石屏縣水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)隊(duì)

摘要：本文對(duì)帷幕灌漿在石屏縣哈期黑水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程中的應(yīng)用進(jìn)行探討和分析。土石壩壩基可采用帷幕灌漿進(jìn)行防滲處理，帷幕灌漿施工質(zhì)量可以通過(guò)檢查孔的壓水試驗(yàn)及測(cè)壓管資料得以驗(yàn)證，只要選擇合適的灌漿材料及合理的技術(shù)參數(shù)，嚴(yán)格控制施工工序，灌漿質(zhì)量是有保證的，灌漿處理的效果比較明顯。

關(guān)鍵詞：帷幕灌漿；水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程；應(yīng)用

一、前言

哈期黑水庫(kù)屬于珠江流域南盤江水系坡龍河上，壩址以上徑流面積0.60km2，主河道長(zhǎng)1.038km，河道平均坡降133.6‰，流域平均寬度0.63km，形狀系數(shù)0.603。水庫(kù)壩址以上多年平均年徑流量為13.0萬(wàn)m3。流域地勢(shì)呈南北向，東高西高，南高北低，庫(kù)區(qū)為侵蝕構(gòu)造中山河谷地貌，土壤以灰黃色粘土為主，徑流區(qū)植被較好，無(wú)水土流失現(xiàn)象。

石屏縣哈期黑水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程為小（2）型水庫(kù)工程，攔河壩為均質(zhì)土壩，除險(xiǎn)加固后壩軸線與老壩軸線一致，壩軸線呈直線布置，壩頂全長(zhǎng)74m，壩頂高程為1970.0m，壩頂寬5.0m，最大壩高為16.5m。

哈期黑水庫(kù)始建于1994年，大壩最大壩高16.5m，壩頂長(zhǎng)74m，寬4～4.8m，壩頂高程1970.0m，上游壩坡為1：2.25，下游壩坡為1：2.0。哈期黑水庫(kù)在工程建設(shè)期，由于受歷史條件及當(dāng)時(shí)施工技術(shù)和施工條件的限制，工程質(zhì)量得不到保證。水庫(kù)建成至今，一直帶病運(yùn)行。近年來(lái)投入巨額資金對(duì)病險(xiǎn)水庫(kù)進(jìn)行維修加固，使其發(fā)揮應(yīng)有的工程效益。

二、壩體、壩基病害分析及防滲處理意見(jiàn)

1、病害分析

哈期黑水庫(kù)的建設(shè)初期，由于無(wú)完整的勘測(cè)設(shè)計(jì)資料，加上歷史原因，施工技術(shù)落后以及施工機(jī)械缺乏，土料填層厚過(guò)大，致使壩體填筑質(zhì)量差，密實(shí)度差，造成壩頂和壩坡變形，凸凹不平。由于體土碾壓質(zhì)量較差，在庫(kù)水滲透動(dòng)水壓力作用下，孔隙不斷加大，造成部分壩體土透水率較大（K=1.6×10-3～6.5×10-3cm/s），而壩體與壩基接觸帶滲漏主要在填筑壩體時(shí)未設(shè)截水墻，故在庫(kù)水滲透力作用下造成了壩腳左壩肩結(jié)合部接觸帶滲漏（潮濕面積為84.0m2，并浸水量達(dá)0.25 L/s）；嚴(yán)重影響壩體穩(wěn)定和安全。

2、處理意見(jiàn)

經(jīng)鉆孔勘探水文地質(zhì)試驗(yàn)及室外滲透試驗(yàn)得知，壩體均為中等透水層（K=6.9×10-3～6.5×10-4cm/s），壩基土和兩岸坡積層透水性中等（K=2.8×10-3～6.5×10-3cm/s），壩基及壩肩在一定深度透水性相對(duì)較大（q= 53.88～57.58Lu），因此，對(duì)壩體、壩基及壩肩需進(jìn)行防滲處理。本次推薦防滲方案為壩體、壩肩、壩基土及壩基基巖均采用帷幕灌漿處理。

三、壩基帷幕灌漿的設(shè)計(jì)與施工

1、帷幕灌漿設(shè)計(jì)

根據(jù)哈期黑水庫(kù)的病害情況以及壩基滲漏條件，對(duì)壩體、壩肩、壩基土及壩基基巖均采用帷幕灌漿處理。兩壩肩繞滲終點(diǎn)是根據(jù)兩壩肩滲漏情況分析確定，其長(zhǎng)度分別為左與向左壩肩方向延伸10m，右右方向延伸10.00m。壩段帷幕深度是根據(jù)帷幕深入相對(duì)不透水層（與帷幕防滲標(biāo)準(zhǔn)相等）以下5m。帷幕灌漿孔沿壩軸線向上游布置，灌漿孔均為單排孔，孔距為2.0m。河谷底和壩基防滲底界按透水率q≤10Lu控制，壩體土按透水率K≤1.0×10-5cm/s控制。

帷幕厚度根據(jù)中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》SL 274—2001式（6.2.12）進(jìn)行計(jì)算。

帷幕厚度T=H/J

式中：

H——最大設(shè)計(jì)水頭，m；

J——帷幕的允許水力坡降。

設(shè)計(jì)帷幕厚度根據(jù)《大壩基礎(chǔ)灌漿》式3—5進(jìn)行計(jì)算。

設(shè)計(jì)帷幕厚度T'=1.1D

式中：

D——帷幕灌漿孔孔距，2m。

允許水力坡降取為10，灌漿段最大設(shè)計(jì)水頭為15m，因此T=H/J=15/10=1.5m<設(shè)計(jì)帷幕厚度T'=2.2m

滿足設(shè)計(jì)要求。

2、帷幕灌漿施工程序及方法

左、右壩肩和壩段采用帷幕灌漿防滲處理，灌漿軸線布置于壩軸線上游，按單排孔布置，孔距2.0m。其施工順序是：測(cè)量布置孔位→鉆機(jī)就位→鉆灌漿孔→沖洗鉆孔→壓（注）水試驗(yàn)→灌漿→后壓（注）水→結(jié)束封孔。

（1）造孔

造孔一般采用干打、干鉆取土法，或先打入外套，再用鉆具加小水量在套管內(nèi)清掃，一般掃至離套管下檔以上0.5 m。當(dāng)遇到較大的碎塊石套管無(wú)法打進(jìn)時(shí)，用合金鉆頭進(jìn)行低速.小水量鉆進(jìn)，鉆穿碎塊石后，提干孔內(nèi)積水，套管及時(shí)跟進(jìn)，避免水大量進(jìn)人壩體。心墻與壩基接觸部分土質(zhì)由于受地下水影響，一般較軟，而設(shè)計(jì)要求套管離心墻底部0.3—0.5 m，進(jìn)行接觸段灌漿，因此，在接觸段造孔時(shí)，往往受鉆進(jìn)時(shí)水壓力影響，使心墻受到破壞，從而影響灌漿效果。當(dāng)套管下至離接觸面一定距離后，用小一檔口徑的套管下至接觸面，然后進(jìn)行接觸段造孔，灌漿段長(zhǎng)達(dá)到后，把外套管硬打至離心墻底部0.3—0.5 m，拔掉內(nèi)套管，下灌漿管路進(jìn)行灌漿。上述方法，避免套管在鉆進(jìn)時(shí)受鉆桿敲打而松動(dòng)，影響止?jié){效果。

（2）帷幕灌漿

灌漿材料：壩體土灌注水泥粘土漿，基巖灌注純水泥漿。施工程序和方法：先Ⅰ序，再Ⅱ序，后Ⅲ序，自上而下分段灌漿法逐序加密進(jìn)行施工。采用2臺(tái)100或150型鉆機(jī)配合灌漿機(jī)械自上而下進(jìn)行施灌，按三序進(jìn)行并逐序加密的方法進(jìn)行。灌漿一般控制在正常結(jié)束時(shí)水泥灌入量達(dá)到設(shè)計(jì)要求的擴(kuò)散半徑即可。不同水庫(kù)的地質(zhì)條件千差萬(wàn)別，最好在施工初期，進(jìn)行不同灌漿壓力試驗(yàn)，選擇合理的灌漿壓力。在灌漿施工中，若發(fā)生串、冒漿應(yīng)降低壓力，加濃漿液表面封堵的間歇灌漿措施處理。若發(fā)生事故灌漿中斷時(shí)，必須采取措施沖洗灌漿孔，不能及時(shí)沖洗時(shí)，在復(fù)漿時(shí)要認(rèn)真掃孔，仍采用中斷前的水灰比，若吸漿量同前可繼續(xù)施灌，否則必須掃孔后重灌。

（3）壓注水試驗(yàn)

灌漿質(zhì)量檢查采用鉆檢查孔，做壓水試驗(yàn)。檢查孔的數(shù)量為總孔數(shù)的10%，一個(gè)單元工程內(nèi)至少應(yīng)布置一個(gè)檢查孔。壓水試驗(yàn)應(yīng)在該部位灌漿結(jié)束后14天見(jiàn)進(jìn)行。

四、結(jié)論

防滲處理有許多種處理方法，但是在目前經(jīng)實(shí)踐證明，帷幕灌漿施工在防滲處理中最為廣泛應(yīng)用，特別是在我縣中小型水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程中，經(jīng)過(guò)多個(gè)工程的實(shí)踐，灌漿技術(shù)更為成熟。只要選擇合適的灌漿材料及合理的技術(shù)參數(shù)，嚴(yán)格控制施工工序，灌漿質(zhì)量是有保證的，灌漿處理的效果比較明顯。