劈裂灌漿技術在天河一級站進水池防洪圈堤防滲中的應用

宋夕武

(鳳陽縣水務局，安徽 鳳陽233100)

摘要:以天河一級站進水池防洪圈堤防滲加固為例，介紹了運用劈裂灌漿技術進行防滲的設計和施工。

關鍵詞:劈裂灌漿；天河一級站；圈堤；防滲；應用

收稿日期：2015-02-08；修回日期：2015-03-06

作者簡介：宋夕武 (1971-)，男，安徽鳳陽人，工程師，從事水利工程管理工作。

DOI：10.3969/j.issn.1671-6221.2015.02.016

中圖分類號：TU94

The application of the technique of the splitting grouting in the

Tianhe station into the basin flood control ring levee seepage

SONG Xi-wu

(Fengyang County Water Affairs Bureau, Fengyang 233100，China)

Abstract:Taking the Tianhe first-order station as an example, this paper introduces how to use the technique of the fracture grouting seepage control in the design and construction process.

Key words:fracture grouting；tianhe first-order station；ring levee；seepage control；application

天河電灌站是一座中型電力灌溉站。一級站進水池防洪圈堤長272m，堤頂高程22 m左右,進水池底高程14.00m。因當時施工條件差，工程管理不到位，造成筑壩土料壓實度達不到設計要求，壩體滲漏嚴重。進水池內水抽完2～5天，即可滲滿，淹沒一級站廠房設備。由于頻繁地抽水造成的開支大，加之電灌站運行經費又緊張，不得已，將機電設備吊起，給運行管理帶來了困難，同時屋面主梁已形成多道縱向裂縫，十分危險。為解決運行管理困難及危險，決定對圈堤進行劈裂灌漿。

1　劈裂灌漿設計

設計的內容如下：

(1) 灌漿孔布置。本次灌漿,沿堤頂軸線布設1排灌漿孔，孔深打到進水池底高程14.00m以下2m為止，深10.00m左右。干法造孔，采用2序孔灌漿，孔距6m，Ⅰ-1孔距0+000樁號1.5m，在1序孔中間打2序孔。彎段不分序，按3m孔距打孔。在防洪閘上游漿砌石翼墻及閘室與土壩接觸部位4m范圍內，每邊鉆三排6眼灌漿孔，每排2眼，孔距2m，矩形分布，閘兩側共計鉆孔12眼。部分灌漿孔設計參數(shù)如表1所列，灌漿孔布置如圖1所示。

表1　部分灌漿孔設計參數(shù)表

圖1劈裂灌漿孔分布示意圖

(2) 灌漿材料。采用水泥粘土漿液，水泥、粘土占混合漿液干料的27%、73%。灌漿土料物理力學指標主要為:粘粒含量20%～30%，粉粒含量30%～50%，砂粒含量10%～30%，有機質含量<2%，可容鹽含量<8%，塑性指數(shù)8%～15%，泥漿比重1.4～1.6t/m3；水泥采用425普通硅酸鹽水泥，水泥的細度要求是通過4900孔/cm 標準篩(篩孔尺寸為0.088mm)的篩余量小于5%～2%。

(3) 施灌次序。先對一序孔輪灌，采用“少灌多復”的方法，待一序孔灌漿結束后，再進行2序孔。

(4) 注漿方法。采用孔底注漿全孔灌注的方法，注漿管下至距孔底20cm 左右，泥漿從注漿管下口瀝出，使壩體由下部逐漸向上劈開，復灌2～3 次或基本不吃漿時，將注漿管提升1m～2m， 達到間隔時間后，再復灌，直至注漿管距壩頂2m 左右為止。

(5) 壓力控制。灌漿壓力是劈裂灌漿施工中一個重要控制指標，控制灌漿壓力以“內劈，外不劈”為原則，應注意掌握：起始劈裂壓力、裂縫的擴展壓力、最大控制灌漿壓力。對于初灌和復灌時不起壓的鉆孔，控制壓力為P0≤50kPa； 一般壩體灌漿控制壓力為50～300kPa。灌漿孔口壓力需要現(xiàn)場灌漿試驗確定。

(6) 彎曲壩段、防洪閘上游漿砌石翼墻及閘室與土壩接觸部位灌漿控制。采用1次成孔輪灌法的施工工藝。在施工軸線上，將設計灌漿孔連續(xù)鉆完，然后逐孔輪流灌漿， 單孔每次灌漿量要少，發(fā)現(xiàn)孔口有裂縫時就停灌，改灌另孔，當每個鉆孔都形成小的裂縫，而且互相交接，灌漿量再逐漸增加，直至灌完形成與施工軸線一致的泥漿防滲帷幕為止。

2　灌漿施工工藝

灌漿施工工藝是土壩安全和保證灌漿質量的關鍵。一般采用“壩體分段、區(qū)別對待、單排布孔、分序鉆灌、孔底注漿、全孔灌注、綜合控制、少灌多復”的原則，灌漿施工過程主要包括:施工準備→場地布置→造孔→護壁管安放→制漿→灌漿→終灌、封孔。

(1) 施工準備及灌漿設備選擇。由于灌漿需要24小時不間斷施工，施工前必須做好施工準備。

灌漿設備要可靠、性能良好。經過多廠家比選，最后確定選用山東泰安產WJ100型臥式灌漿機，該機集攪拌、過濾、儲漿、輸漿功能為一體，可以連續(xù)攪漿和輸漿，移動方便靈活。輸漿用80/10型泥漿泵，功率4kW，最大工作壓力1.0MPa，輸漿量0.08m3/min，水平輸送距離60m～80m，動力配備為12kW柴油發(fā)電機2臺，1臺備用。選擇符合要求的土料場，由于灌漿孔吃漿量的不確定性，所選擇的料場土料必須充足。

(2) 造孔與護壁管安放。造孔前，在壩頂沿灌漿軸線開挖深約1.0m，寬約0.5m的溝槽，并回填粘土夯實，構成阻漿蓋，防止孔口過早出現(xiàn)裂縫或冒漿現(xiàn)象。按設計要求布孔，孔徑為80mm，造孔應保證鉛直，偏斜率不得大于孔深的2%，同時灌漿孔孔位偏差不宜大于10cm。

(3) 制漿。采用制漿攪拌機濕法制漿，隨時測定泥漿密度，控制達到設計要求，灌漿過程中漿液容重和輸漿量每小時測定1次并記錄，漿液的穩(wěn)定性和自由析水率5天測1次，如漿料發(fā)生變化，隨時加測。

(4) 灌漿技術要求。灌漿開始先灌稀漿，水泥漿比重控制在1.2t/m3，等孔口壓力突然下降后，再次將比重提高到1.4～1.6t/m之間。每個灌漿孔都要經過多次復灌，前兩次應避免壩頂裂縫，后幾次復灌時，壩頂裂縫寬度控制在3cm 以內，并在灌后能基本閉合。每次灌漿量控制在每米0.5～1m3之間。每孔復灌間隔時間不少于5d?？卓趬毫刂圃谠O計最大允許灌漿壓力之內。每孔必須達到終孔標準后，方能起管，直至漿面不再下沉為止，最后加填土夯實。

為掌握灌漿質量，防止發(fā)生意外事故，劈裂灌漿時需同時進行壩體表面變形(水平位移和沉降)觀測，可以隨時了解土壩灌漿以及引起的回彈情況，監(jiān)別大壩的安全，保證灌漿質量。對各觀測項目要配合進行，隨時掌握不正?，F(xiàn)象的發(fā)生，發(fā)展，防止事故發(fā)生，確保工程安全。沉降量的控制，根據實踐經驗要求，位移與沉降量之比應小于相應的1/2壩坡。

(5) 終灌、封孔。根據文[1]①經過分段多次灌漿，漿液已灌注至孔口，且連續(xù)復灌3次不再吸漿，可結束灌漿。②該灌漿孔的灌注漿量或灌漿壓力已達到設計要求。

灌漿孔灌漿結束后，應及時進行封孔。方法為將灌漿管撥出，向孔內注滿密度大于1.5t/m3的稠漿，如果孔內漿液面下降，則應繼續(xù)灌注稠漿，直至漿液面升至孔口不再下降為止。

3　灌漿結果

本次灌漿，1序孔37眼，孔距為6 m，灌漿量為780 m3；2序孔37眼，孔距6m，灌漿量為588 m3；另外，在防洪閘上游漿砌石翼墻及閘室與土壩接觸部位4m范圍鉆孔12眼，灌漿量為180m3。總計灌漿量1548m3，灌漿壓力為50～200kPa。

4　結束語

天河一級站進水池防洪圈堤劈裂灌漿防滲工程于2012-10-21開工，2012-11-14完工。2012-12-13進行抽水試驗，經過20多天進水池內水才滲滿(這一階段天河水位一直較高)，相對以前進水池內水抽完2～5天，即可滲滿來說，滲漏量明顯減小，這說明天河一級站進水池防洪圈堤劈裂灌漿防滲工程取得了較好的效果。

[參考文獻]

[1]DL/T 5238-2010，土壩灌漿技術規(guī)范[S]．

[2]王洪恩,盧超．堤壩劈裂灌漿防滲加固技術[M]．北京：中國水利水電出版社，2006.

[3]DL/T5148-2001，水工建筑物水泥灌漿技術規(guī)范[S]．

(責任編輯胡進)