“劈裂和充填灌浆法”在小型水库大坝加固除险中的应用

秦向阳　贾钟锋

摘 要：本文从前期问题、设计、过程和施工过程中需要注意的关键点这四个部分的论述，了解到劈裂灌浆法不但可以提升坝体的稳定性，并且在防渗透方面的能力也是非常强大的。在坝体除险加固工程中使用劈裂灌浆法，一方面提升了水库坝体的稳定性，还强化了坝体的防渗透能力。

关键词：劈裂和充填灌浆法；小型水库大坝；加固除险

引言：劈裂和充填灌浆法利用的是坝体应力分布的规律，然后用一定的灌浆压力，将坝体顺着坝轴线方向开始劈裂，劈裂的同时向其中注入适量的泥浆，然后就会形成连续的防渗泥墙，泥墙完全堵塞了裂缝和切层，以此方式提升坝体的防渗能力和应力能力。

1 小型水库大坝加固除险的前期施工勘察

只要是需要进行灌浆处理的水库坝面，一般都是受到坝面自身变形的影响和渗透稳定性能被周围环境破坏，水坝表面会会出现部分的裂痕、集中渗漏或者是浸润线出逸点等。对于出现问题的危害程度大小和破坏的表面积，在进行灌浆工程之前必须做好万全的预算和考察工作。考察的內容一般有水文地质的情况、土坝压实的程度、裂缝情况和渗漏情况、土坝土料的特性等。但是在调查水库土坝的时候，还需要将山体和坝头之间的塔触和渗漏情况记录在内，坝面有没有杂质和附着物，比如说迎水坡有没有护砌，坝顶部位有没有非常平整的道路等。

2 小型水库大坝加固除险的灌浆设计

本文针对国内现阶段的水库坝体进行分析，现阶段设计人员在设计的时候，一般只要设计好浆液的位置和钻孔位置即可，其余部分只要按照标准要求进行就可以，相对来说比较简单和粗糙。根据水坝建设的内容和特点，把灌浆设计的分为以下几部分：

2.1灌浆类型的选用

依据现阶段已经结束的水库坝体工程，劈裂灌浆法并不是适用于所有的除险加固建设，所以说需要根据现阶段的调查情况，选择合理的灌浆法非常重要。通过分析现阶段国内的水库坝体设计，我们将其分成两种不同的情况：第一种，当大坝顶部存在整体性的沥青路面的时候，劈裂灌浆法没有办法将坝体劈裂，会形成帷幕，这个时候就需要本文提到的充填灌浆法加固。第二种，当山体和坝体接触的地方出现渗漏情况的时候，应该先深度勘察现场情况，找准渗透的特性和位置，依然利用充填灌浆法解决渗透问题。

2.2 钻孔位置的设置

灌浆钻孔的设置必须根据坝体内部的隐患位置、应力情况和特性确定，可分为岸坡段和河槽段。水库土坝的直线部分就是河槽段，可以利用坝轴线设置单排的钻孔，而岸坡段需要用梅花形布孔先灌浆，在后期工程中沿着坝轴线布设钻孔，建造帷幕的连接，一般情况下这个点都会被设计师忽略。单孔灌浆的时间间隔一般不能低于5天，但是根据近几年国家颁布的成文规定中知道，间隔时间主要依据是灌浆进入到裂缝中形成固结状态为准，固结情况可以根据现场情况适当缩短。

2.3 灌浆压力的设计

钻孔起裂的压力计算：Pb=？琢？滓3-？滓2+？滓t，公式中的？滓3是坝体钻孔平面的小主应力数值；？滓2则是大主应力，也就是说说三相应力状态的第二个主应力；？滓t表示的是土的单轴抗拉强度；？琢是圆孔应力的集中系数，数值范围在2.25～2.5之间。针对钻孔平面应力变化的问题，？滓2=？滋（？滓1-？滓3），公式中的？滋代表的是柏松比，？滋=0.4；？滓1就是三向应力状态下的大主应力。

2.4 浆液的选用

在坝体灌浆操作的时候，选择合适的泥浆，也可以确保灌浆的质量。因为不同质量的泥浆能够直接影响到泥浆的固结速度和形成帷幕之后的防渗透效果。所以说灌浆之前需要根据本地的土质黏性制造不同稠度的泥浆，还可以在泥浆中加入适当的外加剂进行物理力学方面的性能测试，确保泥浆的稳定性能和可浇灌性，形成防渗透性强的浆体。

2.5 灌浆过程中水坝坡的稳定性计算

在相关规定中明确指出，为了保证灌浆期间的坝坡安全性，必须对灌浆期间沿着坝轴线进行全线劈开的最不利情况计算，计算坝体的稳定性。现阶段设计人员在设计的时候经常会忽略这个问题，所以说在此提醒各位设计人员需要重视。当稳定系数≤1的时候，必须改良灌浆技术，比如说可以增加泥浆的稠度、延长灌浆间隔的时间、选择性能更好的浆液等。

3 小型水库大坝加固除险的灌浆施工

①钻孔的位置应该根据计算好的数值和规定内容进行设置，不能因为临时的情况随意变换，随意变换会导致劈裂效果，甚至是没有办法形成劈裂，达不到预期的效果。

②钻孔深度的保证。钻孔的深度必须比隐患的深度深3m左右。部分水库坝体中会存在石块，这个时候会影响钻孔工作无法正常进行，这个时候应该及时分析问题原因，可以进行换位钻孔，但是必须保证钻孔的深度。如果坝体是岩石的情况，没有办法进行，必须第一时间告知设计人员，协商之后才可以继续操作。

③控制好浆液的质量和浆液的稠度。利用最先进的测量工具，最好是电子设备，可以时刻把握浆液的数量和稠度数据，坚决遏制一次性大量灌浆导致劈裂的长度和宽度无法闭合的情况。

④控制好灌浆工作时的压力。灌浆压力的大小直接影响到坝体的劈裂和安全性能。在计算的时候必须计算好坝体可以承受的最大压力和最大灌浆压力，利用精准的压力仪表器，结合逐步增加压力的方式，提升灌浆的压力，让坝体慢慢劈裂，必须保证内劈裂外不劈裂的原则强化控制。

⑤做好认真详细的记录。灌浆工作是一项实验性的工程技术，也属于一种隐蔽性工程，所以说必须做好记录并及时分析总结，才可以更好的改良灌浆工艺，提升灌浆工作的效率，还可以客观的反映出灌浆的质量。

4 小型水库大坝加固除险的灌浆施工注意事项

①裂缝的检查工作。在灌浆工作进行的时候，主要观察新出现的列分位置和时间，还有就是不同样裂缝的长度、宽度和方向等。并且对水库坝面原有的裂缝，观察裂缝的延展程度和延展方向等。

②水库坝面的巡查工作。在灌浆工程进行的时候，需要设置一定的专业人员，利用对讲机、眼睛搜查和采用简单的工具对水库坝面进行巡查工作，主要是了解坝体表面的变化情况，防止意外事件的出现。

③坝面隆起和坍塌的检查。认真搜查坝面坍塌的程度位置和大小，利用随身携带的纸币工具描绘记录下坍塌的深度和具体形状。除了这一点，还需要观察坍塌内部是否出现浑水或者是往外冒浆，如果出现这种情况，观察其发展的情况和变化的态势，所有的检查结果全部记录。

④冒浆工作的检查。冒浆工作检查的主要内容是冒浆出现的时间、数量的大小和具体位置等。如果冒浆现象出现异常情况，必须查明冒浆的异常程度和位置。

⑤变形的观察。在灌浆操作的时候，针对正在灌浆的钻孔左右两边50m的地方设置观测点，每天观测的次数不能低于2次，每5到10天的事件观测1次。当灌浆工作结束之后，每个月观测1次即可。

⑥下游渗水问题观察。对于沼泽化和潮湿比较严重的部位和面积处的渗水流量和位置进行详细记录，并且制成相对应的图纸。对于渗水量的大小，可以将其集中起来，然后用体积法进行测量。在进行渗水量测量的时候，还可以记录下上下游的水位、灌浆压力、灌浆数量和降雨量等等。

5 给排水

劈裂和充填灌浆法是提高水库坝体防渗能力的一项技术措施，可以很好的改善一般坝体的应力能力。在小型水库的大坝除险加固施工过程中劈裂和充填灌浆法作为防渗透加固技术措施，同样适用其中。但是在灌浆设计和施工的时候，应该注意施工过程中会出现的问题，否则的话劈裂和充填灌浆技术就达不到预期的效果。

参考文献

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