李 巍

(朝陽市閻王鼻子水庫工程建設(shè)管理局，遼寧 朝陽 122000)

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高壓旋噴灌漿與帷幕灌漿聯(lián)合施工的壩體防滲加固技術(shù)研究

李 巍

(朝陽市閻王鼻子水庫工程建設(shè)管理局，遼寧 朝陽 122000)

壩體防滲一直是水利工程設(shè)計施工的關(guān)鍵，因水利工程滲漏造成的安全事故常見且較為嚴(yán)重。隨著中國水利工程大開挖、大體量、大埋深等復(fù)雜性、難度的增加，壩體滲漏問題已經(jīng)逐漸成為影響經(jīng)濟(jì)、環(huán)境及民生的重要問題。文章針對閻王鼻子水庫大壩滲漏防滲加固展開深入研究，對比分析多種防滲施工加固方案，確定了壩基帷幕與壩體高噴相結(jié)合的施工方式，提出了該方案的具體施工步驟，通過現(xiàn)場防滲效果檢查，取得了較好的防滲效果，可為類似工程提供參考。

高壓旋噴灌漿；帷幕灌漿；聯(lián)合施工；水利壩體；防滲加固

雖然治理壩體滲漏的施工方法已經(jīng)在水利工程中發(fā)揮了不可替代的作用，但現(xiàn)有的防滲技術(shù)不足以適用所有水利工程項目，因壩體滲漏造成的壩體失穩(wěn)事故屢見不鮮。為保障生態(tài)穩(wěn)定，加快經(jīng)濟(jì)發(fā)展，必須結(jié)合水庫現(xiàn)存狀態(tài)，采取合適的防滲加固手段。

黃兆友[1]結(jié)合高噴灌漿技術(shù)，對實際工程案例進(jìn)行探討，提出了寶貴的建議；張璐[2]在多種防滲方案中優(yōu)選出旋噴灌漿墻與土工膜相結(jié)合的施工方式，通過具體實驗驗證了該技術(shù)的施工效果；黃秋平[3]研究了高壓旋噴灌漿法的室內(nèi)實驗、現(xiàn)場應(yīng)用、質(zhì)量控制以及涂覆情況處理；鄧盛石[4]探討了水庫防滲的必要性，結(jié)合實際工程，研究了帷幕灌漿施工技術(shù)的具體應(yīng)用；蔡盛典[5]運(yùn)用單管高壓旋噴樁的技術(shù)，結(jié)合實際工程中使用狀況，得出防滲加固的寶貴結(jié)論；鄧林書等[6]結(jié)合實際工程，探討了高噴灌漿法的施工流程，研究了質(zhì)檢的重要性和重要意義。

綜上所述，以上專家和學(xué)者對水庫大壩的防滲施工和研究取得了豐碩的成果，但大多數(shù)學(xué)者的研究只是針對某一種防滲方案深入分析，適用性和推廣性不足。文章通過對各種防滲方案的對比，并結(jié)合閻王鼻子水庫的具體情況，采用壩基帷幕壩體高噴相結(jié)合的施工方式有效解決了壩體滲漏的問題，為類似中小型水庫的防滲工作提供借鑒參考。

1 工程概況

閻王鼻子水庫地處遼寧省朝陽市朝陽縣饅頭營子鄉(xiāng)肖家店村，位于大凌河中游。集雨面積9482km2，年均徑流量8.08×108m3。閻王鼻子水庫的關(guān)鍵組成部分為：主壩體、水流洞室、溢洪道。其主要功能為灌溉，兼顧防洪、養(yǎng)殖等輔助性功能。壩體主要是混凝土重力壩，壩體總高度達(dá)34.5m，壩頂寬10m、長383m。水庫正常蓄水位213.5m，對應(yīng)蓄水體積為1.39×108m3；最低水位201m，對應(yīng)蓄水體積為0.17×108m3；調(diào)洪庫容為0.95×108m3。

2 壩體防滲存在問題

2.1 壩基滲漏

由現(xiàn)場壓水試驗可知，大壩出現(xiàn)輕微滲漏現(xiàn)象。滲漏處主要分布在基礎(chǔ)之上3m之內(nèi)，測定透水率為4.21-12.34Lu。

2.2 壩肩出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象

壩肩下游93-97m高程范圍內(nèi)觀測到兩處滲水點，實際測量結(jié)果為0.82L/s，0.11L/s，若不及時處理，可能產(chǎn)生無法預(yù)計的后果。

2.3 壩體與壩基接觸帶滲漏

據(jù)現(xiàn)場調(diào)研考證，壩體施工時，基礎(chǔ)清理沒有達(dá)到規(guī)范要求，通過實地鉆探發(fā)現(xiàn)基礎(chǔ)表面存在0.8m厚的砂礫石。

2.4 壩體填土為人工填土

主要為砂質(zhì)黏土、含少量礫土，施工運(yùn)行報告反映，土壩體土的填筑施工存在質(zhì)量問題。

3 主壩防滲設(shè)計方案選擇

目前，水庫大壩的防滲技術(shù)非常多，主要的防滲技術(shù)見表1。

表1 水庫大壩的主要防滲技術(shù)

參照表1提供的數(shù)據(jù)，列舉4種防滲加固方案，如表2所示。

表2 防滲方案的對比

根據(jù)主壩存在的問題及初步設(shè)計復(fù)核意見，綜合比較所述4種方案，決定采用第4種方案。

4 壩體防滲施工

根據(jù)優(yōu)選出的防滲方案4進(jìn)行施工，在壩體內(nèi)坡回填土至120.1 m高程后，先進(jìn)行高噴灌漿施工，待高噴灌漿達(dá)到一定齡期后，再在同線位上實施帷幕灌漿。

4.1 主壩高壓旋噴灌漿

壩體防滲采用高壓旋噴灌漿，作業(yè)時，從底部向上端依次施工。

1)現(xiàn)場高噴試驗確定高噴參數(shù)：在高壓旋噴灌漿法應(yīng)用到實際工程之前，結(jié)合施工圖以及相關(guān)工作人員的建議，選取最容易發(fā)生滲漏的部位進(jìn)行現(xiàn)場試驗，以選取最優(yōu)施工參數(shù)。試驗確定的施工參數(shù)見表3。

表3 噴射工藝參數(shù)

2)設(shè)備配置：現(xiàn)場作業(yè)時，為合理有效的運(yùn)行，需具備五大體系共同協(xié)調(diào)完成。分別為氣體系、水體系、漿體系、施工體系、成孔體系及循環(huán)漿液體系。

3)灌漿材料：高壓噴灌采用PI32.5普通硅酸鹽水泥。水泥漿的配合比不但滿足規(guī)范要求而且有利于施工。若地下水流速超過額定值，需向漿液中添加適量速凝劑。

4)高噴灌漿施工工藝流程：高噴灌漿運(yùn)用三管法施工，3種介質(zhì)的輸送管平行排列，到達(dá)待噴處，水、氣同時沿水平方向噴射，形成低壓旋渦，漿液受低壓作用融入到低壓區(qū)。具體施工過程見圖 1。

圖1 高噴灌漿施工工藝流程圖

4.2 壩體帷幕灌漿

待高噴灌漿達(dá)到一定齡期后，再在同線位上實施帷幕灌漿。

1)孔位測量放樣：首先進(jìn)行樁基的測量定位，將樁基的施工范圍以及鉆孔的相關(guān)參數(shù)標(biāo)注到地面上，利用測繪及勘探數(shù)據(jù)繪制施工區(qū)的斷面圖及平面圖，以此為后期施工提供參考。

2)鉆孔施工排水：施工時采用自行排水與強(qiáng)制排水相結(jié)合的排水方法，利用人工開挖的小型排水溝進(jìn)行自行排水。

3)帷幕灌漿材料：灌漿材料的購買應(yīng)嚴(yán)格遵守相關(guān)規(guī)范的準(zhǔn)則，按照規(guī)定程序驗收之后的材料才可以進(jìn)入庫區(qū)，且及時將檢測報告移交到監(jiān)理單位。

4)帷幕灌漿設(shè)備：GY-150型地質(zhì)鉆機(jī)2臺，BW-160泥漿泵2臺，制漿機(jī)、流量計及供水管等。

5)先導(dǎo)孔施工：首先自上而下對先導(dǎo)孔壓水試驗，之后反方向灌漿，先導(dǎo)孔施工完后，根據(jù)先導(dǎo)孔的壓水試驗成果確定帷幕灌漿鉆孔深度。其灌漿壓力如表4、表5所示。

表4 灌漿壓力值

表5 壩肩段壩基接觸面灌漿壓力

6)施工工藝流程：具體施工過程如圖 2所示。

5 防滲質(zhì)量檢查

5.1 鉆孔取芯及壓水試驗(自檢)

閻王鼻子水庫壩體高噴灌漿完成 28 d后開始進(jìn)行鉆孔取芯及靜水頭壓水試驗檢查，按照檢測標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，待檢孔占全部施工孔的比例為10%，鉆孔位置為兩相鄰待檢孔中線與帷幕中心線的交點處，壓水試驗每5 m為一個檢測單元。根據(jù)監(jiān)測標(biāo)準(zhǔn)選取17處檢測孔，64個壓水試驗單元，通過試驗測得滲漏系數(shù)為1.5-4.8×10-1cm/s<1×10-6cm/s，達(dá)到規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)。

帷幕灌漿完成15 d后開始進(jìn)行鉆孔取芯及壓水試驗，按照檢測標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，待檢孔占全部施工孔的比例為10%，鉆孔位置為兩相鄰待檢孔中線與中垂線的交點處，壓水試驗每 5 m 為一個檢測單元，按照單點法一次檢測。根據(jù)監(jiān)測標(biāo)準(zhǔn)選取7處檢測孔，7個壓水試驗單元，通過試驗測得透水率為1-3Lu<10Lu滿足規(guī)范要求。

圖2 帷幕灌漿施工藝流程圖

5.2 壓水試驗(抽檢，第三方檢測)

在高噴灌漿和帷幕灌漿自檢完成后，甲方委托監(jiān)理公司驗收，其選取抽檢的方式，檢測位置根據(jù)現(xiàn)場情況任意選取，其中高噴灌漿抽檢 3 孔，最大滲漏系數(shù)4.4×10-7cm/s，帷幕灌漿抽檢 1 孔，最大透水率3.3Lu，達(dá)到規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)。

5.3 現(xiàn)場目測

通過現(xiàn)場觀測，正常蓄水位時，壩體滲漏現(xiàn)象已不復(fù)存在，壩肩及壩體各處無漏水點，充分說明此工藝效果顯著。施工結(jié)束之后，壩體的安全指數(shù)存在較大程度提升，抗洪防災(zāi)的能力顯著提高，確保了下游農(nóng)業(yè)及生態(tài)的穩(wěn)定。

6 結(jié) 語

閻王鼻子水庫壩體防滲工程，經(jīng)歷高噴灌漿及帷幕灌漿兩道工序，直至壓水試驗、抽查驗收，歷時近半年的努力，取得了顯著的治理效果，可為類似工程提供借鑒。遵循設(shè)計圖紙、施工規(guī)范及現(xiàn)場試驗參數(shù)不可隨意更改的原則，是保證質(zhì)量的關(guān)鍵。高壓旋噴灌漿中參數(shù)的選定是整個工程的核心之一，水壓的大小直接關(guān)系到成墻厚度及效果，是重中之重。帷幕灌漿中灌漿壓力的選定也占據(jù)相當(dāng)重要的位置，壓力過小達(dá)不到效果，壓力過大容易串孔甚至對壩體壩基產(chǎn)生破壞作用，各種參數(shù)的確定需要根據(jù)現(xiàn)場試驗確定。

[1]黃兆友.高噴灌漿技術(shù)在水庫大壩防滲加固施工中的應(yīng)用[J].建材與裝飾,2016(02):275-276.

[2]張璐.高壓旋噴灌漿技術(shù)在小型水庫防滲加固中的應(yīng)用[J].重慶三峽學(xué)院學(xué)報,2016,03(32):87-91.

[3]黃秋平.高壓旋噴灌漿技術(shù)在小型水庫防滲加固中的應(yīng)用[J].中國高新技術(shù)企業(yè),2014(23):57-59.

[4]鄧盛石.帷幕灌漿技術(shù)在水庫加固中的應(yīng)用[J].建材與裝飾,2016(02):268-269.

[5]蔡盛典.單管高壓旋噴樁在南門嶺水庫大壩防滲加固中的應(yīng)用[J].水利科技,2012(01):60-62.

[6]鄧林書.高壓旋噴灌漿技術(shù)在大壩防滲處理中的應(yīng)用[J].技術(shù)與市場,2010,09(17):39-41.

Study on Dam Body Reinforcement Technology based on Joint Construction of High Pressure Jet Grouting and Curtain Grouting

LI Wei

(Chaoyang City Yanwangbizi Reservoir Project Management Bureau，Chaoyang 122000，China)

Dam prevention against seepage is the key to design and construct the hydraulic engineering，and it is common and serious to cause accidents due to leakage of water conservancy project.With increasing in complexity and difficulty of water conservancy project in China，such as large excavation，large volume，large buried depth，leakage of the dam body has become an important problem affecting the economy，environment and people's livelihood.According to the research on seepage control against dam leakage in Yanwangbizi reservoir reinforcement，analysis of various reinforcement schemes about seepage control construction comparison，the construction method combing curtain to dam foundation and jet combination to dam body was determined，the detailed construction steps were put forward for the construction plan，through inspection on the effect of seepage prevention on site，achieving a good anti-seepage effect，which will can provide references for similar projects.

high pressure jet grouting; curtain grouting; joint construction; dam body; seepage prevention and reinforcement

1007-7596(2017)02-0059-04

2017-01-20

李巍(1982-)，女，遼寧凌源人，工程師，從事水庫工程管理工作。

TV52

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