对长乐市江田水库工程灌浆处理的实践与体会

毛维铮

(福州市水利水电规划设计院，福州350001)

1 工程基本情况

江田水库位于福建省福州市长乐市江田镇南洋山麓，距长乐市区约30 km。流域内灌木丛生，植被覆盖率高，水土保持条件较好。流域地处亚热带湿润季风气侯区，雨量充沛，条件优越。水库以灌溉、饮水为主，受益区包括江田镇及3个村，灌溉面积133.33 hm2。

所在河流为南洋溪，水库坝址以上集雨面积5 km2，是一座以灌溉为主，结合防洪、发电、供水等综合利用的小(1)型水库。

水库于1971年动工兴建，坝型为砌石单曲拱坝，由于种种原因分2 期实施，Ⅰ期工程于1973年基本完成，1975年12月竣工，水库总库容92 万m3，溢流段总长41.7 m，右岸基础座落在强风化岩基上，但出露高程很低，设计重力墩连接。

随着江田地区工农业生产的发展，该地区需水量日增，库容已不能满足用水需求，建设单位着手进行Ⅱ期工程续建。

经多方案比较，Ⅱ期工程坝体加高5 m较合适，坝顶高程99.46 m，最大坝高18.46 m，总库容为170 万m3，比现状增加78 万m3。

因左岸基础出露高程以及基岩等高线与坝轴线交角太小，采用部分重力墩;右岸在原重力墩基础上继续加高，可满足要求。大坝平面布置图详见图1。

图1 江田水库大坝平面布置图

2 坝体及坝基防渗存在的主要问题

2.1 工程地质情况

工程地质情况包括地形地貌和地质构造2部分。

2.1.1 地形地貌

坝址位于江田镇，为低山丘陵地貌，坝址处河床较窄，河谷呈不对称“V”字型，两岸山体雄厚，植被茂盛，但山坡较陡，坡度左岸约35 ～50°，右岸约25 ～40°，两岸可见基岩出露。

2.1.2 地质构造

场地内地层简单，区内出露的主要地层为燕山期(J3)花岗岩。第四系地层主要为坡残积和冲洪积堆积，坡残积层主要分布于山坡上，厚度0.5 ～2 m，冲洪积层主要分布于河床及冲沟口，为砂砾卵石，厚度1 ～4 m。第四系地层不整合覆盖于花岗岩之上。

2.3 坝体情况

工程续建时先对坝体加固灌浆。在新旧接触面进行锚筋钻孔(深约1m)时，发现坝体空腹现象较严重，浆砌胶结材料大多采用黏土混合草木灰砌石，且在溢流坝外可见漏浆痕迹，据此可以判断原工程存在较严重的质量问题［1］。

经参与建设的村民了解，由于当时管理体制，有的建设者为节省劳力，将草木灰代替水泥从山下挑到山上水库工地，工程存在隐患。坝体加高后将危及大坝安全，须先灌浆加固才能加高。

但砌体透水性强，不易灌浆，浓浆不能透过，压力不能太大，否则会发生抬动［2］。最佳的浆比为2:1。砌体中混凝土极为疏松，部分混凝土圆柱状芯样中存在严重的骨料分离现象，芯样表面粗糙，普遍存在气孔，砌筑不够饱满，局部只有砂浆，无骨料。条石间混凝土多为碎块状。

此外，在局部地方发现粗骨料堆填，在钻孔过程中发生坍塌、卡孔现象;甚至个别孔中发现孔洞及回填土。

2.2 坝基情况

1)在桩号0 +010－0 +021 及0 +053 以右至山体，发现全风化岩(花岗岩全部风化后经地质挤压成为石英砂的密集物)，此种为花岗岩全风化物，呈棕白色石英砂状，基本不含黏粒，密实，钻具不能压入，但搅动后会散掉，水冲不下去［3］。透水性、抗渗性不定。

因未挖槽处理，砌体与风化接触面薄弱。在灌浆过程发现在1.5 m渗径、0.2 MPa压力下很易向上游击穿。多次发现，即使浓浆也无法止漏。后在低压力(0.08 MPa)、较浓的浆比(0.6∶1)才堵住。

2)其他出露的岩基较好，基本上是微风化花岗岩，呈肉红色夹白色点状斑晶，碎块状，质硬脆。

3 设计加固方案的确定

3.1 灌前压水试验

从灌前压水试验来看，孔距为4 m(溢流坝段)，5 m(非溢流坝段)时，吸水率普遍属极强透水;经加密(实为Ⅱ序孔)，吸水率明显降低。

溢流坝段从Ⅰ序平均q =76.7 Lu降到Ⅱ序平均q =28 Lu，经过检查孔又降为平均q =9.7 Lu。水泥单耗也从Ⅰ序83.1 kg/m降到Ⅱ序47.3 kg/m。经过检查孔又降为33.5 kg/m。

非溢流坝段从Ⅰ序平均q =70.4 Lu降到Ⅱ序平均q = 33.6 Lu，经过检查孔又降为平均 q=14.3 Lu。

水泥单耗Ⅰ序与Ⅱ序相差不大，但在检查孔又降为23.2 kg/m。

3.2 设计加固方案确定

1)坝体采用水泥补强灌浆。①钻孔孔径，取样孔采用Φ75，其余采用Φ56;②应钻进基岩0.5 m，但若遇到砌体是在全风化基础上时，应钻进2.0 m;③灌浆进程若遇孔洞等，应采取适当措施及时处理。

2)左岸山体采用风钻布孔，孔深4 ～6 m，孔距2 m，排距1.5 m，用水泥灌浆，浆比≥4∶1。

3)右岸山体与黏土心墙之间开挖宽1.5 m ×深1 m以上的结合槽。，开挖至要求后回填C20 混凝土(埋石率25%)。

4 灌浆情况和灌浆效果

4.1 灌浆情况

1)由于砌体与岩基石质一样，或有特大的岩石在岩基，难以界定砌体与岩基的接触面，个别孔未打到岩基。

同时因设计揭示的情况与实际岩石有出入，造成钻孔灌浆未能分清段长，会影响灌浆效果。

2)左岸坝体较好，基本达到要求，可不作处理。右岸按5m 的孔距，梅花型布置，无法达到设计要求，经过打Ⅱ序孔(加密)之后，质量有所改善。这时所布孔位呈方块状，因此把检查孔布在方块之中，仍未达到要求。便在方块之中再补一排，这样右岸相当于布置三排，实践证明这样的布置较好。

3)溢流坝段，经过处理有所改善。在高程87m以上，平均q ＜10Lu，质量好于下段，建议在坝后平台进行钻孔，进行水泥灌浆。以典型剖面上可以看出，在溢流坝的高程87 m以下，再加钻一排，孔深7 m左右，顶角10°倾向上游。

4)坝后表面仍有个别漏水，估计钻孔未触及到有关裂隙，须进行处理，可采用凿孔，埋管进行灌浆。

4.2 灌浆效果

1)因存在全风化基础，特别在拱坝的溢流坝段，建议在计算拱坝的承载力过程中，考虑基础的抗压、抗剪、抗渗情况，特别是抗渗情况。

2)在Ⅱ期施工过程中，只对坝体进行补强灌浆，未对基础进行固结和帷幕灌浆。坝体基本达到设计要求。右岸山体与砌体之间发现强风化花岗石，须 处理以防止绕坝渗漏等问题。

表1 灌浆成果统计表

5 结 语

1)本坝体在补强灌浆前，砌石间砂浆(或混凝土)质量低劣，结构疏松，密实性差，且在溢流段支撑部分设置干砌石，对全拱段整体性有重大不利影响。所幸原坝前防渗混凝土质量甚好，抗渗性强，尚未形成坝体重大渗漏。本次扩建前进行一次全面的补强灌浆是十分必要的。

通过本次灌浆，增强了坝体的密实性。主体部分压水试验检查及加密后，已使q ＜10 Lu，可作为密实性参考数据。

2)坝基溢流段有宽度10 m，非溢流段有20 m，深度下限不明的全风化层，混凝土垫层未形成整体且厚度仅5 ～10 cm，这在坝基与基岩接触面上形成薄弱环节。

虽然本次钻进对此类全风化岩体的承载力、抗剪性能及抗渗性未能界定，但可判断其物理力学性能强于土类。

3)在高程87 m平台，对干砌区施灌时，采用孔口敞开自流式注浆，人工孔口掺砂，砂料随浆液流入孔内的方法。

此种方法是依靠进孔浆液形成的浆与砂料混合，加砂过程不能太快，最好是随浆管出口射流带入砂料，灌注中一般不发生干料堵孔情况。如被堵塞，以3/4 水管插入孔内略加疏通即能恢复灌注。所注入掺砂浆液已发现可扩散至相邻孔。

4)本次灌浆不断调整分段及灌浆参数，取得较明显的效果，至于未能将吸水率降至5 Lu以下，在于孔距难以满足必要的要求。经过灌浆后，回访多次，工程运行正常。

6 体 会

1)灌浆仍是种较好的处理坝体渗漏的方法。特别是对于早期建设的小型水库，由于缺失必要的地质资料。

在灌浆过程中，特别是灌前压力的确定，有利于检查坝体的工程质量，及早发现坝体情况。在灌浆后，也能分析灌浆效果。

2)前期地质工作很重要。建议做好地质勘察工作，以利于工程设计、施工，保证工程质量。

［1］刘大力. 灵芝湖水库坝基处理工程帷幕灌浆施工［J］. 黑龙江水利科技，2008，36(05):178.

［2］黄育华，卢宾. 余庆桥水库高压喷射灌浆防渗处理工程的施工［J］. 西部探矿工程，2005(S1):287－288.

［3］曹兴山，陈志猛，陈厚军. 帷幕灌浆在坝基防渗处理中的应用—以新疆乌什水水库为例［J］. 中国地质灾害与防治学报，2007，18(01):104－110.