曹德昭

(清遠(yuǎn)市清新區(qū)龍須帶水庫(kù)管理所，廣東 清遠(yuǎn) 511500)

1 工程概況

水庫(kù)工程等級(jí)為Ⅲ等，水庫(kù)大壩、輸水隧洞、溢洪道等主要建筑物為3級(jí)建筑物，次要建筑物為4級(jí)建筑物。水庫(kù)大壩為黏土斜心墻土石混合壩，設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為100年一遇(P=1%)，校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為 2000 年一遇(P=0.05%),水庫(kù)特征表詳見(jiàn)表1。溢洪道位于大壩右壩頭，為開(kāi)敞式自由溢流堰。排沙泄洪洞為套鋼管和鋼筋混凝土襯砌隧洞。水庫(kù)金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備主要為輸水隧洞的閘閥、垂直提升平板鋼閘門(mén)及手電兩用的QPQ2×40 t卷?yè)P(yáng)式啟閉機(jī)。入庫(kù)洪水資料詳見(jiàn)表2。

表1 水庫(kù)特征情況

表2 入庫(kù)洪水資料

2 工程防滲加固現(xiàn)狀

(1)兩壩肩局部壩基及260 m高程以上，局部填土(搶度汛部分填土)滲透性大，尤其右壩頭的滲漏比較嚴(yán)重。

(2)大壩迎水坡的護(hù)坡干砌石風(fēng)化嚴(yán)重且極不平整。水庫(kù)上游庫(kù)岸由堅(jiān)硬材質(zhì)的石灰?guī)r組成，間雜少量石英砂巖，滲透性微弱。壩址上游岸坡受水位陡降影響，裸露的基巖雖經(jīng)風(fēng)吹日曬，但整體性較好，裂隙不發(fā)育，無(wú)斷層影響，邊坡自然穩(wěn)定性較好，不存在大范圍滑坡風(fēng)險(xiǎn)。但受地質(zhì)構(gòu)造影響，不排除部分區(qū)段受地質(zhì)應(yīng)力影響，存在隱蔽性不穩(wěn)定裂隙和破碎構(gòu)造帶，當(dāng)水庫(kù)水位發(fā)生驟變時(shí)，靜水壓解除后破壞原穩(wěn)定受力平衡局面，易形成局部潰塌，但這種地質(zhì)薄弱區(qū)面積不大，并與主體大壩存在一定距離，對(duì)安全管理影響不大，不會(huì)對(duì)水庫(kù)的安全生產(chǎn)和安全維護(hù)造成影響。2000—2001年進(jìn)行安全鑒定工作。根據(jù)《廣東省清新縣龍須帶水庫(kù)安全鑒定綜合報(bào)告書(shū)》和省水利廳粵水管[2002]62號(hào)文件，龍須帶水庫(kù)大壩安全鑒定的類(lèi)別為二類(lèi)壩。

3 工程聯(lián)合灌漿加固

3.1 水利工程灌漿分類(lèi)

(1)高壓噴射灌漿法。高壓噴射灌漿法是在工程施工面鉆孔，下置噴射管，將注漿管下到需要加固的工程隱蔽預(yù)定位置，然后，用高壓水泵或高壓泥漿泵(20～40 MPa)將水或漿液通過(guò)噴嘴噴射出來(lái)，利用噴射流束的沖擊力沖擊破壞土體，使土粒與漿液攪拌混合、凝固。形式有旋噴、擺噴和定噴三種，區(qū)別在于不同的噴嘴運(yùn)動(dòng)方式，影響凝結(jié)體的形狀和結(jié)構(gòu)[1]。該施工方式使用的設(shè)備簡(jiǎn)單，工作效率高，同時(shí)，原料較廉價(jià)，并且搭接性好，最終工程防滲性能非常好，但是，這種施工方式對(duì)于地質(zhì)環(huán)境要求較高，若噴漿施工經(jīng)驗(yàn)不足，會(huì)嚴(yán)重影響工程防滲效果。

(2)土壩壩體劈裂灌漿法。這種施工方法是利用壩體的應(yīng)力分布規(guī)律，對(duì)其注入適當(dāng)?shù)臐{液，利用灌漿壓力，使壩體沿著壩軸線的方向劈裂，同時(shí)，灌注符合工程要求的泥漿，形成連續(xù)的防滲墻壩體，對(duì)漏洞堵塞、軟弱層切斷、壩體防滲加固等具有顯著效果。該施工技術(shù)通過(guò)徹底打破壩體原有的應(yīng)力不平衡，建立新的應(yīng)力平衡，在其應(yīng)力影響范圍內(nèi)，保持壩體的穩(wěn)定和安全。

(3)改良控制性灌漿法。隨著施工設(shè)備、灌漿材料的發(fā)展，對(duì)傳統(tǒng)的灌漿施工進(jìn)行改進(jìn)，將串冒漿問(wèn)題降低到工程可接受的范圍內(nèi)。通過(guò)材料選型、技術(shù)選型、施工選型，在施工中控制漿液壓力與流量，提高施工質(zhì)量，同時(shí)，擴(kuò)大灌漿的覆蓋區(qū)域，降低材料、人工損耗，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)收益。

3.2 灌漿施工

大壩聯(lián)合灌漿加固項(xiàng)目主要是上游圍堰區(qū)域改良性控制灌漿、邊坡支護(hù)(錨噴支護(hù)，使用預(yù)應(yīng)力錨索加固，表面噴漿封堵圍巖，防止進(jìn)一步風(fēng)化破碎)、局部斷層處理(采用高壓灌漿)、壩基高壓噴射灌漿、壩基薄弱區(qū)域帷幕灌漿(添加高分子化學(xué)漿液，增加圍巖附著力)、探洞回填灌漿。表孔溢洪洞主要是錨噴加強(qiáng)支護(hù)、進(jìn)口破碎區(qū)域固結(jié)灌漿、洞身隱蔽區(qū)域回填灌漿及洞身固結(jié)灌漿。

(1)噴射灌漿施工。根據(jù)《水電水利工程高壓噴射灌漿技術(shù)規(guī)范》(DL/T 5200—2019)相關(guān)要求，對(duì)于重要的、地層地質(zhì)條件較復(fù)雜或深度較大的高壓噴射工程中，應(yīng)根據(jù)施工地質(zhì)特性、工程特性，合理選定代表性地層進(jìn)行高噴灌漿現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)[2]。試驗(yàn)宜采用單孔和不同孔排距的群孔進(jìn)行，以確定高噴灌漿的方法及其適用性，確定有效樁徑(或噴射范圍)、施工參數(shù)、漿液性能要求、適宜的孔距排距、填體防滲性能等。在水庫(kù)大壩0+121.40～0+155.30段，按照1.0 m、1.2 m和1.4 m共3種規(guī)則孔距布孔進(jìn)行試驗(yàn)，每種孔距布孔5個(gè)，試驗(yàn)深度均為24 m，共設(shè)置16個(gè)，試驗(yàn)段總長(zhǎng)18 m。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)及對(duì)試驗(yàn)區(qū)段抗?jié)B性能、防滲墻厚度等指標(biāo)性能進(jìn)行分析，最終確定高壓擺噴施工參數(shù)，見(jiàn)表3。

布置單排高壓擺噴灌漿孔，噴孔間距為1.4 m，在強(qiáng)風(fēng)化花崗巖區(qū)域噴漿管插入深度3 m，以達(dá)到壩基相對(duì)不透水層，按照設(shè)置，間距1.4 m情況下，兩孔中心搭接間距為1.8 m。因此，采用三管法(樁徑為1.2～2.2 m)進(jìn)行高壓擺噴射施工，按照折接形式布置擺噴灌漿孔。

表3 噴漿施工參數(shù)

擺噴灌漿監(jiān)測(cè)參數(shù)效果分析。大壩防滲加固工程竣工后，通過(guò)開(kāi)挖直觀檢查噴射效果及墻體斜接情況，觀測(cè)情況表明：防滲墻樁間搭接良好，灌漿孔深、開(kāi)孔位置和入巖深度均達(dá)到規(guī)范要求，板墻對(duì)接完好，成墻最小厚度>50 cm。使用圍井法和鉆孔法對(duì)壩基防滲墻體進(jìn)行施工質(zhì)量檢查，按照每個(gè)施工單元工程布置3個(gè)檢查孔，每6個(gè)單元工程布置1個(gè)注水試驗(yàn)圍井，檢測(cè)墻體強(qiáng)度和滲透系數(shù)，結(jié)果見(jiàn)表4。

表4表明：從高壓擺噴灌漿壩基防滲墻獲取的典型芯樣的抗壓強(qiáng)度為3.22～4.44 MPa，均大于規(guī)范要求(2.5 MPa)；滲透系數(shù)檢測(cè)值為0.96×10-6～4.22×10-6cm/s，均小于規(guī)范要求(9×10-6cm/s)。加固施工后，壩體與壩基滲漏情況得到明顯控制，防滲加固質(zhì)量滿足施工規(guī)范要求。根據(jù)在壩基強(qiáng)透水層埋深較淺壩段的滲漏檢測(cè)數(shù)據(jù)，得出滲漏量明顯減少，證明已經(jīng)有效處理了大壩壩基滲漏問(wèn)題。

表4 檢測(cè)結(jié)果

(2)帷幕灌漿施工。通過(guò)工程經(jīng)驗(yàn)和工程類(lèi)比，確定帷幕灌漿孔排數(shù)和孔距，并借助現(xiàn)場(chǎng)灌漿試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證，然后，確定灌漿孔和檢查孔的單位吸水率、單位耗灰量、漿液拌制時(shí)間、漿液密度、漿液的凝結(jié)時(shí)間等施工控制參數(shù)[3]。帷幕灌漿孔采用單排布置，設(shè)計(jì)孔距2.2 m，造孔深度控制在深入巖石相對(duì)不透水層下不小于5.0 m。帷幕灌漿施工軸線與混凝土防滲墻同軸設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)灌漿范圍為施工樁號(hào)灌0+000～灌0+200、灌0+800～灌0+980.5，長(zhǎng)度380.5 m。

(3)回填灌漿施工?；靥罟酀{施工主要用于隧洞混凝土襯砌層的背后，尤其在斷層、巖溶洞穴、裂隙發(fā)育的地方。由于這類(lèi)隱蔽工程施工困難，多會(huì)遺留下較大空隙。為改善受力條件，使混凝土層與圍巖緊密結(jié)合，需要有針對(duì)性地對(duì)空隙區(qū)域進(jìn)行回填灌漿。

導(dǎo)流洞洞身頂拱130°范圍內(nèi)，按六角星型布置回填灌漿孔，孔距均為2.2 m，孔深誤差為深入錨噴混凝土內(nèi)5～10 cm。

采用鉆孔注漿法檢查回填灌漿質(zhì)量。即向孔內(nèi)注入水灰比2∶1的漿液，使用規(guī)定壓力0.5 MPa，若初始10 min內(nèi)注入量不超過(guò)10 L，即達(dá)到合格。

(4)固結(jié)灌漿施工。固結(jié)灌漿施工以減少內(nèi)外滲水量為目的，對(duì)巖體破碎圍巖區(qū)域進(jìn)行加固，提高巖石的應(yīng)力平衡能力。固結(jié)灌漿孔設(shè)計(jì)位置與回填灌漿孔相同，但比原回填灌漿孔加深至3.2 m，從隧洞兩頭向中間逐排或隔排推進(jìn)。由于隧洞圍巖條件較好，裂隙不發(fā)育，漿液濃度可按照水灰比2.1∶1進(jìn)行配置。

3.3 安全監(jiān)測(cè)

水庫(kù)大壩安全監(jiān)測(cè)采取人工與自動(dòng)化相結(jié)合的方式，觀測(cè)項(xiàng)目包括：壩體外表；大壩表面變形如水平位移、沉陷量；壩體滲流監(jiān)測(cè)如壩體滲流壓力(測(cè)壓管水位)、滲流量；水文氣象監(jiān)測(cè)如水庫(kù)水位、降雨量、氣溫等。

大壩表面變形監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置在大壩背水坡，水平位移觀測(cè)點(diǎn)和沉陷觀測(cè)點(diǎn)設(shè)置在同一基點(diǎn)上，共設(shè)6個(gè)測(cè)點(diǎn)。水平位移觀測(cè)采用視準(zhǔn)線法，以大壩兩端的兩個(gè)工作基點(diǎn)所控制的視準(zhǔn)線為基準(zhǔn)來(lái)測(cè)量壩體表面標(biāo)點(diǎn)的水平位移量；大壩沉陷觀測(cè)采用全站觀測(cè)儀，通過(guò)引測(cè)已知高程的起測(cè)基點(diǎn)，測(cè)出大壩壩體表面沉陷標(biāo)點(diǎn)的沉陷情況[4]。

壩體滲流監(jiān)測(cè)的滲流壓力觀測(cè)點(diǎn)布置：迎水坡9個(gè)，背水坡3個(gè)，采用滲壓測(cè)壓管自記水位計(jì)觀測(cè)；壩體滲流量觀測(cè)點(diǎn)布置于背水坡壩腳，采用量水堰水位法自記水位計(jì)觀測(cè)。

觀測(cè)數(shù)據(jù)表明，水工建筑物未發(fā)現(xiàn)異常數(shù)據(jù)，水庫(kù)壩體的標(biāo)高沉降、(水平、縱向)位移和水流滲漏均在工程允許范圍內(nèi)，數(shù)據(jù)波動(dòng)符合工程觀測(cè)規(guī)律并逐漸穩(wěn)定，水庫(kù)大壩、泄洪道等水工建筑物工程狀態(tài)良好、運(yùn)行正常。

4 結(jié) 論

(1)對(duì)水庫(kù)進(jìn)行大壩加固、輸水隧洞灌漿及進(jìn)水口噴漿錨固、溢洪道加固等除險(xiǎn)加固措施施工后，消除了各水工建筑物的安全隱患，增強(qiáng)了防洪抗災(zāi)能力。

(2)在水庫(kù)大壩、水利隱蔽工程部位防滲加固工程領(lǐng)域采用聯(lián)合灌漿技術(shù)處理后，改善了圍巖應(yīng)力分布，降低了河道滲水性。水庫(kù)大壩的抗?jié)B性和密實(shí)度數(shù)據(jù)較好，各項(xiàng)數(shù)據(jù)指標(biāo)均滿足施工設(shè)計(jì)要求，實(shí)現(xiàn)了對(duì)龍須帶水庫(kù)大壩有效的防滲加固。