浆砌石坝灌浆治漏加固技术

张学强　李　茵

摘要:砌石坝工程在世界上历史悠久,是重要的坝型之一,数量较多,我国是世界上建造最多的国家,据统计坝高15m以上的达2000余座。这些工程在防洪、发电、灌溉、供水、旅游等方面发挥了巨大作用。但是由于设计、施工或老化、退化等原因,有些砌石坝出现坝基、坝体和接触带漏水,致使工程效益下降,危及工程安全。

关键词:浆砌石;灌浆;治漏加固

1漏水原因

浆砌石坝蓄水后,坝下游面、坝后基础岩及坝头接合部位有湿润冒汗的地方称为渗水,这是一种较普遍的现象。若渗水发展成为管涌或股水成流则称为漏水,漏水较严重的坝一般都有较多的出逸点,且水量较大。漏水的主要原因有以下几点:坝体局部裂缝、断裂或坝面勾缝脱落引起漏水;坝体无防渗墙或施工质量差引起漏水;清基不彻底或坝体与坝基结合不好,造成接触带渗漏和坝头绕渗;坝址基岩破碎、裂隙发育或灰岩地层造成坝基漏水;由于坝体长期受冻融、冲蚀、溶蚀和潜蚀作用引起漏水。

2灌浆治漏加固技术

2.1 方法简介

坝体、坝基帷幕灌浆;主要充填漏洞和?缝隙,防渗裁漏,通过灌浆加固,形成防渗体。此方法适用于浆砌石重力坝。

坝上游面固结灌浆;堵塞漏洞和缝隙,加固补强坝体和提高防渗性能,以进一步提高坝体的承载能力和完整性。

坝下游面追踪固结灌浆;在下游坝面有漏水或溶蚀物出逸的地方,造成水平孔或斜孔,埋注浆管进行灌浆,以堵塞漏水通道和坝体空洞、裂缝,加固坝体,增加坝面稳定性和抗冲刷能力。这种反向灌浆工艺,非常适合拱坝和支墩坝工程,对重力坝工程只有搞清扬压力并设排水孔也可采用。采用这种方法时最好是坝前无水。

坝面重新剔勾缝;剔缝后,用高标号水泥砂浆、干硬性预缩水泥砂浆或用防水材料配制高标号水泥砂浆勾缝,提高坝面防渗漏能力及坝体稳定性、整体性和抗冻融、抗风浪淘刷能力。此方法即“前堵、中截、后追踪”灌浆治漏加固法。

2.2 灌浆前的勘探与试验为准确地确定各种灌浆参数,保证质量,首先要进行勘探和试验。

坝体和坝基勘探;目的是查清坝体和坝基的现状,为设计和施工提供依据。首先在典型漏水部位进行钻孔勘探,查明坝内部的石质、胶结材料密实程度,有无空洞及基岩结构情况等。

压力抬动试验;目的是查明坝基、坝体的承压情况,以确定灌浆压力。在不破坏原结构的条件下,有效地将浆液压入坝体内部、基岩裂缝、砂砾石层中,以保证淄浆效果。

压水试验;目的是为帷幕及固结灌浆设计提供准确的数据,并指导施工,保证效果。选择坝体或坝基典型部位,按照《水利水电工程钻孔压水试验规程》进行工作,试验压力采用设计灌浆压力,根据试验结果、单位吸水量(o))值的大小,确定浆液浓?度、吃浆量大小。(o)值越大,吃浆量就越大,浆液就要适当变浓。

灌浆试验;目的是解决帷幕灌浆和固结淄浆的影响半径、浆液浓度及其它参数等,为布孔和淄浆设计提供依据。

2.3 设备及材料选择

造孔设备;①帷幕灌浆垂直造孔采用回转式液压钻机,如钻孔浅时,也可采用风钻造孔。②坝上下游固结灌浆(即前堵、后追踪灌浆)造水平孔或斜孔,使用风钻或采用7655型汽钻机造孔。

灌浆设备;有搅拌机、多缸活塞式灌浆机、承压输浆胶管、注浆管、胶塞、压力表、比重计等。

灌浆材料;主要是425普通硅酸盐水泥、砂子、粉煤灰、石英粉、水、外加剂等。

2.4 布孔和造孔

帷幕灌浆布孔,在漏水坝段沿坝顶中心线,以孔距3m、孔径50mm或75mm为宜,或根据试验确定孔距。孔深钻至漏水部位以下1m-2m,如接触带或基岩漏水,钻孔可钻至不透水基岩以下lm-2m。造孔可一次性造孔,也可分序造孔,破碎地带上下分段造孔、分段海浆,同时在浆体凝固5-7天后,再继续向下钻孔,以防止卡钻、埋钻事故发生。坝体与基岩接触部位和坝基灌浆,也可采取在上游坝脚打斜孔或垂直孔灌浆堵漏,但造孔前应先清基,在坝脚浇筑0.3m-0.5m厚混凝土,待凝固后再打孔。垂直或倾角小于5。的帷幕灌浆孔,其孔向的偏差值不得大于规定值。

坝上游固结灌浆布孔;在漏水部位呈“梅花”型,钻孔间距和排距lm-3m为宜,根据漏水情况确定,钻孔位置选在砌石“了”缝中;在裂缝部位,可沿裂缝每lm布设一孔。孔径为42mm,孔深0.7m-1.5m,根据坝体实际情况确定。

坝下游面追踪固结淄浆布孔;在裂缝部位沿缝隙每1m布一孔;在其它渗水部位,按照“梅花”型布孔,排距和孔距2m-3m为宜,布孔位置在?“T”缝中,也可适当加密布孔。孔深和孔径同坝上游面。

2.5 施工要求

先放空水库或将库水位降至灌浆部位以下,再灌浆施工,并做好灌浆各项记录。

洗孔;灌浆前应对孔壁、孔底及裂缝进行冲洗,采用风水联合冲洗方法,水压力不大于本段灌浆压力的75%,时间以孔深浅确定,直到回清水为止。

维幕灌浆;a.采用孔内循环法,自上而下或自下而上分段灌浆,最后全孔灌注。分段灌浆时,要在遭浆段以上Oo5m处加胶塞封堵。通过论证,也可采用小口径钻孔孔口封闭灌浆法;b.坝体内灌浆长度,一船5nt左右较好,孔深不超过8m时,可全孔一次性灌注;c.灌浆压力按设计控制,但要低于抬动试验极限压力,一般控制在0.2MPa-0.4MPa。

坝面固结和追踪灌浆;a.在孔内预埋注浆管,孔口管周围用干硬性水泥砂浆填堵,采用内径20mm钢管,长50cm,插入孔内40cm,外露5Cm“10Cm,管头要加工丝扣,以便与输浆管连接;b.采取一组四孔并联灌浆法,也可单孔或两孔一起灌注。对坝后漏水处重点孔位要采取单孔重点灌浆。灌浆压力按设计控制,一般采用0.2MPa-0.25MPa。

浆液的浓度;灌浆时应遵循由稀到浓的原则,根据压水试验逐级改浓。坝体当注入浆量大于30L/min时,可越级变浓。当某一级浆液灌注400L以上,而灌浆压力和吸浆量均无明显改变时,可改浓一级浆液灌注。浆液水灰比一般采用重量比8:1、5:1、3:1、2:1、1.5:1、1:1、0,8:1、0.6:1、0.5:1九个级别。根据设计,必要时还可掺和粉煤灰、砂于、石英粉、铝粉等。在灌浆过程中,浆液要每隔一小时测定一次比重。

灌浆时要分2-3序灌注,同时一定要进行复灌。在设计压力下,当吸浆量不大于O.4L/mio时,再续灌30分钟即可结束。

灌浆孔封孔;帷幕灌浆时,竖孔封孔采.用机械导管法,用1:2水泥砂浆从孔底向上逐渐提升封填密实;坝面固结灌浆水平孔封孔,采用低水灰比1:2水泥砂浆人工填堵捣实。封填材料最好用膨胀水泥砂浆。

特殊灌浆孔处理:灌浆过程中,发现冒浆时,可采用表面封堵、加浓浆液、降压等方法处理;坝体灌浆串浆时,一是串浆孔正在钻进时,应立即停钻;二是相邻孔串浆量大时,可两孔同时并灌,三是在串浆孔上部用胶塞封堵;灌浆过程应连续进行,因故中断超过30分钟,应及时冲洗钻孔或扫孔后复灌;在涌水段灌浆时,当涌水压力超过O.2MPa时。应首先测定涌水压力及涌水量,再采用:自上而下用稠浆灌浆法;对坝基可适当加压;海浆结束有屏浆措施,且时间不少于1小时;必要时加速凝剂;采用机械封孔。坝体吸浆量较大难于结束时,加大浆液浓度,可采取限流、间歇灌浆、浆液中加速凝剂。灌浆过程中,若有回浆变浓,则应改稀浆后灌注。若回浆仍变浓,则结束灌浆。

加强灌浆观测;在灌浆期间,应随时观测坝体位移、变形情况,发现问题立即停灌或降低压力,采取补救措施。

2.6 质量检测

质量检测主要以灌浆前后压水试验资料、灌浆资料、灌浆前后钻孔取岩芯资料、孔内摄影及蓄水考验等资料,进行比较综合评定,或者在灌浆前后用振动测试分析仪检测坝体质量。

采取检测孔检测坝体灌浆质量的原则;检测孔的数量,一般为孔总数的5%-10%;检测孔位置,选在灌浆中心线或下游20cm以内和坝体漏水严重或吃浆量大的部位;检测孔压水试验压力值为设计正常高水头的1.5倍;检测后,按封孔要求进行封孔。

灌浆质量评定按合格和优良两级;各单元工程主要检测项目全合格,其他检查项目有70%及其以上达到标准要求的定为合格。各单元工程中主要检测项目全部合格,其他检查项目有90%及以上达到标准要求的定为优良。