鄧縣芳

(韶關(guān)市水利水電工程技術(shù)中心，廣東 韶關(guān) 512000)

1 項目簡介

韶關(guān)市曲江區(qū)蒼村水庫大壩防滲灌漿工程位于曲江區(qū)馬壩鎮(zhèn)轉(zhuǎn)溪村蒼村水庫北江一級支流馬壩河支流蒼村水中游，壩址位于樹家山上游約1km的沙羅灣河谷。年供水5450萬m3，解決下游1720hm2農(nóng)田灌溉用水，下游城區(qū)的防洪標準可由10a一遇提高到50a一遇，并減輕京廣鐵路、京珠高速公路、106國道等交通主干道的洪水威脅，捍衛(wèi)人口3.6萬人，捍衛(wèi)耕地面積353余hm2；此外，蒼村水庫利用本身優(yōu)越的自然地理條件，對本區(qū)環(huán)境具有積極的保護作用。是一宗以供水為主，兼有防洪、灌溉、環(huán)保等綜合利用的工程。

水庫壩址以上集雨面積93.9km2，河長25.5km，河床平均坡降17.4%，多年平均降雨量1609mm，年徑流深980mm，水庫總庫容7036萬m3，正常庫容6100萬m3，屬于中型水利樞紐工程，工程等別為Ⅲ等。設計正常高水位141.00m；設計洪水標準：50a一遇，設計泄洪流量170.6m3/s，設計洪水位143.42m；校核洪水標準：2000a一遇，校核泄洪流量713.8m3/s，校核洪水位144.34m；溢洪道消能設計洪水標準：30a一遇。樞紐工程主要包括：土壩、溢洪道、輸水隧洞(兼作施工導流洞)、馬壩供水隧洞及水庫附屬建筑物等。工程建設任務主要為壩體劈裂鉆孔、灌漿；壩基帷幕鉆孔、灌漿，工程總布置圖見圖1。

圖1 工程總體布置圖

項目完成后可實現(xiàn)年供水5450萬m3，解決下游1720hm2農(nóng)田灌溉用水，下游城區(qū)的防洪標準可由10a一遇提高到50a一遇，并可減輕京廣鐵路、京珠高速公路、106國道等交通主干道的洪水威脅，捍衛(wèi)人口3.6萬人，捍衛(wèi)耕地面積353余hm2；此外，蒼村水庫利用本身優(yōu)越的自然地理條件，對本區(qū)環(huán)境具有積極的保護作用。

2 防滲方案的確定

通過對汛期間水庫水位的觀測統(tǒng)計，蒼村水庫于2007年6月完成蓄水驗收，2008年8月上旬水庫水位為137.05m，壩后靠右側(cè)排水棱體以上1m坡面和右岸壩肩在第三排馬道上部約6m處排水溝附近兩個部位出現(xiàn)滲水點，其中壩后靠右側(cè)排水棱體以上1m坡面處滲水點由管理處自行采用土工布、片石、碎石和沙子分層覆蓋處理。至今蒼村水庫仍按第二期蓄水限制水位高程137.0m運行。為滿足水庫第三段蓄水運行階段的要求，盡早讓水庫投入正常運行，更好地發(fā)揮水庫防洪、供水等功能，本次設計方案為：

1)土壩劈裂灌漿工程：壩體劈裂鉆孔、灌漿；

2)壩基帷幕灌漿工程：壩基帷幕鉆孔、灌漿。

主要工程量見表1。

表1 工程量統(tǒng)計表

3 水庫大壩防滲灌漿具體工藝

水庫大壩加固要以安全加固解除病險為主，突出解決防洪標準不能達到規(guī)范標準的要求，基于蒼村水庫實際情況，擬采取以下灌漿措施[1-2]。

3.1 劈裂灌漿

3.1.1 設計方案

壩體劈裂灌漿孔沿壩頂軸線布置?？傞L 190m，共設一排孔，從壩基開始直至壩頂，采用水泥黏土漿自下而上灌注。岸坡段灌漿孔距 3.0m，不分序，河床段灌漿孔距5m，分兩序施工，劈裂灌漿平面布置圖見圖2。

圖2 劈裂灌漿平面布置圖

3.1.2 技術(shù)要求

灌漿正式施工前應進行先導孔的灌漿試驗，并將試驗結(jié)果及有關(guān)參數(shù)、灌漿效果等反饋設計方，用以調(diào)整灌漿深度及參數(shù)[3-5]。

1)鉆孔：①根據(jù)測量放樣就位，和設計位置誤差≤10cm，孔底偏斜率≤孔深的2%；②孔徑設計范圍為45-76mm，和注漿管匹配。若孔深≤30m，選取干法進行成孔；若孔深≥30m且壩體內(nèi)含砂礫石時，鉆進時宜采用泥漿護壁；③鉆孔完成后，應及時下注漿管，其與孔壁應結(jié)合封閉，以防漿液冒出。

2)灌漿：①先灌河床段再灌岸坡段，河床段分兩序進行，岸坡段不分序；②灌漿采用純壓式灌漿方式進行，注漿管下到孔底以上0.5-1.0m處，自下而上分段進行灌漿?？椎锥喂嘧?次，當灌漿量滿足要求時，向上將注漿管提高0.5m；孔底段以上每段灌注1-2次，當灌漿量滿足要求時，將注漿管提高5m。當灌漿管出漿口距壩頂10m結(jié)束提升；③本工程灌漿期間，庫水位較高，為縮短復灌間隔，加快漿液固結(jié)，在黏土漿中摻入干土重15%的水泥。每次開灌采用1.2-1.4t/m3稀漿經(jīng)過3-5min的灌漿，壩體劈裂后(灌漿壓力突然下降)，改為1.4-1.5 t/m3稠漿；④采用少灌多復，每孔每次平均灌注量宜控制在每米孔深0.5-1.0 m3；河床段每孔灌漿次數(shù)在10次以上，岸坡段根據(jù)實際孔深每孔灌漿次數(shù)控制在10次以內(nèi);地下水位以下復灌間隔≥5d，地下水位以上復灌間隔≥3d。

3)灌漿綜合控制：①灌漿壓力控制：注漿管深度60m，灌漿控制壓力設置為360kPa，注漿管深度每下降5m，灌漿控制壓力減小30kPa，正式施工前應通過灌漿試驗孔確定；②裂縫控制：應盡量推遲和限制壩頂出現(xiàn)裂縫，裂縫限制寬度控制在3cm以內(nèi)，停灌后能基本閉合；③橫向水平位移控制：壩頂上下游橫向水平位移控制在3cm以內(nèi)，停灌后能基本復原；④注漿量控制：每米孔深每次吸漿量控制在0.5-1.0m3為宜。

4)終灌標準及封孔：當漿液升至孔口，灌漿孔的灌漿量或灌漿孔口壓力滿足要求即可終止灌漿。封孔要先拔出注漿管，注滿容重> 1.5t/m3的稠漿，直至漿面升至壩頂不再下降為止。

5)灌漿材料：本項灌漿工作所需的灌漿材料有土料、水泥。水泥采用425#普通硅酸鹽水泥；土料需滿足黏粒含量20-45%，粉粒30-70%，砂粒0-30%，塑性指數(shù)10-25，有機質(zhì)含量<2%，可溶鹽<3%。制漿時在黏土漿中摻入干土重15%的水泥，加快漿液凝固。

6)特殊情況處理：①冒漿處理：壩頂冒漿即刻停灌，并將冒漿出口開挖，并夯實回填黏土；鉆孔冒漿進行壓砂處理；壩坡冒漿使用稠漿間歇灌注；②裂縫處理：若壩面有縱向裂縫，若為濕陷縫則可以灌漿。若為劈裂縫，到控制寬度時，應停灌；壩面有橫向裂縫時，應停灌檢查。對于淺縫，可進行開挖，以黏土回填夯實；對于深縫，用稠漿灌注裂縫；③竄漿處理：加強檢測，若鄰孔竄漿對壩體無影響，采取竄漿與灌漿孔同時灌注；④其它：塌坑可挖出泥漿用黏土回填夯實，壩坡隆起，應停灌分析，如確認壩坡穩(wěn)定，待停灌5-10d繼續(xù)灌漿[6]。

7)灌漿監(jiān)測：①壩身變形監(jiān)測：利用大壩已有的監(jiān)測標點，對壩身的橫向水平位移和豎向位移進行觀測。在非灌漿期間，每5d觀測一次，在灌漿期間，每天觀測一次；②滲流監(jiān)測：對臨近灌漿孔的測壓管間隔一刀兩小時監(jiān)測一次，結(jié)束灌漿的30d后可正常監(jiān)測；③裂縫和冒漿監(jiān)測：安排專人時常對壩坡、壩頂進行裂縫和冒漿監(jiān)測。

8)灌漿效果檢查：灌漿效果檢查孔應視具體灌漿情況布置，對于吸漿量大的地段，應重點檢查。計劃在壩體兩側(cè)和中間各布置一個檢查孔。檢查孔主要是在以下4個方面對灌漿效果進行檢查分析：①鉆進取芯檢查；②取原狀土樣試驗檢查；③灌注量檢查；④注水試驗滲透系數(shù)檢查[7]。

劈裂灌漿效果檢查增加試坑(探坑)檢查，查看泥墻(漿脈)厚度、形成情況，在河床段和右壩段各布置一個試坑。

3.2 帷幕灌漿

3.2.1 設計方案

右壩肩帷幕灌漿軸線從原防滲帷幕轉(zhuǎn)折點開始至右壩肩附近(轉(zhuǎn)折點1)然后轉(zhuǎn)向氣象觀測裝置下游側(cè)(轉(zhuǎn)折點2)再轉(zhuǎn)向溢洪道閘室左側(cè)邊墻(轉(zhuǎn)折點3)，最后平行溢洪道邊墻往上游直至與原灌漿帷幕形成封閉?？傞L128.1m，共設一排孔，采用水泥漿液自上而下灌注，從正常蓄水位141m高程至相對不透水層以下5m。灌漿孔距2.5m，分三序施工，平面布置圖見圖3。

圖3 帷幕灌漿平面布置圖

3.2.2 技術(shù)要求

灌漿正式施工前應進行先導孔的灌漿試驗，并將試驗結(jié)果及有關(guān)參數(shù)、灌漿效果等反饋設計方，用以調(diào)整灌漿深度及參數(shù)。

1)鉆孔：①宜采用回轉(zhuǎn)式鉆機和金剛石或硬質(zhì)合金鉆頭鉆進；②根據(jù)測量放樣就位，與設計位置偏差≤10cm，孔深≥設計孔深，實際孔位、孔深應有記錄，孔底偏斜率≤孔深的2%；③灌漿孔以較小直徑為宜，但終孔孔徑≥中56mm；④灌漿孔或灌漿段及其他各類鉆孔(段)鉆進結(jié)束后，應及時進行鉆孔沖洗，鉆孔沖洗一般采用大流量水流沖洗。沖洗后，孔(段)底殘留物厚度≤20cm。遇頁巖、黏土巖等遇水易軟化的巖石時，可視情況采用壓縮宿空氣或泥漿進行鉆孔沖洗。

2)裂隙沖洗和壓水試驗：①首先使用不超過1MPa的壓力水沖洗裂隙，沖洗壓力是灌漿壓力的4/5，時間≤20min；②在灌漿前各灌漿段采取結(jié)合裂隙沖洗的方式進行壓水試驗。

3)灌漿方式：①帷幕灌漿采用自上而下分段灌漿，孔口封閉，孔底射漿，孔內(nèi)循環(huán)的灌漿方式，射漿管孔徑宜為中56-76mm，應下至距孔底≤50cm，灌漿段長為5m；②孔口管下至帷幕灌漿設計起始深度，孔口管底部下灌漿塞隔離。

4)灌漿壓力：孔深100m，灌漿控制壓力為1500kPa，孔深每下降10m，灌漿控制壓力降低150kPa。正式施工前應結(jié)合地質(zhì)條件、壩高并通過灌漿試驗孔等確定。

5)灌漿漿液的濃度：采用水泥漿液灌漿，其濃度分為5∶1、3∶1、2∶1、1∶1、0.7∶1、0.5∶1共6個級比，起灌水灰比5∶1，某一級比注入量達到300L或灌注時間至半小時，注入率和灌漿壓力不發(fā)生變化，加濃一級；若注入率超過30L/min，可越級變濃。

6)終灌標準及封孔：①在最大設計灌漿壓力下，注入率≤1L/min時，灌注半小時結(jié)束該段灌漿，每段灌漿完成后待凝24h；②全孔灌漿結(jié)束后，用0.5∶1的新鮮普通水泥漿液置換掉孔內(nèi)積水。

7)灌漿材料：本項灌漿工作所需的灌漿材料有水泥及速凝劑，水泥采用 425#普通硅酸鹽水泥。

8)灌漿效果檢查：灌漿效果檢查孔應視具體灌漿情況布置，對于吸漿量大的地段，應重點檢查。檢查孔的數(shù)量為灌漿孔數(shù)的10%。檢查孔主要是在以下幾個方面對灌漿效果進行檢查分析：①鉆進取芯檢查；②壓水試驗透水率檢查；③灌漿耗灰量檢查。

4 施工質(zhì)量檢測與評價

蒼山水庫大壩灌漿加固質(zhì)量檢測與評定任務，旨在檢驗大壩灌漿防滲處理的應用效果，決定著大壩的質(zhì)量和安全問題，是人民財產(chǎn)安全的重要保障[8]。

4.1 工程質(zhì)量檢測情況

各單元工程的評定情況及工程材料、中間產(chǎn)品試驗質(zhì)量檢驗情況如下：

4.1.1 原材料質(zhì)量檢測

1)自檢：

本單位共檢測：水泥4組，砂1組，碎石1組，土工檢測(黏土)1組，C20混凝土配合比1組，C25混凝土配合比1組，檢測結(jié)果均合格。

2)對比檢測：

本單位共檢測：水泥2組，砂1組，碎石1組，檢測結(jié)果均合格。

4.1.2 中間產(chǎn)品檢測

土壩劈裂灌漿分部工程：

1)自檢：

本分部工程無中間產(chǎn)品質(zhì)量檢測。

2)對比檢測：

第三方檢測單位對該分部工程劈裂檢查孔進行注水試驗，檢測結(jié)果合格。

壩基帷幕灌漿分部工程無中間產(chǎn)品質(zhì)量檢測。

4.2 質(zhì)量評定情況

采用滲透系數(shù)對大壩防滲體及基巖風化層的滲透性進行分析評價[9]。結(jié)合鉆孔取芯資料、灌漿記錄、測試成果等綜合評定其質(zhì)量。通過進行不同段的注水實驗，防滲體及基巖風化層實測滲透系數(shù)的變化范圍在1.3×10-6-7.3×10-6cm/s之間，即防滲體及基巖風化層的滲透性極小，微乎其微，這也說明此次蒼村水庫土壩充填劈裂灌漿與壩基帷幕灌漿質(zhì)量效果良好，基本形成了連續(xù)完整的充填防滲體，壩體的防滲性有明顯的改善。

5 結(jié) 論

大壩防滲灌漿技術(shù)的施工水準決定了整個土壩基底的穩(wěn)定與完整程度。此外，灌漿防滲加固工藝流程較為繁瑣，任何一個流程都要滿足其工藝條件，達到質(zhì)量評價合格標準。通過對蒼山水庫大壩與壩基的防滲加固工藝設計，對土壩進行了劈裂灌漿防滲加固，壩基進行帷幕灌漿防滲加固，灌漿處理效果達到質(zhì)量評定標準，為相關(guān)工程施工提供了寶貴經(jīng)驗，也對大壩防滲體質(zhì)量的控制，確保大壩使用的長久性與效率性提供了借鑒。