水库除险加固工程中高压摆喷灌浆的施工技术

张带娣

(福建省汀江水电工程有限公司，福建三明 366000)

水库经过几十年的持续运行之后，会逐渐暴露出各种各样的隐患，任其发展，很可能会造成严重后果。此外，随着水库设施的不断老化，也会导致水库无法正常运行，因此要采取有效措施对其进行除险加固。本文主要对除险加固中的高压摆喷灌浆施工技术进行介绍。

1 工程概况

永定县寨下水库位于韩江支流金丰溪上游，在该县古竹乡境内，东南距永定县城50km，距古竹乡政府5.0km。坝址以上集水面积5.5km2，河道长4.55km，河道坡降66.2‰。原设计水库总库容188.5万m3。该工程于1973年10月动工，1976年8月底三大建筑物基本完成，1977年开始蓄水发挥效益，是一座以灌溉为主的小 (1)型蓄水工程。除险加固中，坝体高压摆喷灌浆钻空孔2316m，高压摆喷灌浆2026m;坝基高压摆喷灌浆钻空孔572m，高压摆喷灌浆572m。高喷灌浆前应布设观测点并开始观测记录，高喷灌浆施工中的观测频率可适当降低。表1所列为高压摆喷灌浆施工设备。

表1 高压摆喷灌浆施工主要设备

2 高压摆喷灌浆施工设计

(1)施工轴线的设计。高压摆喷灌浆施工轴线布设在水库大坝的坝轴线上。

(2)布孔设计。坝体高压摆喷灌浆施工沿着坝轴线进行布单排孔，灌浆范围确定为坝体全断面灌浆，范围长度达到了111.0m，其中，河床大于25.0m以下孔距设计为1.0m，两岸小于25.0m以上孔距设计为1.5m。三管高压摆喷从坝基面至正常蓄水位，灌注材料规定为水泥浆，灌浆分为两次序施灌，河床一序孔距设计为2.0m，二序孔距设计为1.0m，两岸一序孔距设计为3.0m，二序孔距设计为1.5m，第一序灌浆结束后才可以相继灌第二序孔。此外要求坝基三管高压摆喷灌浆与坝体三管高压摆喷灌浆同轴同孔。

(3)钻孔设计。坝体高压摆喷灌浆孔深为坝顶至坝底面，钻孔深度在5.0～38.5m之间;坝基三管高压摆喷灌浆钻孔深以坝基面至强风化下限为界线。

(4)幕墙厚度。在该水库除险加固工程中，将摆喷墙设计为折板式结构，要求折角为25°、摆角为30°，搭接长度不得小于20cm，防渗墙厚度要在15～30cm以上。平均厚度确定为20cm。

(5)浆液的选择。使用42.5R普通硅酸盐水泥或矿渣水泥，纯水泥浆，浆液密度要求不得小于1.5g/cm3，水灰比控制在1.0左右。使用减水剂，掺量为水泥量的1%。该水库除险加固工程墙体凝结后为水泥黏土砂浆体，28天后有较高的强度、较小的渗透系数和较大的破坏坡降。

灌浆孔布置如图1所示。

图1 灌浆孔布置示意图

3 高压摆喷灌浆施工工艺

(1)工艺流程如图2所示。

图2 高压摆喷灌浆施工工艺流程

(2)施工工艺参数。在该水库除险加固工程施工中，高压摆喷灌浆施工工艺参数见表2。

表2 施工工艺参数

4 高压摆喷灌浆施工技术

4.1 施工前的准备

(1)进行高喷灌浆放线布孔。

(2)根据施工轴线上工作面的高程测量值，确定各高喷孔的起喷以及终喷的高度。

(3)灌浆过程中所采用的水泥，需要在检验合格之后才可以使用。

4.2 钻孔

(1)在已布设的孔位上合理选孔，要求孔位的偏差控制在5cm以内，孔斜率要控制在1%以内。

(2)钻孔主要采用湿钻，将钻孔直径确定为90mm。

(3)钻孔过程中要求实际孔深应该比设计孔深超出0.5m左右。

4.3 高压摆喷施工

将高喷机移动到已经钻好的孔口位置处，先进行喷管试喷以检查喷射射流是否正常，然后下管至设计深度开始喷射提升，直至终喷高程后停止喷射。

为了确保先期形成的板墙与后期形成的板墙能够有效连接，采用间隔性Ⅰ序孔、Ⅱ序孔施工方法，即先施工完Ⅰ序孔，然后再对Ⅱ序孔进行施工;在将高喷机放置到指定位置之后，先在地面进行试摆和试喷，确定好喷射的方向，在各项参数达到设计要求后再继续下喷射管至孔底位置，先按照规定参数进行原位喷射，在浆液返出孔口、情况恢复正常之后才可以开始提升喷射;要求喷射界线确定为下至强风化黏土岩1.0m以下;在砂卵石层中容易出现塌孔现象致使高喷管下不到预定深度，这时，将高喷机移开，通过钻机进行扫孔，同时利用浓黏土浆或直接倒入黏土进行护壁，然后才能进行高喷操作;在实际喷射过程中，如果出现故障而必须停喷，则需要在故障排除后，将喷管下至停喷前深度0.2m以下重新进行喷射，确保板墙能够保持良好的连接;部分砂砾卵石层孔段出现漏浆而不再冒浆时，需要停止提升，并加大水泥浆液的浓度，直至孔口有冒浆之后才可以重新提升。当发生邻孔串浆问题时 (该问题通常都会发生在Ⅰ序孔)，需要将串浆孔彻底堵死，灌浆孔依照正常施喷要求继续进行;在单孔喷灌施工结束后，需要采用配合比为0.7∶1的纯水泥浆进行回填补灌，并反复进行，直至浆面不再下沉为止;在喷灌过程中，随时监测进浆比重，回浆比重、流量，水、气、浆的压力和流量，摆喷角度，提升速度等施工参数，并做好详细的记录工作。

4.4 封孔

对于已经喷灌、回灌完成的灌浆孔，几天后使用稠黏土浆充填孔口直至填满为止。

5 高压摆喷灌浆施工质量控制

(1)要求将钻孔孔斜率严格控制在1%以内。

(2)钻孔深度一定要超过设计深度0.5m左右。

(3)喷射管下到设计深度即可。

(4)灌浆过程中所采用的水泥需要经检验合格后才可以使用。

(5)要求将浆液比重严格控制在1.5～1.7之间，并且每间隔2h对其进行一次检测，一旦浆液存放时间超过8h，不得在施工中继续使用。

(6)在此次高压摆喷灌浆施工中，严格按照《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》 (SL 62—94)和设计要求进行施工，施工人员认真组织施工，并对现场操作人员进行严格的技术交底，一旦出现特殊情况要与工程师进行协商解决，并及时提出有效的处理方案。做好现场各种原始资料的记录工作，各部位在完成灌浆之后要根据施工情况，合理布置检查孔进行检查，一旦发现不合格部位要予以加密处理。

(7)其他方面的质量控制。高压水、压缩气、水泥浆、喷管提速等都要根据设计施工工艺参数随时进行检验，一旦发现超标现象应该立即停喷，经过检查处理后才能继续进行喷灌。重新开喷时应从停喷高度以下0.5m位置处开始。

6 结语

病险水库的各种隐患可能造成严重后果，为确保人民的生命财产安全，及时进行水库除险加固十分必要。在水库除险加固工程施工中采取高压摆喷灌浆施工技术，通过先进的施工工艺、合理控制施工质量，能在较小的代价下取得较大的施工效果。

［1］甘肃省甘兰水利水电建筑设计院．甘肃省临泽县山洪灾害防治非工程措施建设实施方案［R］．2011．

［2］李和香．关于病险水库除险加固新技术的研究［J］．黑龙江水利科技，2010(2)．

［3］赵宏伟，王德成．七一水库除险加固必要性分析［J］．黑龙江水利科技，2010(2)．