喷射灌浆技术在白河水库除险加固中的应用

摘要：随着我国社会经济的快速发展，水利工程也在如火如荼的建设中，而水库的除险加固在水利工程中具有重要的地位，目前在水库的加固工程中采用最新的喷射灌浆技术将大大地提高水库加固工程的施工质量，高压喷射灌浆在病险水库防渗加固工程应用能有效地解决土坝坝基渗漏等问题。文章介绍了高压喷射灌浆设计及高压喷射灌浆技术在白河水库除险加固工程中的应用，同时简述了高压喷射灌浆的施工计算参数以及施工中质量的控制。

关键词：高压喷射灌浆；水库；加固；防渗

中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2012）31-0039-03

近年来，国内的水库工程由于施工技术落后，施工完成后经过一段时间就要对水库重新除险和加固，防止渗漏，因此如何提高水库的使用寿命，就需要采用新的技术，于是在白河水库除险加固施工中采用了高压喷射灌浆技术，用来提高水库的施工科技含量。

白河水库位于湖北省当阳市王店镇双莲村，距宜昌市70km，距当阳市35km。拦截长江左岸一级支流玛瑙河上游支流白河。根据相关资料，该水库坝址以上承雨面积39.91km2，总库容1990万m3，是一座以灌溉为主，兼有城镇供水、防洪、发电等综合效益的中型水库枢纽工程。水库1992年复核时设计洪水标准系按50年一遇洪水设计。1996年，完成大坝上游面的砼护坡和溢洪道护砌。现已运行40

余年。

1 白河水库的水文情况

从野外调查来看，坝址区多为第四系地层覆盖，没发现明显断裂构造痕迹，少量岩体呈全风化，地表裂隙不甚发育。坝址区为低山丘陵地貌，地面高程一般为165.0～180.0m，河床高程为154.0～165.0m，地势起伏不大，该段河流顺直，河谷开阔，河床宽400～500m。坝址区主要出露第四系和少量第三系地层，下第三系方家河组地层为灰白色厚层状含砾砂质泥岩，该层总厚度约84m，地表一般呈全风化到中风化，强度较低，分布于主坝右岸和副坝两坝肩范围。

2 白河水库存在的主要问题

（1）主副坝防浪墙开裂倾斜，主坝和2号副坝坝顶欠宽。防浪墙开裂倾斜，高水位时水流漫过坝体。主副坝上游坡未完全护砌，且护砌部分的局部混凝土护坡塌陷风化严重。主副坝下游游坡均出现散浸现象。

（2）溢洪道进出口未衬砌，消力池出口冲坑已影响结构安全，控制段挡土墙裂缝、倾斜严重，有垮塌的危险，护砌部分强度低，碳化严重，未做截渗处理，控制段下游出现渗漏现象。

（3）输水涵管和竖井砼强度不满足要求；涵管管壁裂缝漏水，止水失效，漏水严重，危及坝脚安全；竖井混凝土碳化严重，强度低。

因水库存在以上病险，严重地影响水库效益的正常发挥。鉴于目前存在的种种险情和问题，使水库与工程自身所担负的巨大任务极不相称。为此，需要对工程进行除险加固，以恢复工程应有的

作用。

3 白河水库高压喷射灌浆施工

在白河水库除险加固工程中要使用高压喷射灌浆技术，这种技术主要是使用高压发生装置，采用一种特制的钻孔的杆，通过高压的管子将搅拌好的混凝土水泥浆，在三重管喷射工艺的作用下，喷射到开挖土石方的前面和连接处，通过水泥浆的不饱和特性，可以把墙面上的不均匀的地方以及空洞和缝隙填满，尤其适合于年久失修的水库的防滑坡，具有优秀的防渗漏的效果，具有优良的强度。

3.1 高压喷射灌浆浆液的调制

3.1.1 高喷灌浆浆液使用水泥浆。所使用的水泥采用普通硅酸盐水泥，其强度等级可为32.5级或以上，质量应符合GB175的规定。

3.1.2 高喷灌浆用水符合DL/5144中混凝土拌和用水的要求。

3.1.3 高喷灌浆浆液的水灰比为1：1，有特殊要求时，可加入下列掺合料：

膨润土：其质量标准应满足设计要求。

黏性土：塑性指数不宜小于14。

粉煤灰：其质量标准参照DL/5055。

砂：宜为质地坚硬的天然砂或人工砂，最大粒径不宜大于2mm。

3.2 高压喷射灌浆喷射参数的选择

在浆液配置好之后，就需要确定高压喷射的高度和厚度，首先要确定喷射水泥浆的厚度。在喷管的工作角度下，高压摆喷砼体需要比旋喷砼体的有效长度多一半，喷射的摆动角度和宽度有一定的联系，需要根据水库墙体的厚度还有结构的应力综合分析来确定抗渗强度，根据公式来计算，白河水库的墙体所在的地质环境为半砂砾地基，高压喷射灌浆需要将上部和地基一体化结合稳定，喷射后的板墙也要保持稳定。

因此，喷射水库水泥浆在板墙上厚度采用下面的计算公式：

在上面公式中：D代表水库防渗板墙厚（m），H0代表水库坝前水深（m），h代表水库下游水深（m），L0代表水库防渗墙前透水层的渗进深度（m），K0代表水库前砂砾石层的渗透的系数（m/d），K1代表水库防渗体的渗透的系数（m/d），J0代表水库防渗体的允许的渗透坡降。

经上式计算可得：D=0.2，因此水泥浆在板墙上喷射厚度为0.2m，其中最少厚度不少于0.15m。

3.3 高压喷射灌浆技术的一般要求

在白河水库除险加固需要应用重要的、地层复杂的或深度较大的高喷墙工程，要使用高压喷射灌浆技术，同时要在采用单孔和不同孔、排距的群孔上进行，只有这样才能确定高喷灌浆的方法及其适用性，确定了之后才能具有有效桩径、施工参数、浆液性能要求、适宜的孔距排距、墙体防渗性能等。在此次白河水库除险加固中使用高喷灌浆的一般工序为机具就位、钻孔、下入喷身管、喷射灌浆及提升、冲洗管路、孔口回灌等。依据工程规模划分单元工程，并进行钻孔编号，之后才能进行顺利的施工。

3.4 高压喷射灌浆施工的质量控制措施

在白河水库的高压喷射灌浆完成以后就需要对其进行回填灌浆质量检查，该步骤需要在灌浆结束7天后进行，灌浆结束后，按要求浆有关资料提交监理人，以便确定检查孔孔位，检查孔应布置在顶拱中心线脱空较大、串浆孔集中及灌浆情况异常的部位。检查孔的数量应为灌浆孔总数的5%。

采用钻孔注浆法进行回填灌浆质量检查，应向检查孔内注入水灰比为2：1的水泥浆，在规定压力下，初始10min内注入量不超过10L，即为合格。否则应按监理人指示或批准的措施进行处理。灌浆孔灌浆和检查孔钻孔注浆结束后，应采用干硬性水泥砂浆将钻孔封填密实，并将孔口压抹平整，之后交给监理人员检测合格才可以交付使用。

4 结语

在白河水库除险加固工程中，高压喷射灌浆使用的是强制性破坏原土层结构，不存在一般注浆的可灌性问题，只要高压射流能破坏的地层如细沙、特细沙、粘性土均可处理，对块、卵石层、砾石层及集中渗漏的空间，以对各种射流机理加之绕流、位移等作用将地层颗粒予以充填封堵，因此该技术在白河水库施工取得了良好的效果，在本工程中得到了成功的应用。

参考文献

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作者简介：徐军鸿（1965-），男，湖北天门人，中国葛洲坝集团三峡实业有限公司工程师，研究方向：水利水电管理。

（责任编辑：周 琼）