李靖 廣州市宏濤水務勘測設計有限公司

1.灌漿防滲技術概述

1.1 原理和目的

灌漿是一種較為常見的防滲透技術，在水利工程中灌漿技術的使用更為普遍。灌漿時，采用的漿液為防水表現(xiàn)較好材料調配，調配填充工程材料全部空間后，即能顧避免外界的水深入原本的工程結構當中。灌漿技術調配使用的材料對灌漿的效果能夠產(chǎn)生較大的影響，漿液凝固速度過慢對加固的效果以及變現(xiàn)能夠造成影響，漿液凝固速度過快可能導致結構內(nèi)部空間無法填充或不同區(qū)域之間發(fā)生脫節(jié)的情況。選用合適漿液的情況下，同樣需要采用加壓的設備采用加壓噴灌的形式，高壓設備能夠使得灌注的漿液直接進入結構深層區(qū)域，以此能夠改善噴灌的效果。采用灌漿技術對水壩等進行加固，能夠避免由于滲水導致的松動、垮塌等情況出現(xiàn)，能夠有效提高壩體的穩(wěn)定性，并降低壩體變形的概率，實現(xiàn)延長使用時間的目的[1]。

1.2 灌漿壓力控制

使用灌漿技術加固水壩時，需要對加壓的壓力進行更為準確的控制。灌注時壓力過低可能造成灌漿的位置達不到預計的標準，無法實現(xiàn)有效的灌漿；壓力過高則可能在灌漿過程中造成結構體的損傷，導致灌漿技術本身影響到壩體結構的穩(wěn)定性。在水庫壩體施工當中，壩體的基礎部分一般情況下縫隙更大，且結構深處同樣存在部分孔隙，因此壩體基礎部分加壓的壓力相對最高。但實際施工作業(yè)過程中，大部分情況下灌漿并不會采用較高的壓力，主要原因在于高壓灌漿能夠導致冒漿的情況且同時可能導致灌漿區(qū)域的劈裂等情況。實際施工過程中，一般情況下灌漿的壓力需要控制在0.1kPa左右。灌漿作業(yè)的目的在于避免水庫壩體的滲漏，保持壩體的穩(wěn)定性，灌漿時壓力過大則能夠直接影響到壩體的穩(wěn)定，因此在施工中應當采用灌漿-檢測-二次灌漿的措施，取代壓力較大的一次作業(yè)，避免對壩體造成破壞。

1.3 灌漿材料選擇

用于水壩加固的漿液，需要滿足水壩防滲的基本需求。水庫的壩體與其他的工程不同，由于長期處于水下，因此浸水的情況并非偶然性現(xiàn)象，而是長期以及持續(xù)性的問題。因此水庫壩體使用的灌漿材料，應當避免存在滲水風險的材料，如直徑相對較大的砂，由于依然存在一定的滲水可能，因此在壩體灌漿過程中應當避免使用[2]。

水庫壩體灌漿加固時，一般漿液的主材料應當選用粘土。粘土的優(yōu)勢在于其具有更為突出的防水效果，即便完全浸水的情況下同樣不會出現(xiàn)透水的問題。同時粘土使用年限較長的情況下，同樣能夠維持性質的穩(wěn)定，不會由于水流的影響發(fā)生明顯的改變。與粘土同時使用的砂，含量需要控制在10%以內(nèi)，避免影響漿液總體的防水效果。砂的選擇方面，一般應當選用直徑在0.25mm以內(nèi)的細砂。

2.灌漿技術實例應用

2.1 工程介紹

沙田水庫于1956年10月竣工，運行多年以來，認真按審定的調度規(guī)程和運行管理制度，結合工程的實際情況合理調度運用，確保了大壩安全。

運行過程中，對危害大壩安全的隱患進行了一些治理，但由于管理設施落后、資金有限等原因，相應配套設施不完善，使險情仍未徹底根除，如：主壩壩肩滲漏，輸水涵管存在混凝土輕微剝蝕，閘門止水失效，漏水嚴重，啟閉設備操作不便等。歷年來，水庫一直限制蓄水，影響了水庫效益的充分發(fā)揮。另外，大壩安全監(jiān)測設施失效。

2.2 工程當前實際問題

本文所述工程，由于使用歷史相對較長，因此目前已經(jīng)出現(xiàn)較為嚴重的問題，主要體現(xiàn)在如下幾個方面[3]。

（1）東西壩防浪墻及防護墻局部均有裂縫，大壩存在不均勻沉降；迎水坡混凝土護面表面平整，局部有裂縫，有連通裂縫；壩腳干砌石排水棱體外觀完整。

（2）溢洪道邊墻、底板局部有裂縫；溢洪道現(xiàn)狀為單孔（凈寬17m），控制閘門止水存在老化；控制設施啟閉機及電機設備老化，屬于淘汰產(chǎn)品。

（3）輸水涵啟閉設備老化，拉桿存在銹蝕；閘門設備形式老舊，無法完全關閉；舊涵洞段大部分管身內(nèi)部沖蝕嚴重，有碎石裸露，局部出現(xiàn)混凝土剝落，并有局部存在較為嚴重的開裂滲水情況，存在一定安全隱患。

（4）大壩未設置位移、變形等觀測設施，安全監(jiān)測設備不完善，已有滲流觀測設施已廢，無法正常使用。

（5）配電房和部分生產(chǎn)生活用房現(xiàn)狀老舊，墻面、地面老化嚴重，門窗破舊、屋面漏水。

圖1 壩體當前實際情況

2.3 加固工程施工內(nèi)容

本文所述工程包括如下基本施工內(nèi)容：（1）大壩充填灌漿加固；改建大壩上游面護坡；修復現(xiàn)狀防浪墻和護墻，更新現(xiàn)狀路燈；壩頂路面、景觀升級改造；順接混凝土路面。（2）溢洪道：改建溢洪道水閘1座；配電房裝修整飾1座。（3）改建輸水涵及啟閉設備，并結合改建的輸水涵對輸水涵出水渠進行改造。（4）完善大壩監(jiān)測系統(tǒng)[4]。

本文所述工程的具體施工情況如圖2所示。

圖2 加固工程平面布局

3.加固工程施工需求規(guī)范

3.1 施工勘測需求

壩體灌漿，尤其本文所述多壩體在灌漿作業(yè)時，應當根據(jù)不同壩體、不同分段的實際情況確定施工的標準以及施工具體方案。施工方案確定前的勘測階段，對保障灌漿的有效性以及穩(wěn)定性能夠產(chǎn)生重要的影響。前期勘測工作，應當根據(jù)如下基本原則展開：（1）根據(jù)不同大壩，分別展開勘測，每個大壩必須對壩體進行基本的分段，根據(jù)每段的不同情況進行系統(tǒng)性勘測。（2）確定灌注孔位置時，應當采用單排的形式，在灌漿作業(yè)過程中同樣應當嚴格按照順序完成灌漿作業(yè)。（3）灌漿時，應當由孔的底部開始，必須保證孔全部灌滿。（4）單次灌漿作業(yè)時，應當對灌漿的總量以及深度進行控制，避免單次灌入漿液總量過多，作業(yè)過程中應當以“少量多次”為基本的標準進行。

總體施工過程中，應當嚴格按照開孔、制漿、灌漿以及封孔的順序進行。確定施工方案時，對上述作業(yè)流程必須進行明確的規(guī)定以及要求。在前期準備過程中，同時應當按照規(guī)定完成如下工作內(nèi)容：

（1）鑒于灌漿使用作業(yè)對時間的要求相對較高，因此在施工準備階段必須保證施工所需的人員、材料以及設備等全部已經(jīng)按照施工要求準備完畢。在漿液制備相關設備的準備方面，則應當考慮漿液制備位置與灌注點之間的距離，在減少漿液運輸次數(shù)的情況下，保證灌注使用的漿液具有較高的穩(wěn)定性且處于適合灌注的狀態(tài)。采用機械進行縱向運輸?shù)氖┕がF(xiàn)場，同時需要根據(jù)縱向運輸?shù)木嚯x對漿液的配比進行調解。

（2）灌漿的整體過程應當在監(jiān)測下完成，使用實時監(jiān)測的設備能夠保證灌注發(fā)生問題時能夠第一時間解決。監(jiān)測的位置應當能夠準確監(jiān)視灌注的情況，為保證監(jiān)測有效應當在正式施工前進行預先的實驗，用以判斷監(jiān)測位置是否準確。

3.2 灌漿施工需求

（1）制孔。制孔階段，應當首先進行水平線的測定，明確灌注孔應當遵循的水平線位置，在此基礎上根據(jù)灌注開始以及結束的位置，確定兩端孔，并以兩端孔作為參照確定其他孔的位置。開孔應當遵循“先疏后密”的基本原則，所有固定位置的孔全部確定后，才能夠進行后續(xù)所有灌注孔的開孔作業(yè)。單側面的開孔全部完成后，應當對開孔的直徑以及深度等參數(shù)進行檢測，確定無誤后方能夠進行另一側面的開孔。

（2）漿液加工。制漿應當采用濕法制漿技術，以便對漿液的密度進行更為準確的控制。制漿整個過程中，制漿設備應當始終處于開啟狀態(tài)。漿液支配完成以及漿液使用前均需要對其密度進行檢測，兩次檢測漿液密度均應當達標才能夠用于灌漿。根據(jù)漿液質量控制的基本要求，壩體灌漿使用的漿液每立方米應當控制在1.3g到1.5g范圍內(nèi)。整體質量檢測符合上述標準后，制配的漿液才能夠使用[5]。

（3）灌漿。正式開始灌漿作業(yè)前，應當對所有參與作業(yè)的人員進行技術交底以及必要的技能培訓，所有參與灌漿的作業(yè)人員均應當具備基本的作業(yè)能力，能夠對灌漿的質量進行較為準確的判斷，且灌漿過程中出現(xiàn)問題時應當能夠初步判定問題出現(xiàn)的原因以及通過怎樣的措施能夠快速解決問題。所有孔灌注的總體過程、灌注中是否出現(xiàn)問題、灌注的次數(shù)以及每次灌注的表現(xiàn)等，均應當以書面的形式進行記錄，經(jīng)過現(xiàn)場施工控制以及管理人員確認后，現(xiàn)場記錄的材料才具備有效性。灌漿作業(yè)時，應當由上游的水壩開始進行灌漿作業(yè)，按照由上游到下游的順序完成全部作業(yè)才能夠保證灌漿的防水有效。

（4）封孔。封孔進行前必須對灌注的質量進行全面檢測，檢測確定灌注質量合格后才能夠進行封孔作業(yè)。檢測時，首先應當對灌注孔的外觀進行檢查：灌注孔的部分灌注是否達到了全部灌滿的基本要求；灌注孔外部是否較為均勻，是否存在明顯的蜂窩或者其他表示灌注孔灌注不均勻的現(xiàn)象；灌注孔是否存在明顯的裂痕等影響安全性的狀況。根據(jù)設計標準，確定灌注的漿液未發(fā)生“吃漿”情況時，則能夠斷定灌漿已經(jīng)基本達到預計的標準，連續(xù)三次檢測確定未出現(xiàn)吃漿情況后，即能夠進行封孔。封孔材料同樣需要具備較高的防水性能，且能夠保持長時間的穩(wěn)定，因此封孔材料一般應當選擇稠漿或者粘土泥球。

3.3 質量檢測

灌漿過程中，應當對每一個孔的灌漿效果進行實時的檢查；壩體灌漿完成后，需要對灌漿的效果進行整體的檢測。檢查每個孔灌漿質量的目的在于判斷能否按照計劃進行下一步的操作，整體檢查則能夠作為施工是否符合質量標準、能夠視作施工完成的最終標準。根據(jù)壩體灌漿加固的要求，灌注過程中應當分別檢測每個孔漿液的質量以及使用改配比漿液進行灌注時，是否存在持續(xù)性的問題。無任何顯著性問題的情況下，才能夠進行灌注作業(yè)。灌注作業(yè)全部完成后，則應當通過如下的標準判斷是否能夠認定工程完成：壩體內(nèi)部灌注泥墻的厚度是否達到預計標準、泥墻的密度是否符合施工規(guī)范、泥墻是否保持均勻以及灌注是否達到連續(xù)的要求，同時灌注完成后應當檢測壩體滲漏的情況是否達到改善，以及改善的效果是否達到預期的標準[6]。

檢測過程中，要求檢測人員根據(jù)施工要求在灌注完成后對壩體的情況進行初步的檢測，并記錄所有檢測相關的數(shù)據(jù)。灌注加固完成1年后，則應當再一次對當前壩體的滲漏情況進行檢查，判斷壩體通過灌漿加固是否有效避免滲透的情況。本次檢測項目與初次檢測的項目應當一致，且檢測完成后應當對比兩次檢測的結果，判斷對應數(shù)據(jù)是否發(fā)生明顯的變化，當數(shù)據(jù)變化明顯超過正常范圍時，則應當進一步檢查明確造成數(shù)據(jù)偏差的原因。且本次檢查應當通過對壩體外觀檢查明確灌漿是否在后續(xù)階段導致壩體的變形或開裂。

4.結語

任何水庫在長期使用過程中，水庫尤其是水體壩體部分均會發(fā)生一定的變化，水庫壩體變形較為嚴重時，甚至可能出現(xiàn)大范圍以及較為嚴重滲漏的情況，一旦水庫發(fā)生嚴重滲漏的情況，其水利工程的控制作用將出現(xiàn)嚴重下降的情況。水庫的加固以及防滲漏，應當以水庫的實際勘測結果為基礎，采用適當且有效的技術，在降低施工對水庫使用影響的前提下，滿足水庫加固以及防滲的基本需求。灌漿作為一種使用較為普遍的技術類型，在防滲方面能夠發(fā)揮較為突出的效果，灌漿作業(yè)時，根據(jù)技術要求準確完成作業(yè)才能夠保證施工的質量。