东林水库大坝应急除险加固方法探索

刘喜才

（吉林省水利水电勘测设计研究院，吉林长春130012）

1 工程概况

东林水库位于吉林省图们市石砚镇上游东林沟，坝址距石砚造纸厂6 km。水库库容576×104m3，坝体为沥青心墙堆石坝。工程竣工验收后，存在渗漏问题。据水库管理人员监测，坝体渗漏逐年增长，2001年，水库年渗漏量约118×104m3，约占库容量1/5，被列为吉林省险库之首。物探资料表明，大坝整体共有9处漏水点，其中漏失最严重地带为涵洞顶端，桩号0+069～0+081段，是坝体的中心位置。长期观测发现，涵洞两侧溢水点有大颗粒（最大颗粒5 mm）随明流带出，并伴有一些可见的沥青颗粒流出，说明该处沥青心墙损坏严重，经分析认定，此处是整个大坝变形漏失最严重的部位。经精密测试，发现该部位坝体向下游变形位移25 cm。

2 坝体渗漏变形原因分析

（1）沥青混凝土防渗主墙太薄（厚度20～25 cm），在库水压力下，沥青混凝土变形开裂，形成渗漏通道。

（2）沥青混凝土防护壳（浆砌石防护壳，厚度15～25 cm）施工质量差，没有起到防护加固的作用，在水挤压下，防渗主墙发生变形破坏。

（3）防渗心墙两侧堆石坝体由于碾压不够密实，水库中水浪直接冲刷主墙，久而久之墙被破坏。

（4）防渗沥青心墙施工质量差，或沥青中混有杂质，造成一些渗漏隐患。

3 施工方案

由于坝体变形和多处严重渗漏，单一采用静压灌浆难以解决问题。为尽快彻底消除隐患，经吉林省水利厅、有关水利部门专家和本单位技术人员研究决定，在距离心墙上游侧1.25 m处先布置一排静压灌浆孔，目的是提高心墙的强度，降低高喷施工造成的坝体内负压，初步消除坝体渗漏隐患。在距离心墙上游侧1.75～2.25 m处呈扇面形布置一排高压定向摆喷孔，形成地下防渗挡水墙，其中两端高喷孔都分别与心墙以高喷灌浆形式相连接，从而形成一道地下封闭式挡水墙，能较好地达到防渗目的。其施工布置见图1。

4 施工措施

4.1 静压灌浆

图1 大坝心墙抢险孔灌浆平面布置示意图Fig.1 Arrangement of grouting holes on dam core wall

静压灌浆按三序孔进行，采用循环钻灌浆法，即边钻边灌浆。用水泥设置5 m长的孔口管，作为封闭孔口之用，并起到提高注浆预压力的作用，待凝72 h以上，然后自上而下钻一段灌浆一段，直到结束。钻孔孔数13个，孔距1.0～1.5 m不等，钻孔段长2～4 m。施工采用泥浆护壁，灌浆压力第一段0.04 MPa，第二段0.10 MPa，第三段0.15 MPa，第四段0.20 MPa，第五段及以下各段0.30 MPa。

4.2 高压定向摆喷灌浆

（1）造孔孔径ϕ130 mm，钻进采用肋骨钻头，泥浆护壁，泥浆配制比重1.15～1.3，粘度20～30 s。胶体率80%～95%，含沙量＜10%，失水量25～30 mL/30 min，pH值为8～10。

（2）定向灌浆摆喷孔共13个，单排孔，孔距1.30 m，技术参数见表1。

5 施工中的问题分析

（1）由于坝体是堆石坝，砂砾石层不稳定，造孔（孔深最深42.5 m）在不下套管的情况下，ϕ130 mm一径到底难度大，技术人员根据地层特性，在现场配制适合该地层的泥浆，效果好，解决了塌孔问题。

（2）高喷施工中由于水气合流的冲击作用，坝体多处冒浆。为解决这一问题，向水泥浆中加入3%～5%的塑性膨润土（或粘土）增加粘度，降低流动性，既节省了材料消耗，又克服了漏浆的问题，并且，经过水泥凝结体的强度试验，检查结果表明，加入膨润土水泥凝结体的强度都达到了质量要求。

6 质量综合评价

6.1 质量检查

高喷灌浆结束后，根据要求打2个检查孔取样进行强度试验，其水泥凝结体的抗压强度都在6.3 MPa以上，完全达到质量要求。

6.2 坝体渗漏综合评价

表1 高压定向摆喷参数表Table 1:Parameters of high pressure directional swing jet grouting

（1）距心墙下游2.00 m处水位观测孔观测结果：在库水位高程153 m时，高喷孔施工前观测孔水位高程为137.5 m，高喷灌浆结束后，水位观测孔水位高程为134.2 m，水位下降3.3 m，高喷板墙防渗效果明显。

（2）对坝后坡涵洞输水道两侧溢水孔水量的观测，三角堰水量由原来41.5 mm下降到31 mm，水位下降了10.5 mm。经过计算，漏失水量减少32%。

7 结语

（1）以高压摆喷为主、静压灌浆为辅的综合处理方法，既控制住了坝体的进一步变形，也基本消除了垮坝的隐患。

（2）采用高压喷射灌浆技术对东林水库漏失、变形最为严重的坝体区进行灌浆处理，解决了用普通灌浆工艺无法解决的难题，也达到了较好的防渗效果。

（3）施工距离心墙较近，既要保证心墙安全，又要达到防渗除险的目的，这具有一定的风险性，为今后该领域的理论性研究提供了参考依据。

（4）高喷形成的防渗墙不仅起到了防渗作用，也加强了该坝体区域内的强度，消除了该处心墙变形的趋势。

（5）该项施工技术适用范围广，具有推广价值。■