高喷灌浆技术在病险水库坝体渗漏中的补救应用探讨

钟建伟

(江西省南昌市水利规划设计院，南昌330009)



高喷灌浆技术在病险水库坝体渗漏中的补救应用探讨

钟建伟

(江西省南昌市水利规划设计院，南昌330009)

高压喷射灌浆是一种采用高压水或高压浆液形成高速喷射流束,冲击、切割、破碎地层土体，并以水泥基质浆液充填、掺混其中，形成桩柱或板墙状的凝结体，用以提高地基防渗或承载能力的施工技术。本文针对甘竹水库在坝身做黏土防渗心墙过程中发现有埋石，影响施工及防渗效果，综合考虑采用高压喷射灌浆技术在相应位置进行补救，截断渗流，消除隐患，从而保证大坝安全。文章对高喷防渗墙在甘竹水库的补救应用效果进行分析，阐述了采用高喷防渗墙截渗是解决坝体渗漏的有效方法。

高喷灌浆；病险水库；渗漏；补救应用

0 引 言

我国有部分水库修建的时间比较久远，因当时勘察、设计及施工技术等不完善，工程中存在着较多安全缺陷，加之在运用过程中管理不善，导致很多水库在经过多年的使用后出现了不同程度的安全隐患。水库的安全直接关系到下游人民群众的财产和人身安全，为确保水库的安全，应对病险水库工程采取科学合理的除险加固措施，从而使水库能够安全可靠的运行，充分发挥水库工程的效益，确保人民群众生命财产的安全。

1 工程概况

南昌市新建区甘竹水库为小(1)型病险水库，库区控制流域面积2.39km2，总库容160×104m3，大坝为均质土坝，坝顶高程为64.73～65.1m，最大坝高16.0m，坝顶宽4.8-5.3m，坝顶长246m。本工程等别为IV等小(1)水利工程。根据本工程等别，确定永久建筑物的主要建筑物级别为4级，次要建筑物级别为5级，临时建筑物为5级。依据(GB50201—94)《防洪标准》，设计洪水标准为30a一遇，校核洪水标准为300a一遇。

2 水库病险现象

大坝始建于1965年，施工前未进行地勘工作，没有完整的设计图纸，无技术人员，施工时只是把树林、草皮简单清除，对树根、兽洞、蛇洞、蚁穴以及表层土均未清除，植物根系腐烂可能形成空洞，成为渗漏通道。坝基粗砂、砾砂层未作截渗处理，大坝清基不彻底。由于坝体碾压质量远远达不到设计要求，兴建和加固过程中均没有严格清基，坝身填土土料质量不符合要求，导致渗漏严重；大坝发生不均匀沉降，且上、下游面杂草丛生；上游坝面为块石护坡，护坡多处架空及翻动，风化、冲刷较为严重，块石块径较小；底部未见垫层。大坝下游坡坡面杂草丛生，局部有塌坡；下游坡坝脚局部设有贴坡排水，但运行多年，风化严重，排水效果差，从而导致坝址有沿线多处渗漏现象，终年不断，形成一片沼泽地，靠右坝肩坝址处有两处渗漏逸出点。左坝肩附近有小块面积的坍塌，不利于大坝的稳定[1]。

3 大坝防渗处理

3.1 大坝防渗方案

根据大坝地质勘察资料及渗流计算成果分析大坝坝体及右坝肩均需进行防渗处理。大坝防渗措施可采用水平防渗、垂直防渗、下游排渗减压或几种措施同时采用[2]。考虑到库区已蓄水运行多年，上游铺盖方案需放空水库，施工工期较长，施工受季节限制，且不能完全解决坝体渗漏及渗透破坏问题，故不予考虑。下游排渗减压方案管理难度大，维护费用高，也不予采用。根据本工程地质条件和目前比较成熟且应用较广泛的垂直防治技术的适用性，本次加固设计防渗处理采用冲抓套井回填黏土心墙[3]。

冲抓套井回填黏土心墙顶高程63.40m，设计墙厚采用0.8m。根据渗流计算结果，黏土心墙最大渗透坡降Jmax=3.68<[J]=6-8，墙厚满足设计要求。根据心墙厚度=0.8m的要求，套井排数拟定为1排，排距0.8m，孔距0.755m，造孔直径1.1m。

3.2 大坝补救措施

在施工单位按设计方案进行冲抓套井黏土心墙施工过程中，发现在大坝桩号0+082—0+086处，有三个连续心墙孔施工至高程53.6m、54.2 m、54.3 m(孔深9.8m、9.2m、9.1m)时，遇到埋石，块径为2.5m左右，无法用冲抓设备处理，而原设计这三个孔的心墙底高程为51.16m-51.5m；桩号0+103.435、0+160.06、0+188.75三个孔分别施工至高程51.6m、51.8m、55.7m(孔深11.8m、11.6m、7.7m)时，出现了类似的情况，原设计心墙底高程分别为50.04m、50.07m、55.7m。

现状的问题为：桩号0+065-0+075、0+160-0+180出现渗漏现象，桩号0+070和0+170出现二个集中渗漏点。两点均为老渗漏点。

初步判定，在埋石位置存在渗流通道，大坝黏土防渗墙未能完全封闭。考虑到埋石的直径较大，且分布不均，经过综合分析，考虑拟在距冲抓套井黏土心墙中心线1.5m处(靠上游坡)，设置两段高喷灌浆防渗墙，使大坝整个防渗墙封闭。

高喷灌浆板墙施工技术要求:

1)高喷灌浆孔孔距为1.2m，分二序孔施工，先施工一序孔，后施工二序孔，第一序孔与第二孔需相隔时间5d以上。

2)高喷灌浆造孔一般用XF100型钻机，回旋钻进泥浆护壁(泥浆比重应大于1.2)，钻孔直径为127mm。

3)大坝高喷灌浆施工前，必须先进行现场试验，以校核设计有关的技术参数是否与实际相符，最终确定具体施工工艺和各种施工技术参数，制定有关的施工规程等。

4)本工程高喷钻孔的偏斜率应控制在以下范围见表1：

表1 高喷钻孔最大允评偏斜率

5)高喷灌浆采用纯水泥浆灌注，水泥采用P.O42.5普通硅酸盐水泥，浆液比重1.6T/m3，孔口回浆比重应<1.2T/m3。

6)高喷灌浆方式采用三管法，采用高压摆喷灌浆，高喷灌浆钻孔平面布置图见图1。

图1 高喷灌浆钻孔平面布置图

7)高喷灌浆上升至设计高程后，将高压水泵及空压机关闭，提升喷杆，连续或间断地向孔内静压灌注水泥浆，直至孔内混合液凝固不再淅水下沉为止，向孔内进行静压灌浆时间一般为2～24h，静压灌浆浆液比重应>1.6T/m3。

8)高喷灌浆应保持连续性，要求高喷灌浆中断时间不能长于30min，且恢复灌浆时，喷杆应放到中断灌浆处以下50cm进行重复灌浆，再继续上提。

9)高喷灌浆防渗墙质量检查采用围井法进行注水和压水试验，要求至少左右岸各有一个围井。

单排“高压摆喷”防渗板墙及检查井布置示意图见图2，施工现状图见图3

图2 单排“高压摆喷”防渗板墙及检查井布置示意图

图3 施工现状图

3.3 防渗效果

施工完毕后对水库现状渗漏处进行现场检查，即未发现渗水现象，也未发现新的渗漏位置；经过竣工验收以及一个周期蓄水检验工作，仍然未发现渗水现象，证明高喷补救效果令人满意；连续对渗漏处近五年的跟踪观察，据现场水管站有关工作人员介绍，效果显著，取得了良好的社会及经济效益。

4 结 语

本文以南昌市新建区甘竹水库工程为研究对象，通过对冲抓套井回填黏土心墙与高喷灌浆配合使用，既可以利用黏土心墙价格低廉、施工方便的特点，与可以发挥高喷灌浆耐久性长，防渗效果好的优势，对有特殊情况大坝坝身渗漏具有显著的作用，值得其它工程采用。

[1]代乔忠.高压旋喷灌浆在某水库土坝防渗加固中的应用[J].人民珠江，2009(01):37-38，55.

[2]徐有前.高压喷射灌浆技术在病险坝防渗加固中应用及施工质量控制措施的研究[D].合肥：合肥工业大学，2003.

[3]汪勇.高压喷射灌浆技术在坝基防渗处理中应用研究[D].南京：河海大学，2006

2016-08-21

钟建伟(1979-)，男，江西万载人，工程师。

1007-7596(2016)09-0120-03

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