病险水库加固改造中大坝防渗墙施工工艺

吴争荣

（赣西土木工程勘测设计院 江西 宜春 336000）

1 工程主坝病险概况

上阳水库位于樟树市清丰山溪水系芗水支流的上阳溪，地处店下镇谢家村，距樟树市区19km，库区流域中心地理位置为东经115°39′，北纬27°56′，坝址以上控制流域面积18.8km2,总库容2126万m3，设计灌溉面积1.7万亩，是一座以灌溉为主，兼顾防洪、养殖等综合利用的中型水利枢纽工程。

水库于1971年由清江县水利电力局设计，江西省水利厅审批，同年11月动工兴建，1972年4月基本建成受益，1987年至1990年对水库进行了加固扩建，形成现有规模。水库枢纽工程等级为Ⅲ等，主要永久性建筑物为3级，水库枢纽工程主要建筑物有主坝、副坝、溢洪道、主坝坝下输水涵管、副坝坝下输水涵管等。

水库运行多年来未发现大的库岸崩塌现象。库内森林茂密，植被良好，河流固体径流少，水库淤积问题不大。为保障水库的长治久安，决定对水库主坝进行混凝土防渗墙、高喷及帷幕灌浆加固。

2 主坝加固主要内容

2.1 混凝土防渗墙

主坝坝体防渗采用钻抓法造塑性砼防渗墙，起止桩号为0+000.0～0+702.5m，全长702.5m，砼防渗墙轴线位于坝轴线上游1.5m上游处，墙体有效厚度为0.4m，防渗墙顶高程59.53m，导槽顶高程61.00m，桩号0+000.0～0+112.0m段墙底伸入强风化基岩层1.0m，桩号0+112.0～0+590.0m墙底伸入全 风 化 基 岩 层 1.0m， 桩 号0+590.0～0+702.5m墙底伸入壤土层1.0m，防渗墙造孔斜率≤3/1000，设计渗透系数小于 1.0×10-6cm/s，抗压强度 R28≥3.0MPa,弹性模量 E28≤1000MPa。

2.2 灌浆

高压旋喷灌浆起止桩号为0+000～0+112.0m，全长112.0m，呈一排布置，孔距1.6m，高压旋喷灌浆顶部伸入强风化基岩面以上1.0m，底部伸入强风化基岩面以下1.0m，孔位偏差≤5cm，孔斜率≤1%，入岩深度≥1.0m，浆压0.2 MPa～1.0MPa，流量 60L/min～80L/min，进浆密度≥1.5g/cm3，回浆密度≥1.3g/cm3。

3 加固的施工方法

3.1 液压抓斗造砼防渗墙

防渗墙施工前先委托有关单位进行了防渗墙先导孔钻探工作，先导孔钻孔柱状图数据与实际施工钻探地质情况相符。

上阳水库除险加固工程主坝采用抓斗法造砼防渗墙进行处理。处理范围为桩号0+000.0～0+702.5，全长 702.5m，砼防渗墙墙顶高程为59.53m、防渗墙轴线离坝轴线上游1.5m，墙厚0.40m。

液压抓斗造砼防渗墙施工工艺流程见图1。

3.1.1 施工程序

3.1.2 砼防渗墙施工方法

（1）布置施工平台：原大坝坝顶宽度达不到7m，无法满足抓斗施工所需10m宽施工平台的要求。施工时将原坝顶降低，开挖的部分土方直接堆放至下游做路肩培土，加大坝顶的宽度，使大坝坝顶拓宽到10m，以利施工。

（2）修筑导向槽：沿防渗墙轴线方向设置导向槽。导向槽两侧墙体拟采用倒L型断面，现浇C20砼构筑。

（3）抓斗成槽及清孔换浆：成槽采用“三抓法”施工方案，即采用SG-22型液压抓斗机先抓取槽段两侧的主孔，再抓中间的副孔成槽。

槽段划分：大坝槽段划分为Ⅰ、Ⅱ序槽段，其中Ⅰ序槽段长6.5m，Ⅱ序槽段长6.5m。先施工Ⅰ序槽段，再施工Ⅱ序槽段。

造孔成槽：槽段造孔成槽采用“三抓法”，在导向槽上放样标识孔位，将抓斗对正孔位后进行垂直造孔。先施工槽段两端的主孔，主孔完成后再抓中间留下的副孔。主副孔完工即该施工槽段完工，经监理确定岩层岩性，并最终确定该施工槽段成槽深度。

图1 大坝防渗墙施工流程图

清孔换浆：槽段终孔验收合格后进行清孔，清孔采用抓斗抓取淤泥，利用下设潜水排污泵抽浆，并及时用新鲜泥浆补充。清孔换浆结束后，进行槽段砼浇筑。

泥浆护壁：护壁泥浆在造孔过程中起固壁、悬浮、携渣、冷却钻具和润滑的作用，成墙后还可以增加墙体的抗渗性能，泥浆采用膨润土拌制。新制泥浆经过24h膨化后，利用供浆管输送至孔槽内使用，成槽及槽段砼浇筑过程中回收的泥浆，经净化后可重复使用。槽孔孔口泥浆面在成槽过程中保持在导向槽顶面以下30cm～50cm范围内。

（4）防渗墙体砼浇筑：砼防渗墙是在泥浆下浇筑砼，采用直升导管法（每个槽段中安装2根导管）进行墙体砼浇注，砼竖向顺导管下落，利用导管隔离泥浆，使泥浆不与砼接触，导管内砼依靠自重压挤下部管口的砼，并在已灌入的砼内流运，扩散上升，最后置换出泥浆，保证砼的整体性。

（5）槽段接头处理：相邻槽段的衔接部分即为接头，采用硬型钢管隔离砼，使一期砼成弧形，当施工二期槽段时用砼钢刷刷洗一期槽段浇筑的砼弧形表面，以保证接头质量。

3.2 高喷灌浆施工方法

3.2.1 施工程序

主要施工程序为：准备工作→钻机就位→钻孔→插管→喷射作业→冲洗→移动机具。

3.2.2 施工方法

（1）高喷灌浆的形式、施工轴线位置和施工技术参数及质量要求。形式：高压旋喷，灌浆采用三重管法。施工轴线位置：旋喷轴线位于砼防渗墙轴线上游侧0.5m处，孔距1.6m。

施工技术参数：高压水P=60MPa；压缩气 P=0.5MPa～0.7MPa；浆压 P=1.0MPa；提升速度V=7cm/min；碎石层5cm/min～10cm/min；旋转速度V=8r/min；水泥浆液的水灰比1.0～1.5。

（2）施工工艺

在施工前，按设计图纸要求进行高喷模拟试验，以确定施工技术参数，并报监理工程师批准。

钻机就位及钻孔：灌浆钻机安放在已放样的孔位上，钻头对准孔位的中心，钻架校正水平，钻杆保持垂直。钻孔深度以伸入含砾粘土或基岩不小于0.5m，并通过现场取芯判别，且经现场监理工程师认可。钻孔作业时经常量测钻机竖直度以确保钻孔竖直度，发现偏斜及时给予纠正。为防止塌孔，钻孔时采用泥浆护壁。

制备浆液：泥浆搅拌机制备泥浆，泥浆比重不小于1.5，搅拌时间不短于2分钟。泥浆随拌随用。

插管及喷灌作业：钻孔完成后，喷机就位，校正机架水平和灌浆管的垂直度。灌注管插入高喷孔之前，采用中等压力试喷，检查喷射及灌浆系统是否畅通，然后用卷扬机将灌注管插入钻孔地基设计深度。根据设计要求和技术参数，开动高压泵、空压机、泥浆泵进行喷射灌浆作业，按设计的提升速度提升喷灌管。喷灌中，随时检测或观察泥浆比重、提升速度、浆压、气压和设备的工作状态等，出现问题及时采取针对性的措施进行处理，直到满足设计要求。

移动机架和冲洗管路：高压喷射灌浆完成一个孔后，机架移至新的钻孔位置，插管进行新的钻孔喷灌施工。若新的灌浆孔尚在钻进，不能连续进行喷灌作业，则喷灌管道及设备必须及时冲洗干净，防止余浆会硬化堵管。

3.2.3 特殊情况处理

（1）钻孔在钻进过程中如遇漏浆严重，立即停止钻进并及时连续灌入泥浆。

（2）在高喷过程中，如遇孔口不返浆，并且浆液面不断下沉，应在原高程处静喷，同时加入少量中粗砂于孔中，而且在该孔的坝脚附近内巡视检查是否出现冒浆，如出现冒浆，必须在冒浆处加压铺盖或停止喷灌，待初凝后重新造孔，进行第二次喷射灌浆，直至达到封堵渗漏通道为止。

（3）如遇停电、机械事故造成停喷后，继续喷射时，浆喷杆下插不小于20cm，以保证板墙在高度上的连续性。

3.2.4 质量控制措施

（1）精确测量放样定位，孔位误差不大于5cm，定位的钢筋或木桩要牢固，以免移动。

（2）灌浆用的水泥要保持新鲜，受潮结块者不得使用；水泥出库使用前应对质量作出鉴定，合格后方可使用。

（3）搅拌浆液时，对各种材料准确计量，保证做到迅速、均匀、有效地搅拌。

（4）喷射注浆，应自下而上连续进行，不得中断。一旦需中断卸管或其它因故中断，应尽快恢复灌浆，并要重新复喷，搭接长度不小于20cm，以保证墙体的整体性。

（5）冒浆处理：在旋喷过程中，往往有一定数量的土料，随着一部分浆液沿着注浆管管壁冒出地面。冒浆量应控制在注浆量的20%以内，超过或完全不冒浆时，应查明原因并采取相应措施。

（6）通过试验确定施工参数后，各参数不得自行变更，如遇特殊坝基需要更改施工参数，必须事前经过监理工程师同意，并报设计部门认可。

（7）详细记录每孔施工的施工时间、孔位偏差、注浆时间、提升速度等各项施工参数及施工中出现的意外情况及处理措施等。

4 结语

加固施工完毕后，上饶市水利工程质量检测站对帷幕灌浆体钻孔7个，按25段进行压水试验，透水率为3.7Lu～9.7Lu，满足设计要求。另对防渗墙0+038及0+169桩号防渗墙槽段搭接部位开挖检查，结果表明：墙体呈青灰色、成色均匀、墙体垂直、搭接紧密无夹泥，墙体外观质量及外观尺寸均符合设计要求。采取的砼芯样连续完整，骨料分布均匀，见少量气孔，未见明显缺陷，实测墙体渗透系数均满足设计要求。陕西水利