后湾水库大坝高喷灌浆试验综述

石瑞青

（山西省水利水电勘测设计研究院，山西 太原 030024）

1 工程概况

后湾水库位于山西省襄垣县虒亭镇后湾村，是一座以防洪为主，兼顾农业灌溉和工业供水的多年调节水库，属浊漳河西源的控制性工程。1959年11月开工兴建，1960年3月完工。经数次扩建改建，最大坝高26 m，坝长300 m，设计总库容1.3亿m3，控制流域面积1 300 km2，属大（二）型水利工程。2002年9月经安全鉴定确定水库为三类病险水库。

建库以来，水库大坝曾发生过裂缝，虽经几次加坝培厚，但仍存在局部坝体质量较差、坝体渗透性差异较大、浸润线较高等问题。经对现状大坝渗流形态进行分析，现状设计洪水位和校核洪水位时，坝体和坝基最大出逸渗透比降均大于允许渗透比降，存在渗透稳定问题。

为消除病险、保障下游人民生命财产安全，并使水库正常蓄水、充分发挥其兴利效益，必须对其进行分析论证，以采取相应的除险加固措施。

2 试验目的

后湾水库坝址区基岩地层为中生界三叠系下统刘家沟组（T1）砂岩、泥质粉砂岩及泥岩，坝基岩体具中等渗透性。左坝肩台上部为低液限黏土，下部为级配不良砂及卵石混合土，水库蓄水后台地下游边缘和台地坝坡脚处出现渗水。1982年在坝后台地边缘开挖排水减压井后，渗水现象消失，形成了集中渗流。拟定采取高压定喷防渗墙解决坝体渗漏。根据高喷灌浆初步设计及工程地质条件，在大坝下游选取试验场地，试验论证在大坝上游采用高压喷射灌浆进行防渗处理的可行性；通过灌浆试验获得高压喷射灌浆在这种地层内的有效扩散半径，选择经济、合理的定喷孔距布置形式；选取切实可行的施工工艺方法和技术参数以及配套的施工设备。

3 试验场地选择及试验孔布置

选择在大坝左岸下游与大坝地质情况相接近的场地上进行高喷试验。根据施工进度，由业主监理、施工单位共同选取试验场地，共进行3次13个孔的喷浆试验。

第1组与第3组试验的地质情况为：上部10 cm为砖块及杂填土，下部为黏土，红色，坚硬，1.3~1.5 m含灰白色钙质结核。第2组试验的地质情况为：上部10 cm为砖块及杂填土，下部为回填黏土，红色，较坚硬，含灰白色钙质结核及部分砖块。3组试验孔位布置分别见图1，图2和图3。

图1 第1组试验孔位分布图

图2 第2组试验孔位分布图

图3 第3组试验孔位分布图

完成工程量见表1。

表1 工程量表

4 试验质量控制

采用回转钻机钻孔，高压喷射设备灌浆，自下而上一次提升成墙。将所有孔位统一编号，分2序进行钻孔和喷射灌浆。

第一，由测量人员测定轴线与孔位。第二，采用回旋钻机钻孔。泥浆护壁，必须将钻机准确地安在孔位上，偏差不大于5 cm，孔径130 mm，并且将钻机安置平稳才能钻进，钻进时详细记录地质变化情况。第三，下喷射管前，将喷浆系统安装妥当，并在地面上试喷检查。第四，制浆时，必须使用质量合格的普通硅酸盐水泥，同时注意防潮和缩短存放时间，制浆用水一定要使用符合拌制混凝土用水标准的水。第五，严格检查喷射管，下放到设计高程才能开喷。第六，喷射管下至设计高程后，送水、送气、送浆，并开始喷射，待孔口回浆比重不小于1.28~1.30 kg/cm3，方可进行提升。高压力、压缩气、水泥浆压力分别为35 MPa，0.7 MPa和0.04 MPa，提升速度为11 cm/min。定喷应一次成墙，不允许中途停喷。第七，在喷射管提升过程中，孔内灌入水泥浆液，一部分与喷射脱落的土料或碎石搅和成墙。

5 试验开挖检查

由于试验为单排折线墙，喷射试验用50 h分别对3组墙体进行开挖检验，结果为：第1组折线墙喷射长度为1.4~1.7 m，墙厚2.5~12 cm，墙与墙之间没有搭接；第2组折线墙喷射长度为1.4~2.12 m，墙厚4~10 cm，上部墙与墙之间搭接紧密，连续性好，由于该地层为回填土地层，0.8 m以下含有砖头和钙质结核，所以围井下部搭接不好；第3组折线墙喷射长度为1.8~2.4 m，本次墙与墙搭接良好，由于地层黏粒含量不同，高喷成墙的喷射长度和墙体厚度有较大的差异，局部含黏粒大于40%的密实地层喷射成墙长度达0.75 m，约占地层的0.5%。

通过3组高喷技术参数试验围井的开挖与测量，由于Q2黏土层黏粒含量及密实度不同，加之该地层夹有薄层钙质结核，在薄层钙质结核地层成墙相对较难，为保证高喷墙体能在大坝内完全搭接，建议高喷灌浆孔距调整为1.8 m。

6 结论和建议

通过3组重复试验，高压喷射构筑防渗墙在黏土中高压水切割较为困难，且切割长度较短、宽度较窄，局部成墙长度达不到设计目的，含黏量较大的地层只能达到1.8 m，单面墙最短处为0.75 m。墙厚在密实的黏土地层中最薄处只能达到2.5 cm，宽处12 cm，第3组试验防渗墙最薄处达3 cm，建议高压定喷孔距调整为1.8 m。

后湾水库除险加固工程于2009年12月底通过验收，大坝除险加固措施均已完建并投入使用，根据试验，后湾水库大坝除险加固防渗墙孔点布设一排，布置在防渗轴线上，顶部伸入坝体及左坝肩低液限黏土2.0～4.6 m，底部伸入基岩面1.0 m。目前，大坝在正常、非常运用条件荷载组合情况下均能满足渗流要求，运行状态正常，能够发挥其经济效益和社会效益，印证了试验的合理性。