伏 杰 徐書洋 戴 萱 王浩宇 鮑書娜

（江蘇省駱運水利工程管理處，江蘇 宿遷 223800）

水利工程是國家重要的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)工程，能給區(qū)域的防洪抗旱、城市用水等方面提供強有力支撐。在長期使用大壩的過程中，很多因素會導(dǎo)致大壩出現(xiàn)滲漏等問題，不僅很大程度地降低了堤壩的功能性，還會導(dǎo)致大壩出現(xiàn)崩塌和失效等嚴重的問題[1]。我國多數(shù)水利工程的修繕時間較早，受限于當時的經(jīng)濟和管理等因素，大壩的使用年限并不長，很多大壩都出現(xiàn)滲漏、塌方等問題，造成嚴重損失。因此，該文利用灌漿技術(shù)，對其在水利工程防滲處理中的應(yīng)用進行分析。旨在進一步優(yōu)化水利工程的加固工作，使其有更大的社會和經(jīng)濟效益。

1 工程概況

簡陽市的張家?guī)r水利工程于20世紀70年代修繕完成，屬于小型水利工程。為滿足城市用水、防洪抗旱等要求，需要對水源進行擴容和功能升級，確保城市用水的持續(xù)供應(yīng)。擴建后的容量為13.56億m3，擴建后的大壩高度升至108m，成為中型水庫，提升了蓄水能力，一般情況下，蓄水容量為1230萬m2，蓄水位為169m，洪水線位為172.8m，校對紅水線位為173.5m，死水位為164.2m，該水利工程為周邊居民提供了充足的水源，緩解了供需矛盾。此外，擴建后能收集超過10km2的雨水，為農(nóng)業(yè)灌溉提供了支撐。雖然在擴建后設(shè)置了防滲墻，但是在水量充沛的情況下，仍然會出現(xiàn)滲漏的問題，為保障大壩安全地運行，采用科學(xué)的灌漿技術(shù)對其進行防滲處理，以此延長大壩的使用年限。

2 水利工程地質(zhì)條件和滲漏穩(wěn)定性分析

該水利工程的大壩采用粉土作為填筑材料，其力學(xué)性質(zhì)見表1。

表1 水利工程填筑材料的力學(xué)參數(shù)

對大壩內(nèi)的填筑材料進行顆粒分析，得出壩體的滲漏種類。共取樣5個，編號為1～5，取樣點均勻分布在大壩縱向且在大壩中心、路面下3m處。取樣細分結(jié)果見表2。在對其進行分析后發(fā)現(xiàn)，取樣點的滲漏變形和損壞均為流土造成。

表2 取樣點細分結(jié)果

通過全面地分析可知，該水利工程的大壩極易發(fā)生流土滲透變形和損壞的問題[2]。因此，利用灌漿施工技術(shù)對該大壩進行防滲處理。在防滲加固處理前后的出逸坡變化情況如圖1所示。由圖1可知，加固后的滲漏出逸坡降明顯降低，當死水位在164.2m時，從0.113降至0.015，降幅為86.7%；當正常蓄水位在169m時，從0.324降至0.154，降幅為54.5%；當洪水位在172.8m時，從0.368降至0.158，降幅為57.1%；當校對洪水位在173.5m時，從0.370降至0.159，降幅為57.0%。從這些數(shù)據(jù)中能看出，在加固后，能有效降低水利坡降，減少滲漏變形的情況。

圖1 水利工程大壩加固前后的出逸坡降變化情況

在對該大壩進行加固后，出逸流速度降低，如圖2所示，當死水位時，從0.197×10-6m3/s降至0.092×10-6m3/s，降幅為53.3%；當正常蓄水位在169m時，從2.497×10-6m3/s降至1.592×10-6m3/s，降幅為36.3%；當洪水位在172.8m時，從2.838×10-6m3/s降至1.843×10-6m3/s，降幅為35.1%；當校對洪水位在173.5m時，從2.857×10-6m3/s降至1.865×10-6m3/s，降幅為34.7%。

圖2 水利工程大壩加固前后出逸流速變化情況

對該大壩采用不同的防滲墻進行加固后，滲流量有明顯變化，如圖3所示，在死水位為164.2m的情況下，0～20m的基坑周邊土體沉降量會隨防滲墻深度的增加而變大，滲流量降低；超過20m后，滲流量下降更快。在其他情況下，滲流量的變化情況與死水位時相同，都是以20m為界線，但下降速度有一定差異，同時，前面3種情況下的滲流量非常接近且都超過死水位時的滲流量。

圖3 防滲墻不同深度加固的滲流坡降情況

采用不同的防滲墻對大壩進行加固后的防滲墻底部滲流坡降變化情況如圖4所示。在死水位為164.2m的情況下，0～5m的底部滲流量隨著深度增加而降低，在超過5m后，滲流情況逐漸穩(wěn)定，在其他情況下，防滲墻底部的滲流坡降規(guī)律與死水位時相同，都以5m為界線，不同的變化規(guī)律與前3者相似，并且都超過死水位時的坡降。

圖4 防滲墻不同深度加固的底部滲流坡降情況

3 設(shè)計施工方案

3.1 高效制漿站配置與施工策略明細

施工方案設(shè)計：1）為保證按期完工，須組建高噴灌漿作業(yè)小組，計劃投入1套高噴施工機具，施工人員共16人。2）在攔河閘上游高噴灌漿軸線一側(cè)的適當?shù)攸c搭設(shè)1個制漿站和臨時水泥庫，供制漿供漿用，占地面積各為150m2。3）按一周水泥用量考慮水泥庫水泥儲量。4）在施工中的棄漿按監(jiān)理工程師指定位置排放。5）須每臺機配置一臺150kVA的發(fā)電機保證施工供電，安放地點視現(xiàn)場情況而定。施工中要根據(jù)施工進展移動幾次發(fā)動機，保持發(fā)電機與高噴設(shè)備的距離。6）選取合適的區(qū)域作為制漿站，當設(shè)置制漿站時，選取1臺立式高速制漿機、1臺GB6-10泥漿泵、1個貯漿桶和1個清水桶作為主要的構(gòu)件，制漿能力超過6m3/h。

3.2 施工流程

具體施工流程如圖5所示。

圖5 施工流程示意圖

3.3 制定灌漿技術(shù)方案

在建設(shè)該水利工程的過程中，各部位施工尤為重要[3]，為保障各施工部位都能安全地投入使用環(huán)節(jié)，采用灌漿技術(shù)處理施工中存在的裂縫問題。在制定灌漿方案的過程中，需要根據(jù)該工程中的裂縫特點和實際情況，結(jié)合灌漿技術(shù)的相關(guān)數(shù)據(jù)，明確最佳的灌漿施工方案，保證裂縫處理的有效性。此外，在確定最終方案前，需要進行試驗，保證方案更科學(xué)、合理，同時在一定程度上控制灌漿的投入成本，提高修復(fù)裂縫的質(zhì)量。

3.4 布置灌漿孔

在利用灌漿技術(shù)處理該水利工程施工的裂縫前，須對裂縫進行鉆孔處理，根據(jù)不同鉆孔的功能，劃分為3種類型：1）探縫孔。需要在灌漿間鉆孔，以此測量裂縫的深度，便于后續(xù)的施工。2） 灌漿孔。要對這種鉆孔采取輔助措施，處理裂縫中的灌漿，在明確鉆孔深度后，需要根據(jù)探縫孔測量的數(shù)據(jù)進行施工。3）騎縫或斜孔方式鉆孔。需要在裂縫兩邊布置斜孔，在騎縫鉆孔中，孔深為30mm～50mm，孔間距為25cm～30cm。該水利工程采用斜孔鉆孔方式對裂縫鉆孔工作進行處理，孔間距為80cm～100cm，具體孔位布置如圖6所示。

圖6 斜孔孔位布置示意圖（單位：cm）

3.5 漿液配制

針對該水利工程施工存在裂縫的問題，需要專業(yè)人員對所有灌漿材料漿液進行制備[4]，在制備漿液的過程中，需要按照嚴格的規(guī)定混合各種材料，并充分攪拌。同時，工作人員必須對灌漿環(huán)節(jié)的壓力、時間和漿液配比等多種因素進行有效控制，分批次制備漿液，做到即配即用，在完成制備后，需要及時投入使用。制備漿液需要結(jié)合裂縫的實際情況、施工當天的氣溫、進漿率、進漿量來調(diào)整和控制漿液的制備量和黏性強度。

3.6 灌漿

對該水利工程施工的裂縫進行灌漿前，首先，需要對其進行壓水檢測，將水壓設(shè)置在0.3MPa，通過檢測，能了解灌漿管路和裂縫的暢通性，同時也能有效清理裂縫中的雜質(zhì)[5]。其次，根據(jù)具體的檢測情況，確定灌漿的壓力和灌漿量。當進行灌漿工作時，應(yīng)按照從中間到兩端的灌漿順序，針對側(cè)墻的伸縮縫，應(yīng)按照從下至上的順序且裂縫交叉位置多孔位同時進行澆筑的原則。在對水利工程伸縮縫進行灌漿的過程中，應(yīng)打開全部灌漿的孔洞，灌漿的壓力設(shè)置在0.4MPa～0.6MPa，最后，漿液順利注入孔洞后，將其作為進漿口進行漿液灌注。若進漿量過小，需要適當加大灌漿的壓力，直到漿液不再進入孔洞，保持30min后可停止灌漿。

4 結(jié)語

綜上所述，水利工程出現(xiàn)滲漏的原因較多，包括外部的自然環(huán)境因素和內(nèi)部的人為因素等。通過分析不同的防滲加固處理方案和對壩體加固的效果得知，在水位不同的情況下，對大壩進行加固，能有效降低大壩的滲流速度和流速；隨著墻體不斷深入，滲流量會不斷降低。由此可見，通過改變防滲墻的設(shè)置深度，能在一定程度上提高大壩的防滲能力，同時，在水利工程的防滲處理工作中，合理應(yīng)用灌漿技術(shù)，能夠起到一定的防滲作用，提高大壩的穩(wěn)定性，進而延長水利工程的使用年限。