双曲砌石拱坝坝体密实性不足的补强灌浆处理

张季平

(福建省宁德市水利电力工程局，福建宁德 352100)

1 工程概况

闽侯县小目溪一级水库电站拦河坝工程位于闽侯县竹岐乡罗洋村。拦河坝为双曲砌石拱坝，坝顶高程451.75m，坝底最低高程 396.00m，最大坝高55.75m，坝顶宽度3.50m，坝底厚度10.6m，坝顶中心弧长146.77m。溢洪道设在坝顶中央，泄洪道净宽43.825m，设5个泄流孔，每孔净宽8.275m，正常蓄水位446.00m，堰顶高程为448.00m。坝体防渗主要靠自身砌筑质量来保证，坝体采用C15细石混凝土砌块石，上下游面采用一皮厚0.6m的M12.5水泥砂浆砌条石并采用M15水泥砂浆深勾缝。坝体基础采用0.5m厚C15素混凝土垫层。

2 坝体补强灌浆的必要性

该工程为续建工程项目，一期和二期工程施工间歇接近两年。在一期工程施工过程中，一部分坝腹砌体由于采取的施工措施或施工工艺不恰当，造成坝腹细石混凝土漏振、振动不足，或砌体砌石块重叠架空无混凝土浆液填缝，从而形成渗水通道，坝体砌筑密实性达不到设计要求，降低了坝腹砌体强度。每次大坝上游降雨，水位上涨到一定高度时，坝体下游不同部位就发生较为严重的渗水现象，个别部位甚至出现涌水现象，渗水及涌水部位集中在高程406～415m的坝体范围内。为确定坝体的渗漏水情况，对坝体高程406～415m进行压水检查，检查结果见下表。

大坝砌体密实性检查压水试验结果一览表

由上表结果分析，一期工程高程406～415m段坝体密实度极度不均。施工正常部位坝体密实度和抗渗性良好;局部的坝体密实性达不到设计要求，串孔、漏水的现象十分严重。为提高坝体的整体性、耐久性、抗渗性及承载力，消除大坝安全隐患，经过业主、设计单位进行技术经济方案比选，决定对砌石坝体进行补强灌浆处理。

3 补强灌浆设计

高程415m拱冠坝体厚8.906m，补强灌浆布置两排，第一排补强灌浆孔距上游坝面约3.25m，孔距约3.25m;第二排补强灌浆孔距下游坝面约2.00m，孔距2.8m。高程415m补强灌浆孔平面布置情况见下图。

补强灌浆平面布置示意图

补强灌浆自大坝左岸向右岸采用二序孔进行施工，再根据现场灌浆单孔吃浆量、灌浆后上下游坝面漏浆情况分析增加三序孔。先灌第一排，再灌第二排，采用“孔内 (口)封闭、自下而上、孔内循环”方式进行分段灌浆。在第二排灌浆孔全部结束灌浆7天后，在第一、二排灌浆孔的中间再增加一排灌浆孔，孔距约3m。

4 补强灌浆施工难点分析

双曲砌石拱坝作为“高、薄、散”性状的砌石体，在前期砌体砌筑振捣不充分的情况下，坝体内裂缝、孔隙发育错综复杂，补强灌浆很难达到满意的处理效果。而该工程的灌浆部位又处于高水头压力的坝体下部，一旦补强灌浆处理不佳，对整个大坝的安全运行将产生相当不利的影响。因此，必须在小目溪一级水库电站拦河坝补强灌浆前，设计科学合理的施工技术方案，确保工程的质量。

5 补强灌浆施工技术方案

5.1 灌浆材料

补强灌浆水泥按规范可采用P.O32.5、P.O42.5水泥，为同时确保灌浆的强度和适当的浆液浓度以保

持防渗性能，灌浆水泥采用P.O32.5普通硅酸盐水泥。根据灌浆工程施工规范，对水泥的细度要求为:通过80μm方孔筛的筛余量不宜大于5%。施工过程中发现，在串孔、漏水现象严重的钻孔灌浆初期灌浆时加入15%的粉煤灰，可达到更佳的灌浆效果。

5.2 施工程序和方法

(1)施工工序:钻孔→冲洗→灌浆→封孔→检查→结束。

(2)施工方法:采用自下而上分段灌浆方法。注浆方式则采用孔内循环法灌浆，其射浆管距孔底不大于0.5m。采用卧式双缸灌浆机的配套搅拌双层桶进行现场制浆与输浆，水泥浆液搅拌时间不少于3min，自制浆到用完的时间不超过4h。水泥在使用前应过筛。

灌浆过程中对灌浆压力的控制，结合吸浆率和浆液浓度按规范要求进行。浆液由稀到浓逐级改变，逐步按要求用 5∶1、3∶1、2∶1、1∶1、0.8∶1、0.5∶1 六个等级，以5∶1水灰比开灌，灌浆压力为0.3～0.5MPa。当灌浆压力保持不变、注入率持续减少，或当注入率不变而压力持续升高时，不得改变水灰比;视具体情况按要求可越级变浓，当某级浆液灌入量达300L以上，或灌浆时间达到30min，而灌浆压力和注入率均无明显改变或改变不显著时，变浓一级水灰比灌注;当注入率大于30L/min时，根据具体情况越级变浓。

5.3 串浆、漏冒严重坝段的灌浆处理

(1)漏冒严重坝段的处理。在对坝体右岸上下游4号、5号、6号、8号等灌浆孔进行补强灌浆时，大坝的上下游坝面多处位置均出现冒浆，其中5号、6号、8号三个孔耗浆量巨大，水泥注入量最终分别达到1042.98kg、855.55kg、1054.83kg。对此，采用了降低灌浆压力、增浓浆液、表面封堵、待凝、环丙砂浆嵌缝、间歇灌浆等一整套综合处理措施。

(2)串浆坝段的处理。在左岸上游1号孔灌浆时，与左岸下游1号孔发生串浆，左岸下游6号孔灌浆时，与左岸下游7号孔发生串浆。为此，采用一泵一孔同时对串浆的灌浆孔进行灌浆。另外，在进行第二排补强孔灌浆时，对左岸下游1号孔进行扫孔冲洗后又进行了灌浆，重新灌浆的灌浆孔未再出现串浆冒浆现象。

6 灌浆质量检查及防渗效果

为检验补强灌浆质量效果，业主单位委托检测单位对补强灌浆后的拱坝砌石体进行现场压水试验检查，钻孔数量和部位由监理工程师确定。压水试验大坝浆砌石体分24个试验段。

6.1 质量检查分析

大坝砌体透水率24个试验段试验值为0.36～4.01lu，均控制在5lu以下，其中21个试验段试验值小于2lu。坝体原有的无回水极强透水段、串浆段均得到补强，降到了微、弱透水等级。检查孔钻取的岩芯呈长柱状，灰浆充填密实。该工程补强灌浆施工质量良好，防渗效果显著。

6.2 防渗效果

该拦河坝工程于2008年12月施工结束，2009年5月蓄水，2011年1月通过竣工验收。经多年运行并观测，高程406.5～415m砌体存在的漏水现象得到了有效控制，该部位坝体的补强灌浆取得了预期的效果。

7 结语

双曲砌石拱坝作为“高、薄、散”性状的砌石体，在前期砌体砌筑振捣不充分的情况下，坝体内裂缝、孔隙发育错综复杂，补强灌浆很难达到满意的处理效果。该工程通过降低灌浆压力、增浓浆液、表面封堵、待凝、环丙砂浆嵌缝、间歇灌浆等三阶段法综合处理措施，补强灌浆取得了较好的效果。对于类似坝体的除险加固也有一定的借鉴作用。