临淮岗洪水控制工程主坝劈裂灌浆施工与质量控制

李道良

临淮岗洪水控制工程主坝劈裂灌浆施工与质量控制

李道良

一、工程概况

临淮岗洪水控制工程位于淮河干流中游正阳关以上28km，安徽省霍邱与颍上两县交界处。为Ⅰ等大（Ⅰ）型工程，正常运用洪水标准为100年一遇，坝上设计洪水位为 28.41m，滞洪库容为85.6亿m3，下泄流量为7362 m3/s。主要建筑物包括主坝、南北副坝、49孔浅孔闸、12孔深孔闸、姜唐湖进洪闸、船闸以及上下游引河。

主坝为碾压式均质土坝，南起临淮船闸，北至陈巷孜，全长8.545 km。被深孔闸、浅孔闸、姜唐湖进洪闸、老淮河等分成5个坝段，分别为连接段（桩号 0+054～0+944）、姜南段（桩号1+511～3+470）、 姜 北 段 （桩 号3+670～5+495）、淮河主槽段（桩号5+495～5+445）、 淮 北 段 （桩 号5+445～7+989.19）。姜南、姜北段为在老坝上增高加培。老坝体建于20世纪50年代末期人工挑土筑坝，因此需要进行劈裂粘土灌浆防渗处理。

二、劈裂灌浆设计与技术要求

临淮岗主坝段粘土灌浆包括姜南段和姜北段坝体粘土灌浆。坝体灌浆孔共设计6排，排距3.5m，孔距4.5m，梅花型布孔，分两序施工，孔底设计高程17.5m。

孔位布设排距偏差不大于10cm，孔位偏差不大于5cm；孔斜要求≤2%，孔深要求±20cm。

浆液物理力学指标要满足表1要求。

单孔最大压力控制根据灌浆孔孔径而定。灌浆孔径为80mm时，最大灌浆压力控制在140kPa以内；灌浆孔径为60mm时，最大灌浆压力控制在200kPa以内。

复灌次数不小于5次，两次灌浆间隔时间不小于5天。

三、劈裂灌浆的施工与控制

1.布孔

在坝顶按设计要求进行测量、定位，并确定各灌浆孔的施工深度。坝顶钻孔施工前，对工作面进行平整、碾压，并使中间稍微起拱，以利雨天排水和保持一个良好的工作面。然后根据设计图纸的布孔间距要求，在坝轴线两侧梅花型布设钻孔，孔位采用高木桩（约10cm）定位，孔位偏差不大于10cm。如遇特殊情况需变更孔位，应征得监理人的同意。

2.造孔

造孔前要对造孔机械主轴或滑道进行垂直度测量调整并使钻头对准孔位，孔斜及孔位偏差满足规范要求后，再开始造孔。

3.下管

造孔结束后立即将注浆管下入孔内，注浆管下端距孔底1～1.5m，注浆管高出地面以上0.5m。注浆管上端装好三通管和孔口压力表。

下管使坝的注浆压力由孔管承担，避免地层表面劈裂，使灌注浆液在地层内始终处于封闭状态，可施加较大的注浆压力，促使浆液析水固结；当孔口压力消失后，地层所产生的回弹压力较大，有利于提高浆液的固结速率和浆体固结的密实度。

4.封口

通过灌浆试验可知，坝体顶部1.5m高度范围内土质较疏松（试验测得干容重为1.4t/m3），孔口阻塞长度为3～4m，封口采用填入粘土并分层捣实。

5.制浆

将粘土及水按设定配合比加入搅拌机进行搅拌制浆。根据不同情况搅制不同比重的浆液，通过灌浆土料的湿容重和含水率换算成干容重，结合水泵流量按水土比要求进行配置搅拌，满足灌注需要。

浆液比重变换时要进行比重检验，每1小时检验浆液比重1次，采用马氏漏斗和量筒进行检测；浆液的稳定性和自由析水率每7天检测一次，稳定性是采用600ml量筒来检测，自由析水率是采用失水仪来检测的。

6.灌浆

先进行第一序孔的初灌和复灌，后进行第二序孔的初灌和复灌。灌浆开始时采用浆液比重为1.3～1.35的稀浆进行灌浆开路，孔口压力较高（一般在100kPa左右），当压力明显下降时（孔口压力一般在60～80kPa），改用浆液比重为1.35～1.45的较浓浆液进行灌注。当每孔每次每延米灌浆量大于1 m3时，应遵循“少灌多复”的原则，停止灌浆，待基本析水固结后再灌。灌浆时若发现坝坡、坝顶冒浆时，对冒浆部位进行开挖回填夯实处理后再进行灌注，如果灌浆时间很短又发现从原处冒浆，则应停灌，作为一次灌浆结束，灌浆顺序应由中间排孔向坝肩方向逐步灌注，以确保灌注质量和坝体安全；每孔复灌次数不少于5次，复灌间隔时间4～5天。

表1 浆液物理力学性能表

7.终灌

当一个灌浆孔连续复灌3次基本不吃浆时即可终止灌浆，注浆管采用管钳人工拔出，拔出注浆管立即向孔内注满比重为1.5～1.6的稠浆。如果浆液面下降，可继续灌注稠浆，直至浆液面不再下降。

8.二次封填

封孔在终灌后，先将注浆管插入孔底，再注入浓浆将稀浆或清水置换掉，直至浓浆（采用0.5∶1以上的浓浆）填满全孔为止，待浆液折水沉淀后，再进行第二次封填，直至钻孔封满为止。

9.灌浆期原型观测

沿坝轴线方向每隔20m设观测点，分别在坝顶、下游坝肩处各设一个观测标点，标点用混凝土桩或木桩做成。灌浆施工前应对布设的各桩垂直位移点观测两次，灌浆期每班观测1～2次，坝面出现裂缝时，应增加观测次数，灌浆间歇期每2天观测1次。灌注期间及时对设置的位移观测点进行横向位移及沉陷测量观测，横向位移观测控制在2cm以内，坝面裂缝控制在1.5cm以内。

四、特殊情况特殊部位处理

1.出现裂缝

灌浆期间坝面出现纵向裂缝，也会出现横向裂缝。对于纵向裂缝，本坝段灌浆在控制最大压力（200kPa）下，一般不超过1.5cm。在控制最大压力（200kPa）下，大于1.5cm立即停灌，待裂缝闭合后再灌；坝面上出现横向裂缝，立即停灌检查，深层裂缝用稠浆灌注裂缝。

2.冒浆

冒浆的部位一般在孔口、坝顶、坝坡。其中孔口、坝顶冒浆一般情况下是浆液已经灌满，上部劈开，冒浆已是必然，一般不做处理。但也存在特殊情况，比如孔口阻浆塞回填密实度不够、坝体顶部一定深度存在有局部疏松带等，灌浆开始时即出现冒浆现象（特别是初灌），需将冒浆位置开挖一定深度（视具体情况而定）和宽度，采用粘土进行分层回填夯实处理后再灌。

3.串浆

串浆一般是发生在钻孔间，原因是钻孔间存在纵向裂缝或通道。将串浆孔封堵，或同时灌注串浆孔和灌浆孔。

五、效果评价

劈裂灌浆完成以后，等粘土浆完全析水固结后，随机对灌浆的部位开挖，检验粘土幕生成质量。经现场检验，沿坝轴线方向形成数道粘土帷幕，宽度为10～50mm，浆脉累计厚度100mm

安徽水利开发股份有限公司 233000）

（专栏编辑：周 权）