介胜水库坝体充填灌浆设计与施工

介胜水库坝体充填灌浆设计与施工



周 春 吉

摘 要：通过我县介胜水库坝体防渗加固工程的设计与施工的实践，提出充填灌浆这项技术在病险水库坝体防渗处理中具有较好的防渗效果。水利论文,发表论文,职称论文网

关键词：　介胜水库、充填灌浆、设计与施工

　1、工程概况

　　介胜水库位于会泽县东北部的者海镇境内，兴建于1978年，1984年12月完工，水库控制径流面积为4平方公里，多年平均产水量为184.2万m3，设计灌溉面积1.2万亩，挡水枢纽为一均质土坝，坝高30m，坝顶高程2226.0m，坝顶长235m，坝顶宽6m，大坝防渗整治前水库正常蓄水位2223.8m,，总库容154.3万m3，正常库容132万m3，属小(一)型水库，工程等别为四等，主要建筑物为4级，水库正常运用洪水标准为30年一遇，设计洪峰流量33m3/s，地震基本烈度为Ⅶ度。该水库受益区为该槽子下游2个村民委员会，12个村小组，2420户，0.98万人，1.2万亩耕地的灌溉，防洪。大坝由于当时资金短缺，施工机械设备缺乏，靠人背马驮运到施工现场后，用人拉石碾或拖拉机拉石碾碾压而成，导致坝体土碾压质量差，投入运行以来，坝体出现了大面积渗漏，下游坡面有2037.5 m2的湿润面积，坝体渗漏量为0.01- 0.015m3/s，水库库容一直限制在70万m3以下运行。经相关部门鉴定，评价为三类病险坝。为了确保坝体安全，减少水库渗漏，在设计多方案论证基础上，经主管部门批准，于2008年12月20日开始，采取充填灌浆对大坝坝体进行防渗加固。

2、坝体充填灌浆设计

充填灌浆的目的是通过对大坝土体内部孔隙灌浆提高坝基底应力，整体抗滑稳定性，加强坝基防渗堵漏的能力。从而达到增强大坝整体稳定的目的。

2.1灌浆孔孔位布置

灌浆孔布置为单排孔，孔距为2米，灌浆轴线距坝轴线1.2米，长256米，布置灌浆孔127个。采用自上而下分段灌注，段长5-6m，按三序加密的原则进行，先灌Ⅰ序孔，后灌Ⅱ序孔，再灌Ⅲ序孔。

2．2　灌浆压力

充填灌浆主要是充填孔洞或裂缝，并对土体起轻微压密作用。因此一般要求压力以孔边不冒浆为宜，控制在0.2Mpa以内。当发现边孔或坝坡冒浆立即停浆。按序次灌完后应在原孔复灌2次～3次，即少灌多复。在操作双缸手摇泵时，应特别注意摇浆速度不能太快，且要求均匀以免超压。

2．3　浆液浓度

　　浆液浓度使用原则是先稀后浓。目的是把细小及距离较远的裂缝空隙先行封填，然后再加大浓度，使之充填较大空隙裂缝。使用浆液配比：水：水泥：纯粘土=0.6：1：1，水：水泥＝0.5：1。

2．4　制浆土料及水泥

　　制浆土料应以含粘粒25％～45％，粉粒45％～65％，细沙10％的重粉质壤土和轻粉质粘土为宜。土料含粘粒过大则析水性差，固结后收缩性较大易产生裂缝。

水泥材料采用42.5普通硅酸盐水泥。

2．5　终灌和复灌

　　每次灌浆始灌标准是灌至坝表面冒浆为止。终灌后经过析水，收缩、固结的空隙必须进行复灌充填。复灌间隔时间应视原坝体干湿情况而定，一般是10天～15天。复灌次数不少于2次。对吸浆量特大灌孔，还应增加复灌次数。复灌后10天～15天，应检查灌孔。如孔内固结浆体无明显下沉即可结束，如发现浆体明显下沉，应再复灌。

2.6 灌浆结束标准及封孔

在土坝坝体灌浆中无法用在设计灌浆压力下吸浆量多少来控制，而是根据以往建设经验，如连续3次不再吃浆时，可以认为已经灌饱、灌满、灌实，即可终止灌浆。灌浆结束后，应排除钻孔内积水和污物，采有1：1水泥粘土浆将全孔封堵密实和抹平。

3、充填灌浆施工工序

3.1钻孔

采用XY-1钻机钻孔，按施工布置图测量孔位,钻机就位,套管(ф108)用100kg的吊锤冲击至预定位置.然后,用孔径ф91,合金钻头钻进。

3.2清孔

为了使浆液在裂缝内顺利流通,以便充分填充每一处裂缝,因此每一次灌浆前均要进行清孔,如果是第一次灌浆,用ф20mm钢管在导管内用稀浆(1.3g/cm3)冲洗,使灌浆孔有吃浆反映,再接好导管,装上压力表进行灌浆,如果复灌则用ф20mm钢管冲洗前一次残留在导管内的泥浆,然后再接上灌浆装置进行灌浆。

3.3压水试验

简易压水试验在裂隙冲洗后或结合裂隙冲洗进行。压力为灌浆压力的80%，该值若大于1Mpa时，采用1Mpa；压水20min，每5min测读一次压水流量，取最后的流量值作为计算流量，成果用透水率表示。

3.4灌浆

灌浆严格按照有关灌浆施工规范及设计要求进行施工，以保证灌浆质量。

4、灌浆过程中特殊情况的处理措施

4.1裂缝处理

4.1.1 当坝面出现纵向裂缝后，应分析发生原因，如果是湿陷缝，可以继续灌浆，如果是劈裂缝，应加强观测，当裂缝发展到控制宽度时，应立即停灌，待裂缝基本闭合后再灌。

4.1.2当坝面出现横向裂缝时，应立即停灌检查。如果裂缝深度较浅，可以开挖用粘土回填夯实后继续灌浆，如果裂缝较深，可用稠浆灌注裂缝。

4.2冒浆处理

灌浆期间出现冒浆，在不同的部位采用不同的方法：

4.2.1坝坡冒浆

轻微的冒浆部位开挖回填夯实,采用灌一停一灌的间歇性灌注方法。坝坡底部严重冒浆,说明坝体内有与灌浆孔相连的大通道,处理方法:一是封堵冒浆通道,二是控制灌浆量或灌入稠浆来防止冒浆；或采用灌一停一灌的方法，间隔时间适当延长。

4.2.2 上游或下游水位以下冒浆

若因灌浆压力大导致水下冒浆，应立即降低灌浆压力；若孔口并无压力而冒浆，说明原有裂缝、洞穴与灌浆孔相通，应采取浓浆间歇灌注，等灌入的泥浆初凝后再继续灌注，或在泥浆中掺加适量水泥，以加强浆液初凝，达到封堵冒浆通道的目的。

4.2.3坝顶和孔口冒浆

在灌浆初期，通过孔口下护壁套管，可以阻止坝顶和孔口冒浆。灌浆后期冒浆，表明坝体内已灌满，不必采取封堵措施。

4.3串浆处理

当发生串浆时，若串浆孔具备灌浆条件，便同时进行灌浆，且一泵灌一孔，否则，将串浆孔塞住，待灌浆结束后，扫孔，冲洗继续钻孔灌浆。同时每天开、关闸门不少于2次，防止浆液把闸门吸住。

4.4单孔吃浆量过大

采用少灌多复的办法，直至灌饱为止。

5、灌后质量检查方法

灌浆结束14天后，按设计要求布设检查孔数共计12个，检查孔位置由监理单位确定。由监理单位组织进行钻孔取芯及注浆试验，经过注浆试验后测得的各检查孔的单位吸浆量均在设计要求范围之内（在0.2MPa压力下，向孔内注入水灰比为2：1的浆液初始10min内注入量不超过30L，即为合格），符合设计标准。经过对取芯原样进行试验研究，得出坝体内部的质量（泥墙厚度、密度、连续性、均匀性），坝面裂缝，浸润线出逸点，渗流量变化情况等处理效果良好的结论。

6、结语

目前坝体充填灌浆方法施工时，由于该项技术还没有一套十分完整的理论，而介胜水库在坝体充填灌浆防渗加固的设计施工过程中，通对钻孔、灌浆技术参数，灌浆材料、浆液配比、灌浆过程中特殊情况的处理、以及灌后质量检查方法等多项技术与工艺进行了较多的试验探索，工程实施后，水库的蓄水面高程明显比以前高，说明坝体充填灌浆在水库防渗加固中是一种行之有效的处理方法。既经济合理，施工简便，又具有显著的处理效果，值得推广应用。

　参考文献：

(1)《土坝坝体灌浆技术规范》（SD 266-88）

(2)《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》SL62-94

(3)《水利水电工程钻孔压水试验规程》SL25-92