安東旭

（梅州市海河水利水電設(shè)計(jì)有限公司，廣東 梅州 514781）

0 引言

水庫(kù)在調(diào)節(jié)河流流量、防范洪澇災(zāi)害等方面發(fā)揮著積極作用，也是社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中非常重要的基礎(chǔ)設(shè)施，而其在長(zhǎng)期的運(yùn)行過(guò)程中，會(huì)受到各種因素的影響而出現(xiàn)病害和問(wèn)題，如果不能對(duì)這些病害進(jìn)行及時(shí)有效處理，水庫(kù)運(yùn)行的可靠性和安全性會(huì)受到影響。帷幕灌漿技術(shù)在水庫(kù)除險(xiǎn)加固中有著良好的效果，可以對(duì)水庫(kù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行整體性補(bǔ)強(qiáng)，降低外部荷載對(duì)壩體的損害，也能夠提升壩基結(jié)構(gòu)的耐水性，為水庫(kù)大壩的穩(wěn)定運(yùn)行奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

1 工程概況

雙坑水庫(kù)位于梅州市五華縣岐嶺鎮(zhèn)黃福村，水庫(kù)壩址流域?yàn)槲迦A河水系（見圖1）。水庫(kù)于1973 年1月動(dòng)工興建，1974年12月建成蓄水。實(shí)測(cè)復(fù)核水庫(kù)總庫(kù)容24.94 萬(wàn)m3，工程等別為Ⅴ等，屬于?。?）型水庫(kù)，永久性主要建筑物級(jí)別為5 級(jí)，次要建筑物級(jí)別為5 級(jí)。水庫(kù)始建時(shí)按20 年一遇洪水設(shè)計(jì)、200年一遇洪水校核，此次復(fù)核設(shè)計(jì)洪水位為182.33 m，校核洪水位為182.65 m，正常蓄水位為181.41 m，死水位175.27 m。該水庫(kù)是以灌溉為主，結(jié)合防洪的綜合利用的?。?）水庫(kù)，設(shè)計(jì)灌溉面積33.33 hm2，保護(hù)耕地33.33 hm2，保護(hù)人口1 500 多人。

圖1 雙坑水庫(kù)位置圖

雙坑水庫(kù)是以灌溉為主，結(jié)合防洪的?。?）型水庫(kù)。由于水庫(kù)存在嚴(yán)重的安全隱患，經(jīng)2021年安全鑒定評(píng)定為三類壩，2020年8月，五華縣水務(wù)局經(jīng)復(fù)查后同意三類壩鑒定結(jié)論。根據(jù)水庫(kù)運(yùn)行管理的有關(guān)規(guī)定，若不進(jìn)行除險(xiǎn)加固，水庫(kù)將不能正常蓄水，效益得不到充分發(fā)揮。相關(guān)勘查數(shù)據(jù)顯示，大壩填筑土體主要為粉質(zhì)黏土，該土質(zhì)較均勻，呈可塑狀，滲透性中等；但由于建壩時(shí)施工工藝有限，碾壓欠密實(shí)，導(dǎo)致壩體填土整體結(jié)構(gòu)較疏松，填土壓實(shí)度達(dá)不到規(guī)范要求。大壩壩體填土以粉質(zhì)黏土為主，含少量碎石，含量少于4%，土質(zhì)較均勻，已完成自重固結(jié)，屬多年填筑土。標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)實(shí)測(cè)擊數(shù)N=7～9擊，平均8擊，為松散-稍壓實(shí)，壓實(shí)度偏低。

綜上所述，此工程存在的多項(xiàng)安全隱患，時(shí)刻威脅著水庫(kù)下游人民群眾的生命和財(cái)產(chǎn)安全，水庫(kù)目前已不能正常運(yùn)行，一定程度上制約著當(dāng)?shù)厣鐣?huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。因此，必須盡快除險(xiǎn)加固，消除不安全因素，避免水庫(kù)可能出事的風(fēng)險(xiǎn)，發(fā)揮水庫(kù)的正常效益，水庫(kù)除險(xiǎn)加固刻不容緩，應(yīng)盡快動(dòng)工修建。

2 方案設(shè)計(jì)和預(yù)期效果

此水庫(kù)未見滲漏，但根據(jù)地質(zhì)報(bào)告滲透系數(shù)較大，大于規(guī)范值，此次設(shè)計(jì)采用充填灌漿方案作為均質(zhì)土壩段壩體防滲加固設(shè)計(jì)方案，此工程壩體充填灌漿軸線布置在壩頂雙排孔，梅花形布置，共同形成一道防滲墻體以達(dá)到壩體防滲目的。壩體充填灌漿孔布置在大壩頂軸線處，灌漿孔設(shè)計(jì)為雙排，孔距和間距均為2 m，分Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三序孔，Ⅰ序孔間距8 m，Ⅱ序孔間距8 m，Ⅲ序孔間距4 m。壩體、壩基接觸面灌漿設(shè)計(jì)中，灌漿排數(shù)根據(jù)壩體、孔隙率、壩體土料性質(zhì)及透水性確定。充填灌漿采用雙排孔，孔、間距均為2 m；充填灌漿深入基礎(chǔ)到強(qiáng)風(fēng)化層1 m，充填灌漿采用水泥粘土漿，壩體充填灌漿平面布置和縱剖面布置如圖2和圖3所示。

圖2 壩體灌漿平面布置圖 1∶250

圖3 壩體注漿縱剖面布置圖 1∶250

水庫(kù)加固后，大壩為均質(zhì)土壩，壩長(zhǎng)48 m，最大壩高9.43 m，壩頂寬7.50 m，上游坡預(yù)制混凝土六角塊護(hù)坡，坡比為1：2.55，下游坡比1：4.5，草皮護(hù)坡；溢洪道位于土壩左岸壩肩，為開敞式溢洪道，控制堰堰形為寬頂堰，堰頂高程181.41 m，溢洪道全長(zhǎng)89 m，凈寬5.50 m，出口為底流消能。輸水系統(tǒng)位于大壩右側(cè)，放水設(shè)備為梯級(jí)放水臥管（哨涵），輸水涵為內(nèi)徑0.30 m的鋼管，輸水涵洞進(jìn)口高程175.27 m。

3 帷幕灌漿技術(shù)應(yīng)用

3.1 前期準(zhǔn)備

一是設(shè)備準(zhǔn)備。在工程施工中，需要用到各種各樣的施工設(shè)備，這些設(shè)備也是保證施工順利進(jìn)行的前提，結(jié)合該工程的實(shí)際情況，在帷幕灌漿施工中，需要用到1臺(tái)20 t汽車起重機(jī)，1臺(tái)10 t塔式起重機(jī)，6臺(tái)150型地質(zhì)鉆機(jī)和1臺(tái)CASE6010水平定向鉆機(jī)，漿液的攪拌采用的是J1-400型混凝土攪拌機(jī)，配合4套灌漿設(shè)備完成灌漿作業(yè)。

二是材料準(zhǔn)備。此工程所用混凝土均從攪拌站購(gòu)買成品；砂料直接向岐嶺鎮(zhèn)砂場(chǎng)購(gòu)買成品砂，砂料以中粗砂為主，褐黃色，較干凈，成分主要是石英、長(zhǎng)石，質(zhì)量能滿足工程要求。石料到石場(chǎng)直接購(gòu)買塊石和碎石。料場(chǎng)產(chǎn)石大部分為中細(xì)粒鉀長(zhǎng)花崗巖，石料強(qiáng)度高、質(zhì)量好，是較好的建筑材料，儲(chǔ)量也完全能滿足本工程的要求。此工程主要土方用量為輸水涵和溢洪道處的開挖和填筑，以及輸水涵進(jìn)口處圍堰土方用量?；靥钣昧峡沙浞掷瞄_挖料中的優(yōu)質(zhì)土石料，棄渣場(chǎng)可考慮設(shè)在庫(kù)區(qū)下游左岸低洼地段或山谷中。

3.2 灌漿技術(shù)

3.2.1 造孔

施工人員需要依照設(shè)計(jì)方案的要求，通過(guò)放樣的方式確定每一個(gè)鉆孔的位置，依照先上游排，后下游排，分4序跳躍式造孔。在造孔過(guò)程中，需要切實(shí)做好施工管理，要求造孔必須保持鉛直，允許存在的最大偏斜率不能超過(guò)鉆孔深度的2%。同時(shí)，施工人員需要切實(shí)做好鉆孔的記錄工作，對(duì)造孔過(guò)程進(jìn)行準(zhǔn)確描述，對(duì)于造孔環(huán)節(jié)出現(xiàn)的特殊情況，需要做好全面詳細(xì)的記錄并進(jìn)行深入分析和處理，保證造孔效果。

3.2.2 制漿

對(duì)照工程的現(xiàn)實(shí)需求，在制漿過(guò)程中，選擇的制漿材料為土料、水和水泥，漿液材料采用50%黏土加50%粉土，容重為1.40 t/m3漿液中摻入25%的水泥（重量比）。漿液配置中使用的水必須為沒有任何雜質(zhì)和異味的淡水，不能使用污水。在確定好漿液配比后，使用J1-400 型混凝土攪拌機(jī)將所有原料充分混合，然后借助過(guò)濾篩和沉淀清除大顆粒和雜物。正式灌漿施工前，需要再次以進(jìn)行過(guò)濾，篩目規(guī)格為35 孔/cm2。要求所有指標(biāo)都能夠滿足設(shè)計(jì)施工方案的要求，灌漿過(guò)程中漿液容重和輸漿量應(yīng)每小時(shí)測(cè)定施工準(zhǔn)備備案、造孔、制漿、灌漿、終孔處理驗(yàn)收1次并記錄，如：漿料發(fā)生變化，應(yīng)隨時(shí)調(diào)整。

3.2.3 灌漿

在進(jìn)行灌漿操作的過(guò)程中，先灌上游排孔，后灌下游排孔，各排按鉆孔順序分序進(jìn)行灌注。帷幕充填灌漿采用了分段灌注的方法，要求由下而上進(jìn)行，分段灌注的長(zhǎng)度控制在5～10 m。在灌漿初始階段，應(yīng)該使用稀漿，經(jīng)過(guò)約3-5 min后，可以逐漸加大泥漿稠度，若孔口壓力下降和注漿管出現(xiàn)負(fù)壓（壓力表讀數(shù)為0 以下）立即再加大漿液稠度，漿液的容重按技術(shù)要求控制。同時(shí)，技術(shù)人員需要對(duì)灌漿的過(guò)程進(jìn)行記錄，依照相應(yīng)的數(shù)據(jù)變化情況，做好圖表繪制工作。

3.2.4 管理

帷幕灌漿作業(yè)過(guò)程中，必須切實(shí)做好施工管理工作，這也是確保施工質(zhì)量和施工效率的前提，施工管理人員應(yīng)該充分重視起來(lái)。具體來(lái)講，在水庫(kù)壩基帷幕灌漿施工中，需要做好灌漿量控制，灌漿壓力控制，橫向水平位移控制，裂縫開展寬度控制等，要求控制工作能夠貫穿整個(gè)施工過(guò)程。例如：在對(duì)灌漿量進(jìn)行控制時(shí)，每孔每次平均灌漿量，以孔深計(jì)每米孔深控制在0.50～1 m3，每孔灌漿次數(shù)應(yīng)要6次以上。充填灌漿按少灌漿多復(fù)的原則進(jìn)行；前后兩次灌漿需要間隔一定的時(shí)間來(lái)保證施工效果，這個(gè)間隔時(shí)間不能少于5 d；灌漿口壓力的控制不能超過(guò)0.10 MPa，同時(shí)對(duì)灌漿情況進(jìn)行跟蹤管控，確保表面不會(huì)出現(xiàn)裂縫。

3.3 異常處理

在實(shí)施帷幕灌漿施工的過(guò)程中，存在一些無(wú)法預(yù)知的風(fēng)險(xiǎn)，如停水停電、惡劣天氣等，必須提前做好風(fēng)險(xiǎn)防范工作，制定出有效的應(yīng)急預(yù)案，才能保證工程施工的順利進(jìn)行，在發(fā)生異常時(shí)及時(shí)做出處理和應(yīng)對(duì)。這里對(duì)帷幕灌漿施工中的一些常見異常的處理措施進(jìn)行討論。

3.3.1 吃漿過(guò)大

如果在灌漿過(guò)程中，出現(xiàn)了單次吃漿量過(guò)大的問(wèn)題，可以嘗試采用少量多次的方式進(jìn)行灌漿，對(duì)每次灌漿的量進(jìn)行嚴(yán)格控制，直至最終灌漿量達(dá)到預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)后，可以停止灌漿。

3.3.2 冒漿問(wèn)題

帷幕灌漿環(huán)節(jié)如果在壩頂或者壩坡位置出現(xiàn)了冒漿的問(wèn)題，必須立即停止灌漿，將冒漿口挖開，使用黏性土料進(jìn)行回填夯實(shí)。如果冒漿位置出現(xiàn)在鉆孔周邊，可以使用水泥砂漿封堵。

3.3.3 串漿問(wèn)題

灌漿時(shí)如果出現(xiàn)了相鄰孔串漿的問(wèn)題，需要做好觀測(cè)分析，若串漿孔灌漿條件良好，并且對(duì)壩體不存在負(fù)面影響，可以對(duì)多個(gè)串漿孔進(jìn)行同時(shí)灌漿，不過(guò)需要對(duì)灌漿順序進(jìn)行控制，每個(gè)泵灌一個(gè)孔。如果灌漿孔的條件不允許同時(shí)灌漿，可以使用木塞將串漿孔堵住，然后繼續(xù)進(jìn)行灌漿作業(yè)。完成灌漿工作后，需要對(duì)串漿孔進(jìn)行沖洗和清掃，然后才能繼續(xù)該孔的灌漿作業(yè)。

3.3.4 灌漿中斷

如果因?yàn)橥话l(fā)狀況導(dǎo)致灌漿突然中斷，需要對(duì)鉆孔進(jìn)行清洗，盡快恢復(fù)灌漿。灌漿作業(yè)需要連續(xù)進(jìn)行，若整個(gè)沖洗過(guò)程中斷，需要先對(duì)鉆孔進(jìn)行清掃，恢復(fù)灌漿后，使用與開始灌注時(shí)標(biāo)號(hào)一致的水泥進(jìn)行灌注。如果灌漿段水泥砂漿灌入過(guò)多，影響了灌漿的順利進(jìn)行，則可以在漿液中加入速凝劑和穩(wěn)定漿液，對(duì)流速和流量進(jìn)行控制，適當(dāng)降低壓力。處理完成后，需要再次進(jìn)行掃孔，依照相關(guān)技術(shù)要求灌漿，回漿濃度變大時(shí)，可以使用相同水灰比的新漿進(jìn)行灌注。

4 結(jié)語(yǔ)

總而言之，在使用帷幕灌漿技術(shù)對(duì)水庫(kù)大壩壩基進(jìn)行除險(xiǎn)加固的工程中，需要做好鉆孔工作，對(duì)孔的質(zhì)量和安全性進(jìn)行檢查，明確工程質(zhì)量目標(biāo)，推動(dòng)各級(jí)工作人員責(zé)任的貫徹落實(shí)，做好施工工序的控制和施工經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，在保證防滲加固效果的同時(shí)，降低工程造價(jià)。