林玉成

四會(huì)市東城街道水利水電管理站 526200

摘要：劈裂灌漿技術(shù)是我國(guó)水利工作者通過(guò)總結(jié)土壩壩體灌漿經(jīng)驗(yàn)提出的一種新式灌漿方法，由于施工簡(jiǎn)便、材料來(lái)源廣、投資省而在土壩壩體防滲加固工程中取得顯著成效，本文結(jié)合廣東四會(huì)大南山水庫(kù)大壩壩體防滲加固實(shí)踐分析了該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：劈裂灌漿；防滲加固；應(yīng)用；土石壩

劈裂灌漿技術(shù)產(chǎn)生于20世紀(jì)70年代，是在充填灌漿基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種新型灌漿技術(shù)，已成功用于上千座土壩壩體，在中小型水庫(kù)大壩除險(xiǎn)加固工程中取得良好效果[1]。該項(xiàng)技術(shù)具有處理效果好、施工簡(jiǎn)便、經(jīng)濟(jì)性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)，適用于各類型的土壩壩體，如低矮均質(zhì)壩和高薄心墻壩壩體。土壩壩體施工時(shí)若碾壓不實(shí)就會(huì)出現(xiàn)壩體松散、裂縫較多、滲漏嚴(yán)重等問(wèn)題，通過(guò)劈裂灌漿可有效填塞滲漏通道，并能在壩體內(nèi)部形成一道連續(xù)的防滲墻，這樣就能達(dá)到防滲加固的效果[2]。廣東四會(huì)大南山水庫(kù)應(yīng)用劈裂灌漿技術(shù)很好地解決了壩體滲水嚴(yán)重的問(wèn)題，本文相關(guān)應(yīng)用進(jìn)行了分析。

1 工程概況

四會(huì)大南山水庫(kù)建于1971年12月，是一座以灌溉為主，結(jié)合防洪、養(yǎng)殖的?。ㄒ唬┬退畮?kù)。集雨面積3.36km2，總庫(kù)容145萬(wàn)m3，承擔(dān)4.7km2以上的農(nóng)田灌溉任務(wù)。大壩為均質(zhì)土壩，迎水坡坡比1：3，背水坡坡比1：2.5，壩頂長(zhǎng)141m，壩頂寬6m，壩頂高程110m，最大壩高35m。水庫(kù)建設(shè)時(shí)發(fā)動(dòng)群眾采用大兵團(tuán)作戰(zhàn)方式，建成之初壩體就出現(xiàn)了嚴(yán)重的滲漏，加上其他一些問(wèn)題，使水庫(kù)一直未能正常運(yùn)行。于是上級(jí)主管部門決定投資對(duì)水庫(kù)進(jìn)行維修加固，其中大壩壩體防滲選擇了劈裂灌漿技術(shù)。經(jīng)過(guò)處理大壩壩體滲漏問(wèn)題得以解決，水庫(kù)最終也可以正常運(yùn)行了。

2 劈裂灌漿施工準(zhǔn)備與試驗(yàn)

2.1 灌漿孔布置

由于壩頂寬只有6m，所以沿壩軸線布置單排孔。由于該壩壩體碾壓質(zhì)量較差，并且滲水又較嚴(yán)重，所以決定鉆孔至壩底，最大孔深大于等于35m。根據(jù)《土壩壩體灌漿技術(shù)規(guī)范》規(guī)定，孔深大于15m時(shí)，終孔孔距可采用10m。岸坡段孔深小于15m時(shí)，終孔孔距取5m。為了保證漿液在壩體內(nèi)有足夠的析水固化時(shí)間，所以分兩序施工。根據(jù)鉆孔深度，考慮泥墻厚度10～20cm。灌漿液采用純黏土漿，干容重取灌漿1年后1.40～1.60t/m3。

2.2 灌漿儀器設(shè)備準(zhǔn)備

根據(jù)大壩劈裂灌漿設(shè)計(jì)要求，選擇鉆機(jī)為XJ-100型，該設(shè)備最大鉆進(jìn)深度可達(dá)100m，終孔直徑75mm，并且具有回轉(zhuǎn)和沖擊兩種鉆進(jìn)功能。泥漿攪拌機(jī)采用WJG-80型，攪拌容量為280L。泥漿泵采用BW-250/50型（2套），為3缸泵，流量15m3/h，最大壓力可達(dá)5MPa。其他設(shè)備和儀器包括水泵（配套柴油電動(dòng)機(jī)）、1000L儲(chǔ)漿罐、測(cè)斜儀、壓力表、輸漿膠管、比重計(jì)、經(jīng)緯儀、水準(zhǔn)儀、灌漿記錄儀等。

2.3 灌漿試驗(yàn)

正式施工前，根據(jù)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行劈裂灌漿生產(chǎn)性試驗(yàn)，以確定施工參數(shù)。泥漿采用當(dāng)?shù)亟?jīng)過(guò)篩選的黏土配制，黏土性能符合《土壩壩體灌漿技術(shù)規(guī)范》規(guī)定的要求。開(kāi)灌漿液密度取1.2～1.3g/cm3，壩體劈開(kāi)后更換為密度1.5～1.6 g/cm3濃漿，封孔漿液密度取1.7 g/cm3。起始劈裂壓力為130～190kPa，最大單孔灌漿壓力為230 kPa。

3 劈裂灌漿施工

3.1 施工流程

平整場(chǎng)地→做阻漿蓋→布孔放樣→造孔→制漿→灌漿→終灌→封孔→頂面處理

3.2做阻漿蓋

為避免灌漿時(shí)孔口開(kāi)裂或冒漿，沿壩軸線（即孔口中心線）挖一條溝槽，寬、深為0.7m×1.5m，然后填入黏土并夯實(shí)，這就是阻漿蓋。

3.3布孔放樣

按設(shè)計(jì)要求測(cè)量放樣，放出孔口位置。然后在各孔口位置打入鋼制孔口管。管子直徑101mm，長(zhǎng)2m。

3.4造孔

鉆孔分序鉆進(jìn)，先鉆1序孔，孔距為20m或10m。完成1序孔灌漿后再在孔之間造2序孔，終孔孔距就達(dá)到10m或5m。鉆孔采用濕鉆方法，并以少量泥漿護(hù)壁。開(kāi)鉆直徑85mm，終鉆直徑75mm，控制孔斜不超過(guò)孔深的3%。經(jīng)過(guò)檢測(cè)孔深達(dá)到設(shè)計(jì)深度就下放注漿管。管底距孔底0.5～1m。整個(gè)鉆孔過(guò)程做詳細(xì)記錄。

3.5制漿

采用濕法制漿。黏土先經(jīng)過(guò)浸泡，再過(guò)篩后加入攪拌機(jī)中，攪拌之后過(guò)2道5mm孔的篩網(wǎng)就可以放進(jìn)儲(chǔ)漿罐內(nèi)。安排專人測(cè)試泥漿密度和黏度，黏度應(yīng)控制在20～100s之間，開(kāi)灌或小裂縫采用20s的泥漿，大裂縫采用50～100s的泥漿，終灌用100s以上的泥漿。灌漿前泥漿應(yīng)再過(guò)1道35孔/cm2的篩網(wǎng)。

3.6灌漿

劈裂灌漿原則是“稀漿開(kāi)路，濃漿灌注”、“限量灌漿，少灌多復(fù)”的原則。稀漿開(kāi)路是指采用1.2～1.3g/cm3的稀漿開(kāi)灌，壩體開(kāi)裂后再采用1.5～1.6 g/cm3的濃漿。限量灌漿是指每個(gè)孔每次灌漿量控制在0.5～1.0m3之間，少灌多復(fù)是說(shuō)每孔灌漿次數(shù)要達(dá)到5～10次。復(fù)灌間隔5d。灌漿采用孔底注漿、全孔灌注的方式，同時(shí)控制一次灌漿量和灌漿壓力。每次復(fù)灌漿前提升灌漿管1～2m，避免孔底堵塞和孔口冒漿，但最后1次灌漿管不能太短，距壩頂不少于5m。灌漿壓力控制要滿足“內(nèi)劈外不劈”的原則。對(duì)于初灌和復(fù)灌不起壓的孔，劈裂壓力一般在50kPa以內(nèi)，這種情況下應(yīng)全泵量灌注，直至限定灌漿量為止。對(duì)于孔內(nèi)吃漿量明顯，同時(shí)孔口壓力也會(huì)升高的情況，國(guó)內(nèi)工程劈裂壓力大都在50～300kPa范圍內(nèi)，本工程在130～190kPa之間，最大不超過(guò)230kPa。灌漿開(kāi)始后壓力升至最大值，劈裂后壓力迅速下降直至零。隨著復(fù)灌次數(shù)增加，壩體質(zhì)量改善，灌漿壓力會(huì)有所提高。為了保證大壩安全和取得較好的灌漿效果，每次灌漿時(shí)都要監(jiān)測(cè)壩體橫向水平位移量。本工程設(shè)計(jì)要求最大位移限定在3cm以內(nèi)，實(shí)測(cè)平均位移1.5cm，最大位移為3.3cm，此時(shí)最大裂縫寬度為2.1cm。

3.7終灌

當(dāng)壩頂裂縫開(kāi)始冒漿，在無(wú)壓狀態(tài)下反復(fù)輪灌，直至壩頂表面3次冒漿，并且裂縫內(nèi)漿液面不再下沉，這時(shí)即可終灌。

3.8封孔

終灌后拔出注漿管，靜置1d后抽出孔內(nèi)清水，填入密度1.7 g/cm3的濃漿。再靜置1周后抽水并注入濃漿，然后填入干土封孔，壓實(shí)。

4灌漿問(wèn)題處理

4.1冒漿問(wèn)題

施工過(guò)程中曾出現(xiàn)輸水涵管處冒漿問(wèn)題。鉆孔時(shí)產(chǎn)生嚴(yán)重冒漿會(huì)降低鉆進(jìn)效率，延長(zhǎng)施工工期，所以要采取措施處理。解決辦法是停灌待凝，并在泥漿中加入膨潤(rùn)土增稠，通過(guò)少灌多復(fù)方式封堵冒漿處的裂縫。

4.2 卡鉆現(xiàn)象

由于壩體填筑時(shí)使用了部分塑性較大的黏土，施工時(shí)發(fā)生縮孔而卡鉆，采用常規(guī)倒打吊錘起吊鉆桿方式起吊緩慢，而且因?yàn)檎駝?dòng)加重了縮孔，導(dǎo)致注漿管無(wú)法下放到位，后來(lái)改用倒鏈起吊鉆桿才解決了這個(gè)問(wèn)題。

4.3 串漿問(wèn)題

施工過(guò)程中出現(xiàn)相鄰兩孔或隔孔冒漿現(xiàn)象，表明兩孔或隔孔之間的漿脈連通了，這種現(xiàn)象稱為串漿。為了阻止串漿，應(yīng)堵塞冒漿的孔后再繼續(xù)灌漿。

4.4 復(fù)灌壓力

前已述及，隨著復(fù)灌次數(shù)增加，灌漿壓力會(huì)有所提高，但很多時(shí)候復(fù)灌壓力低于初灌壓力，究其原因是漿液未凝結(jié)所致，可在漿液中摻入干土質(zhì)量15%的水泥，可加快漿液凝結(jié)。

5 結(jié)語(yǔ)

四會(huì)大南山水庫(kù)土壩壩體經(jīng)灌漿處理后，壩體滲漏量明顯減小。兩年后探測(cè)發(fā)現(xiàn)劈裂灌漿形成的漿脈已連成整體，防滲帷幕墻已經(jīng)形成，壩體內(nèi)裂縫、空穴等缺陷已被填實(shí)，表明劈裂灌漿技術(shù)應(yīng)用于土壩壩體防滲加固取得滿意效果。

參考文獻(xiàn)：

[1] 王或果. 劈裂灌漿技術(shù)應(yīng)用過(guò)程控制要點(diǎn)分析[J]. 水利建設(shè)與管理，2015（3）：23-26.

[2] 胡皓. 土石壩劈裂灌漿技術(shù)在病險(xiǎn)水庫(kù)防滲處理中的應(yīng)用[J]. 內(nèi)蒙古水利，2015（4）：113-114.