黃顯賓

（朝陽縣水利勘測設(shè)計(jì)隊(duì)，遼寧朝陽122000）

帷幕灌漿在北地水庫除險(xiǎn)加固工程的應(yīng)用

黃顯賓

（朝陽縣水利勘測設(shè)計(jì)隊(duì)，遼寧朝陽122000）

朝陽縣北地水庫位于朝陽縣古山子鄉(xiāng)北地村，是一座以防洪為主，兼顧灌溉、養(yǎng)殖的綜合性利用水庫。針對壩體滲漏問題，除險(xiǎn)加固工程采用帷幕灌漿技術(shù)。水庫帷幕灌漿長度3017m，孔距2m，單孔最大深34m。工程已竣工3年，通過檢測，帷幕灌漿后大壩單寬滲流量和滲透坡降均小于允許值，防滲效果達(dá)到水庫運(yùn)行要求。該工程除險(xiǎn)加固的成功實(shí)施為其他水庫除險(xiǎn)加固提供了借鑒經(jīng)驗(yàn)。

帷幕灌漿；水庫除險(xiǎn)加固；應(yīng)用及成效；水庫

1 工程概況

北地水庫位于朝陽縣古山子鄉(xiāng)北地村，所屬流域?yàn)榇罅韬尤壷Я?，壩址以上河長4.0km，水庫集雨面積11.32km2，河道平均比降65.4‰，是一座以防洪為主，兼顧灌溉、養(yǎng)殖的綜合性利用水庫。攔河壩壩型為粘土心墻壩，現(xiàn)狀最大壩高28.0m，大壩全長190.0m，水庫正常蓄水位564.0m，設(shè)計(jì)洪水位566.40m，校核洪水位567.77m，最大庫容127.63萬m3。水庫為下游1.0萬人及2km2耕地提供防洪安全。

2 帷幕灌漿應(yīng)用

2.1 帷幕灌漿應(yīng)用原由

北地水庫于1973年建成，共有3次除險(xiǎn)加固過程，第一次是水庫建成后經(jīng)過二年汛期考驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)大壩病險(xiǎn)情況非常嚴(yán)重，大壩下游出現(xiàn)五處漏水，大壩壩頂沉陷超過予留量多達(dá)1.4m，另外，壩頂出現(xiàn)近18m長的縱向裂縫，大壩左、右兩端出現(xiàn)橫向裂縫。1975年對以上出現(xiàn)的問題進(jìn)行了補(bǔ)救，即對壩右端采取階梯開挖法破壩排險(xiǎn)，重新砌筑排水體，降低浸潤線高度，對大壩縱向裂縫及兩條橫向裂縫進(jìn)行了處理，1976年對大壩背水坡進(jìn)行了補(bǔ)坡和整型，加大了壩體斷面，增強(qiáng)了大壩的穩(wěn)定性。第二次加固是1989年，發(fā)現(xiàn)壩體滲水較大及溢洪道堰體被破壞，最初計(jì)劃用土工膜對壩前坡進(jìn)行防滲，但由于水庫淤積，庫水無法排空，土工膜無法深入不透水層，最后采取水平鋪蓋進(jìn)行防滲處理，完工后滲水沒有得到很好的控制。第三次加固2010年，根據(jù)地礦部葫蘆島工程勘察院完成的《朝陽縣北地水庫除險(xiǎn)加固工程地質(zhì)勘察報(bào)告》，認(rèn)為:“壩體基礎(chǔ)的巖石層內(nèi)不存在連通庫內(nèi)外的斷層，但由于壩體填筑質(zhì)量差、滲透性強(qiáng)，心墻填筑料質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，不能起到很好的防滲作用。壩體與壩基接觸不緊密，壩基淺層巖土體透水性較大。由壩土體滲漏、接觸滲漏及壩基淺層滲漏形成集中滲水，并于壩下流出”。針對上述結(jié)論和嚴(yán)重滲漏情況，總結(jié)前兩次除險(xiǎn)加固的失敗教訓(xùn)，決定采用帷幕灌漿。

2.2 帷幕灌漿設(shè)計(jì)

2.2.1 帷幕灌漿孔的布置

帷幕灌漿孔采用單排直線布置，灌漿孔沿壩軸線方向，終孔間距2m，分三序進(jìn)行，根據(jù)《朝陽縣北地水庫除險(xiǎn)加固工程地質(zhì)勘察報(bào)告》提供的地質(zhì)圖，設(shè)計(jì)灌漿至弱風(fēng)化層頂面線下1.00m，且透水率小于5L u，單孔最大深34m，帷幕灌漿頂高程為校核洪水位566.77m。

2.2.2 灌漿漿液要求及配比

灌漿漿液為水泥粘土漿，土料性質(zhì)控制在粘粒含量25～35%，粉粒含量30～50%，砂粒含量20～30%，水泥標(biāo)號為P O.42.5R普通硅酸鹽水泥，水泥粘土配合比控制在水泥占干土重的10～30%。灌漿漿液水灰比分為5∶1、3∶1、2∶1、1∶1、0.8∶1、0.6∶1六個(gè)級別，施工的漿液濃度由小變大逐漸改變。

2.2.3 帷幕灌漿孔壓力

灌漿的壓力根據(jù)施工時(shí)壓水試驗(yàn)確定，經(jīng)過計(jì)算并結(jié)合以往工程經(jīng)驗(yàn)，灌漿壓力為0.3～0.6M pa。

2.3 帷幕灌漿施工

灌漿施工按分序加密的原則施工，施工按Ⅰ序孔→Ⅱ序孔→Ⅲ序的順序進(jìn)行。基巖段灌漿采用單段純壓式灌漿法。帷幕灌漿施工順序?yàn)?布孔→鉆機(jī)定位→安裝抬動裝置→開孔（下定向管）→鉆第一段→洗孔（壩土部分不做洗孔）→壓水試驗(yàn)→灌漿→待凝→洗孔→灌后壓水合格（不合格復(fù)灌至合格）→封孔→搬遷。

（1）布孔。共布設(shè)灌漿孔93個(gè)，孔位放樣根據(jù)設(shè)計(jì)提供的測量控制網(wǎng)點(diǎn)，用全站儀確定帷幕軸線左右岸起點(diǎn)、轉(zhuǎn)點(diǎn)和帷幕軸線，用鋼尺放出各孔位，用水準(zhǔn)儀測出個(gè)孔口高程。按照設(shè)計(jì)要求，先布設(shè)Ⅰ序孔，再布設(shè)Ⅱ、Ⅲ序孔，終孔間距2m，造孔時(shí)垂直向下，傾斜度不大于2%。

（2）安裝抬動裝置。在灌漿過程中進(jìn)行抬動觀測，發(fā)生抬動現(xiàn)象時(shí)，通過降低灌漿壓力或注漿速率等措施。

（3）鉆孔。利用150型地質(zhì)鉆機(jī)鉆灌漿孔，鉆頭采用硬質(zhì)合金鉆頭。壩土采用無泵鉆進(jìn)，基巖鉆進(jìn)采用清水循環(huán)鉆進(jìn)，供水量根據(jù)巖層情況及鉆進(jìn)方式確定。孔徑58mm，采用C X-5b型鉆孔測斜儀進(jìn)行孔斜檢測，每5m測量一次，不足5m終孔測量一次，經(jīng)過測量，所有鉆孔均沒有超出孔斜設(shè)計(jì)要求。

（4）灌漿。灌漿采用自上而下分段方法，段長5m，遇到塌孔和孔口不反水等情況適當(dāng)縮減段長，當(dāng)某一級的漿液注入量己達(dá)300L以上或灌漿時(shí)間己達(dá)1h，而灌注壓力和注入率均無改變或改變不顯著時(shí)，應(yīng)改濃一級。當(dāng)漿液注入率大于40 L/min，灌注量達(dá)500L后壓力和注入率無明顯變化時(shí)越一級變濃。在設(shè)計(jì)壓力下，當(dāng)漿液注入率不大于0.4L/min時(shí)，繼續(xù)灌注60min或漿液注入率不大于1L/min時(shí)，繼續(xù)灌注90min結(jié)束。漿液待凝時(shí)間為2～3h。

（5）封孔。封孔采用“置換和壓力灌漿封孔法”，封孔分段分部位進(jìn)行，不同部位用不同的漿液，基巖段封孔漿液濃度為0.6∶1的純水泥漿液，接觸段及土壩段采用0.5∶1的純水泥漿液，封孔結(jié)束后，用木塞封好孔口，待漿液沉淀后在繼續(xù)封填，直至孔段封填飽滿。封孔灌漿壓力為0.6～2MPa。

（6）檢測。灌漿結(jié)束后，采用布置檢查孔分段壓水試驗(yàn)的方法檢測灌漿成果。

2.4 灌漿效果分析

2.4.1 單位注入量變化分析

本工程共完成灌漿孔93個(gè)，灌漿93段，壓（注）水試驗(yàn)10段。平均單位注入量:Ⅰ序孔為305.4kg/m，Ⅱ序孔為321.9kg/m，比Ⅰ序孔減少5.1%，Ⅲ序孔為224.8kg/m，比Ⅱ序孔減少26.4%，比Ⅰ序孔減少30.2%，整體遞減。單位注入量變化逐序遞減明顯，符合灌漿規(guī)律。

2.4.2 透水率變化分析

施工對Ⅰ序孔和Ⅲ序孔壩土段進(jìn)行了注水試驗(yàn)，接觸段和基巖段進(jìn)行了壓水試驗(yàn)。工程透水率小于5l u的孔段頻率值:Ⅰ序孔為15.8%、Ⅲ序孔為66.7%；透水率5～10l u的孔段頻率值:Ⅰ序孔為63.2%、Ⅲ序孔為0%；透水率10～50l u的孔段頻率值:Ⅰ序孔為18.3%、Ⅲ序孔為0%；透水率50～100l u的孔段頻率值:Ⅰ序孔為2.6%、Ⅲ序孔為0%。各次序的透水率隨孔距加密，透水率小的孔段頻率值逐序增大，透水率大的孔段頻率值逐序減小，說明灌漿效果明顯。

2.4.3 檢查效果分析

灌漿工程布設(shè)10個(gè)檢查孔，合格率為100%，壩體的透水率由灌前平均6.7～20l u減小至3.7～4.8l u。各孔段透水率均滿足設(shè)計(jì)防滲要求。

通過以上透水率及單位注入量變化分析以及檢查孔壓水試驗(yàn)成果說明，灌漿效果明顯，達(dá)到防滲要求，攔河壩灌漿帷幕已經(jīng)形成，達(dá)到水庫運(yùn)行要求。

3 結(jié)語

北地水庫于2010年除險(xiǎn)加固，目前已經(jīng)運(yùn)行5年多，經(jīng)過汛期的考驗(yàn)，水庫滲流量和滲透坡降均小于允許值，說明針對粘土心墻土壩滲漏問題采用帷幕灌漿的方法是可行有效的。

［1］張景秀.壩基防滲與灌漿技術(shù)［M］.北京:中國水利水電出版社，1992.

［2］聶志華，王伙財(cái).三座店主壩帷幕灌漿施工技術(shù)［J］.廣東建材，2009（04）.

［3］高祖純.巖溶地區(qū)高壓帷幕灌漿試驗(yàn)研究［D］.四川大學(xué)，2003.

TV52

A

1672-2469（2015）10-0115-02

10.3969/j.issn.1672-2469.2015.10.37

黃顯賓（1980年—），男，工程師。