌漿施工中選用合適的泥漿。泥漿試驗內(nèi)容有流動性試驗、自由析水率試驗和穩(wěn)定性試驗。根據(jù)試驗結(jié)果來選擇一種適合的材料。

（一）漿液密度試驗

在施工現(xiàn)場，漿液密度可用比重秤測定。漿液密度是反映漿液中材料多少的重要指標，反映了漿液的稠度并間接反映了流動性的大小。目前，根據(jù)施工經(jīng)驗，漿液密度一般采用1.3～1.6g/cm3。

（二）其它指標

水土比為0.3～1.45；漿液流動性一般控制在20～100s之間；對劈裂灌漿，泥漿穩(wěn)定性一般要求在0.05～0.1g/cm3；泥漿中的含砂量測定，含砂量大，有利于提高泥漿密度，析水較快，制漿土料容易找到，但存在易發(fā)生沉淀、堵塞漿路、磨損機械等不利因素。此外，還要測定泥漿失水量和靜動力等指標。

三、制漿

（一）制漿機械及制漿方法

壩體劈裂式灌漿主要是灌注粘土泥漿，可采用WJG80型泥漿攪拌機制漿。其主要特點是：高速連續(xù)攪漿，自動篩漿，漿液存入攪漿筒內(nèi)可防沉淀，灌漿泵和儲漿筒直接連接，在施工現(xiàn)場能準確而又方便地配置泥漿。施工中可采用干法或濕法兩種方式制漿。

1.干法制漿。將選用的土料從料場運回曬干后，儲存在工棚內(nèi)，然后用粉碎機加工成土粉，儲存作為備用。一般采用水土比和泥漿密度兩種之一控制泥漿濃度。

2.濕法制漿。用天然料場中的濕土（經(jīng)試驗的合格土料）直接倒入攪拌機中攪拌制漿。泥漿濃度應按規(guī)范標準進行控制。

（二）泥漿濃度的調(diào)配

在灌漿時，應根據(jù)不同情況改變泥漿的濃度，以利于灌漿工作的進行及保證灌漿的質(zhì)量。泥漿由濃變稀要加水，由稀變濃要加土。

（三）泥漿濃度的選用

劈裂灌漿常用泥漿密度約在1.2～1.6g/cm3之 間，r 在1.4g/cm3以上的泥漿為濃漿。灌漿時，開始灌漿用稀漿，待孔口壓力突然下降成為負壓后再改用濃漿。

（四）泥漿中摻附加劑

為了提高壩體灌漿效果，在泥漿中可考慮加入一些化學物質(zhì)，以改善泥漿性能，殺死白蟻、鼠、蛇等危害壩體安全的小動物；在基礎面與大壩底部接觸部分要加入適當水泥，以提高漿體帷幕剛度。從整體性上講，要避免形成上下游過水通道。

（五）鉆孔

鉆孔方法有干鉆或泥漿循環(huán)鉆。用泥漿循環(huán)鉆進，泥漿的密度應在1.2g/cm3左右，這種方法成孔快，泥漿能起固壁作用，又能滲入細小裂縫，起到充填作用。不得采用清水鉆進，以免過早產(chǎn)生水力劈裂影響灌漿質(zhì)量。

鉆孔孔徑應為108mm，并設相應套管跟進。當壩體被劈開成裂縫擴展后，總進漿量并不受孔徑大小的制約，而是受壩體內(nèi)部應力大小和灌漿長短的制約。

四、灌漿

（一）灌漿方式

根據(jù)水庫自身的特點，采用孔底注漿全孔灌注法施工，對于提高灌漿質(zhì)量和保證壩體安全具有重要作用。灌漿機以一定的壓力將漿液壓入注漿管（注意注漿管必須與孔壁緊密結(jié)合），漿液從管底流出順注漿管壁外側(cè)向上涌動。漿液向上受阻，灌漿壓力增高，當漿液壓力大于壩體內(nèi)局部土區(qū)的小主應力加單軸抗拉強度時，該處即沿小主應力作用而劈開。

（二）灌漿工藝

1.設阻漿塞和下護壁管。灌漿前，在鉆孔結(jié)束后，必須首先下好護壁管，這樣做，一可防止跨孔，二可減少孔口冒漿，更主要的是可使泥漿在壩體內(nèi)處于暫時封閉狀態(tài)，推遲或防止壩頂表面劈裂，可以以較大壓力灌漿，從而達到“內(nèi)劈外不劈”之目的。阻漿塞宜根據(jù)孔深情況，置于套管適當位置。

2.壓力控制。灌漿壓力系指孔口壓力表讀數(shù)。在施工中，應設專人觀測記錄孔口壓力。如果灌漿壓力超過設計或經(jīng)試驗確定的壓力，應及時采取控制措施，檢查灌漿泵和回漿閥門，減少輸漿量。

3.灌漿量控制。在施工過程中，應控制每次灌漿量，因為如果單孔吸漿量很大，將影響壩體安全，還會影響壩體回彈，并將導致泥漿在壩體內(nèi)排水固結(jié)。應盡量采用“少灌多復”的方式，第一序孔灌漿量應占總灌漿量的三分之二以上。每孔總的灌漿量不受限制。

4.復灌間隔時間控制。復灌間隔時間一般應控制在上次灌漿漿液析水固結(jié)度達到90%以上時再進行復灌。根據(jù)工程特點，開始一兩次應在5d 左右，以后復灌時間相應延長至7～8d。

5.位移量控制。為了保證壩體安全，增加壩體回彈比，提高灌漿效果，應通過控制單孔每次灌漿量、增加復灌次數(shù)來控制壩體位移量。灌漿時，壩肩位移最明顯，應控制位移在1～2cm/次范圍內(nèi)。

6.裂縫控制。施工時，我們應做到“內(nèi)劈外不劈”。但工程若為上世紀60～70年代的工程，且大壩為人工填筑，質(zhì)量差，則經(jīng)過數(shù)次復灌壩頂仍將出現(xiàn)裂縫。出現(xiàn)裂縫時要暫時停灌，待壩體回彈后再進行復灌；或當發(fā)現(xiàn)壩頂被劈開細小裂縫后，即停灌做阻漿塞，并控制灌漿壓力，從而達到控制裂縫的目的。

（三）終灌標準和封孔

1.終灌標準。當開啟灌漿泵后幾分鐘時間，壩頂表面裂縫即冒漿，這時在無壓情況下反復輪灌，壩頂連續(xù)三次冒漿，縫內(nèi)漿面基本不下降，即可終灌。

2.封孔。灌漿結(jié)束后，把孔內(nèi)清水抽出，填入較大稠度的泥漿（密度不小于1.6/cm3），靜置一周后再次抽出清水注入泥漿，直至漿面與壩頂齊平，最后用干土封口并壓實。

五、施工記錄

土壩灌漿是一種特殊的隱蔽性工程的施工，施工時將大量泥漿灌到壩體中去，人們無法直接觀察到泥漿對壩體的劈裂擠壓情況、對裂縫充填的實際情況以及泥漿固結(jié)段情況，因此，施工過程中應如實地詳細認真地記錄。這些記錄是對灌漿效果檢查評價的重要依據(jù),因此必須保證原始資料的可靠性。

六、灌漿效果檢查

（一）現(xiàn)場勘察

對壩頂、壩坡和壩腳進行全面察看，并與灌漿前的檢查結(jié)果相對照，以此作為初步判斷灌漿效果的依據(jù)。

（二）分析原始觀測資料

1.分析停止灌漿后各測點的沉降和位移資料，了解各測點間的差異、沉降大小和是否有拉應變形發(fā)生；確定壩的變形是否已基本穩(wěn)定。

2.分析灌漿前后的測壓管或滲壓計觀測資料，了解各測點水位與庫水位的關(guān)系及變化規(guī)律。

3.在同高程庫水位下，對灌漿前后滲流量大小進行對比來確定灌漿效果是否行之有效。

（三）注水檢查

進行注水試驗，檢查壩體滲透系數(shù)的改善程度，注水區(qū)域選擇在灌漿期沉降量較大和較小壩段的壩頂和壩坡上進行。采用試坑注水或鉆孔注水。