水库大坝劈裂灌浆的施工技术

陈海港

（临汾市水利机械工程局 山西临汾041000）

1 工程概况

洰河水库位于临汾市尧都区大阳镇陈埝村南的洰河上。洰河为汾河的一级支流,属黄河流域汾河水系，坝址以上控制流域面积311 km2，现状总库容4 867万m3，枢纽工程由大坝、灌溉涵洞、泄洪洞和溢洪道等组成，大坝为均质碾压土坝，最大坝高36.8 m，坝顶长1 028 m，坝顶宽5 m,是一座具有灌溉、防洪、养殖等综合效益的中型水库。水库下游涉及临汾尧都区、省级临汾经济技术开发区、南同蒲铁路、霍侯一级公路以及5个乡镇22个村庄、9万余人、1 187 hm2耕地的防洪安全。经过多年运行，水库在蓄水期间，坝体渗漏严重，已经影响了大坝的安全运行，威胁到水库下游居民的生命财产安全，因此要对大坝进行除险加固。劈裂灌浆是此次水库除险加固工程大坝防渗分部工程的一部分。

本次洰河水库灌浆的主要工作内容是：沿原坝轴线布置，对桩 号 0+133～0+163、0+310～0+340、0+745～0+755、0+885～0+915和0+966～1+023坝段区域根据开挖揭露情况进行黏土灌浆防渗处理，总长度为950 m。

2 劈裂灌浆

2.1 坝体劈裂灌浆工艺流程

布置孔位→钻孔→埋管→制浆→灌浆→封孔

2.2 施工方法

a、钻孔定位:根据设计灌浆孔位编号用全站仪布设孔位，施工前应对孔位进行校验，误差控制在2 cm之内。

b、钻机就位:孔位布置完成后,钻机就位,安装要平稳、竖直。

c、造孔：采用冲击成孔法开孔，孔口直径Φ89 mm，终孔直径Φ75 mm，钻至设计孔深后下灌浆管。

d、制浆：为满足质量要求，选择黏土与水按设计和规范要求比例用泥浆搅拌机制浆。泥浆经过滤筛流入一级泥浆池沉淀，再倒入二级泥浆池备用。为提高泥浆的和易性、稳定性，可掺入适量的外加剂。

e、灌浆试验：为保证施工质量，可先进行注浆试验，试验段选择在有代表性地层上，测定试验参数作为指导本工程施工的技术参数。根据试验结果确定劈裂压力P、裂缝扩展压力Pc、最大控制注浆压力Pmax、注浆量Q等。

f、钻孔:顺序从北到南，所用钻机为XV-300型或XY100型，钻探方法为干法造孔。

g、灌浆：采用孔底注浆、全孔灌注纯压式方法进行，灌注黏土浆，注浆管下至距孔底0.5 m处。根据设计要求沿平行坝轴线方向，按照环间分序、环内加密的原则，在灌浆区间布孔，一序孔距20 m，二序插入一序之间，三序孔插入一、二序孔之间，孔位保持对称，最终孔距5 m。空压机压力控制在0.2～0.4 MPa以内。施工中有专人对现场灌浆压力表进行观测控制，并做好记录，压力值不得超过最大允许灌浆压力。启动灌浆泵泥浆由射管喷出。浆液劈裂坝体始于注管底部，沿小主应力作用面，逐渐向上发展。孔底注浆施加较大压力致使坝体内部劈开，把较多的泥浆压入坝体，产生挤压变形，待停灌后，坝体产生回弹，有利于提高坝体和浆脉的密度。全孔灌注，浆液从注浆管底部涌出，自下而上、从坝体密实部分向松散部分、从裂缝中间向边缘流动和充填。每次灌浆后，要提一提注浆管，以免孔底堵塞后造成孔口冒浆。灌1～2次后，可提管1～2 m。

2.3 灌浆控制原则

a、应先灌直线段，后灌岸坡和弯曲段，并应采用孔底注浆全孔灌注的方法。

b、灌浆开始先用稀浆，经3～5 min后再加大泥浆稠度，若孔口压力下降和注浆管出现负压，应再加大浆液稠度。

c、灌浆应采取“按序轮灌，少灌多复”的方法，两次灌浆间隔时间不应少于5天，若坝体堤身干燥或用掺有水泥的泥浆灌注，间隔时间可以缩短。

d、每次最大灌浆量控制在3～5 m3，每孔灌浆次数为5～10次。

e、灌注原则：稀浆开始，浓浆灌注，分序施灌，先疏后密，少灌多复，控制浆量。

f、岸坡段或弯曲段采用加密孔距，减少灌浆压力和增加复灌次数，几个孔同时灌注等方法进行。

g、在灌浆时，堤坝顶上、下游两堤坝肩处横向水平位移的允许量控制在2～3 cm，裂缝限制宽度控制在3 cm以内。

2.4 终灌标准

本工程终灌标准应根据《土坝坝体灌浆技术规范》要求和施工工艺试验确定的指标，一般情况下当满足下列条件时即可终灌。

a、每孔不少于5次。

b、孔口压力连续三次达到最大压力并趋于稳定。

c、浆液升至孔口时，连续复灌3次不再吃浆。

d、封孔及坝面处理：每孔灌浆完毕后，将灌浆管拔出，往孔内注满容重大于1.5 t/m3的稠浆，直到孔内浆液饱满，待孔内浆液下沉后，然后用黏土封填夯实，恢复坝面。

3 灌浆期间可能出现特殊情况的控制及处理方法

在灌浆施工期间安排专人负责巡视坝坡、坝面，对出现的裂缝、冒浆、单孔吃浆量大、塌坑、隆起和机械故障等问题，可按实际情况分析原因，分别进行妥善处理。

3.1 裂缝处理

灌浆期间常见的裂缝有纵向裂缝和横向裂缝，处理方法如下：

纵向裂缝：对被浆液劈开的纵向主裂缝会较快延伸至坝面的情况，可采用孔内下护壁套管的方法处理，若无法采用套管时，可顺裂缝开挖回填夯实。坝轴线两侧的纵向小裂缝，一般深1～3 m，可沿裂缝打浅孔灌浆的方法处理。

横向裂缝：横向裂缝一般多出现在坝坡和坝基凸起处，待裂缝稳定后，在上游坝坡清除坝坡石和垫层滤料，开挖回填夯实。开挖时应垂直坝坡挖深1 m，上口宽2～3 m，底宽1 m，顺坡挖至裂缝的尖灭处。

3.2 冒浆处理

坝坡冒浆：上游坝坡出现轻微冒浆时，可采用浓浆灌→停→灌的方法处理。若为下游坝坡冒浆，可做阻浆盖处理或在冒浆处压沙包做反滤层，使其渗清水而不露浆。

坝坡底部严重冒浆：可采用在开动钻机的同时往孔内连续抛干粉搅拌成塑性泥，将冒浆封住。或采用稠浆的同时，用灌浆时间控制冒浆，即不等浆液冒出即停灌，待泥浆固结一段时间后再灌，反复几次直到连续灌浆而不再冒浆。

上游或下游水位以下冒浆：可采取降低灌浆压力、浓浆间歇灌注工艺或掺入水泥等方法。

坝顶冒浆：坝顶冒浆有灌浆初期与灌浆后期冒浆之分，前者可采用减少输浆量的方法处理，后者则为必然现象，可停灌或改灌另一孔。

3.3 串浆处理

灌浆中，若邻孔串浆，应立即堵住串浆孔后继续灌浆。

3.4 塌坑处理

塌坑一般出现在放水洞上方坝顶和施工交接处。处理塌坑时先排除塌坑内的析水，然后回填黏土并分层夯实，再在坑周围布置灌浆孔灌注浓浆。

3.5 隆起处理

灌浆期坝面隆起现象多因坝体土重度小、含水量低，经灌浆后坝体产生湿陷使坡面变形引起。发现隆起时应立即暂停灌浆，查明原因。若因湿陷引起可继续灌浆，灌浆结束后将隆起的护坡石翻修；若发现坝面有滑坡裂缝，应针对情况采取相应措施；对于未灌坝段影响下出现隆起，只是坝体灌浆中的一种暂时现象，不需要处理。

4 灌浆质量控制

1）对从事钻孔和灌浆工程操作的人员，必须进行培训。未经技术培训或考试不合格的人员不得从事灌浆工序的操作施工。

2）灌浆工程所用的水、电宜设置专线，以保证灌浆作业连续不断的进行。

3）造孔、洗孔、灌浆过程中，应加强监测，对上下游坝体漏水、串浆、变形位移等现象，应立即降压并报告有关人员，以便采取措施，并做好详细记录。

4）灌浆工程系隐蔽工程，应准确地做好记录，并对资料及时进行整理分析，便于指导灌浆工程的顺利施工，为验收工作做好准备。

5）为了提高工艺和达到预期的灌浆效果，在几个孔的灌浆过程中，应及时进行施工总结和资料整理、分析，所取得的经验和参数，经施工、设计和监理人员研究后，作为施工方案修改、补充、完善的依据。

6）采用“先稀后稠，少灌多复”的原则，浆液浓度至少4个等级。两次灌浆的时间间隔不少于5d。

5 结语

工程实际运用表明，大坝劈裂灌浆是一项有效处理病险土坝隐患的实用技术，与其它技术相比，具有性能优良，施工技术简便，效果显著、易于推广等优点。是一种先进的施工技术和施工工艺，为我省的大、中、小型水库的大坝防渗提供了选择。