高压旋喷灌浆与帷幕灌浆联合施工的坝体防渗加固技术研究

李 巍

(朝阳市阎王鼻子水库工程建设管理局，辽宁 朝阳 122000)



高压旋喷灌浆与帷幕灌浆联合施工的坝体防渗加固技术研究

李 巍

(朝阳市阎王鼻子水库工程建设管理局，辽宁 朝阳 122000)

坝体防渗一直是水利工程设计施工的关键，因水利工程渗漏造成的安全事故常见且较为严重。随着中国水利工程大开挖、大体量、大埋深等复杂性、难度的增加，坝体渗漏问题已经逐渐成为影响经济、环境及民生的重要问题。文章针对阎王鼻子水库大坝渗漏防渗加固展开深入研究，对比分析多种防渗施工加固方案，确定了坝基帷幕与坝体高喷相结合的施工方式，提出了该方案的具体施工步骤，通过现场防渗效果检查，取得了较好的防渗效果，可为类似工程提供参考。

高压旋喷灌浆；帷幕灌浆；联合施工；水利坝体；防渗加固

虽然治理坝体渗漏的施工方法已经在水利工程中发挥了不可替代的作用，但现有的防渗技术不足以适用所有水利工程项目，因坝体渗漏造成的坝体失稳事故屡见不鲜。为保障生态稳定，加快经济发展，必须结合水库现存状态，采取合适的防渗加固手段。

黄兆友[1]结合高喷灌浆技术，对实际工程案例进行探讨，提出了宝贵的建议；张璐[2]在多种防渗方案中优选出旋喷灌浆墙与土工膜相结合的施工方式，通过具体实验验证了该技术的施工效果；黄秋平[3]研究了高压旋喷灌浆法的室内实验、现场应用、质量控制以及涂覆情况处理；邓盛石[4]探讨了水库防渗的必要性，结合实际工程，研究了帷幕灌浆施工技术的具体应用；蔡盛典[5]运用单管高压旋喷桩的技术，结合实际工程中使用状况，得出防渗加固的宝贵结论；邓林书等[6]结合实际工程，探讨了高喷灌浆法的施工流程，研究了质检的重要性和重要意义。

综上所述，以上专家和学者对水库大坝的防渗施工和研究取得了丰硕的成果，但大多数学者的研究只是针对某一种防渗方案深入分析，适用性和推广性不足。文章通过对各种防渗方案的对比，并结合阎王鼻子水库的具体情况，采用坝基帷幕坝体高喷相结合的施工方式有效解决了坝体渗漏的问题，为类似中小型水库的防渗工作提供借鉴参考。

1 工程概况

阎王鼻子水库地处辽宁省朝阳市朝阳县馒头营子乡肖家店村，位于大凌河中游。集雨面积9482km2，年均径流量8.08×108m3。阎王鼻子水库的关键组成部分为：主坝体、水流洞室、溢洪道。其主要功能为灌溉，兼顾防洪、养殖等辅助性功能。坝体主要是混凝土重力坝，坝体总高度达34.5m，坝顶宽10m、长383m。水库正常蓄水位213.5m，对应蓄水体积为1.39×108m3；最低水位201m，对应蓄水体积为0.17×108m3；调洪库容为0.95×108m3。

2 坝体防渗存在问题

2.1 坝基渗漏

由现场压水试验可知，大坝出现轻微渗漏现象。渗漏处主要分布在基础之上3m之内，测定透水率为4.21-12.34Lu。

2.2 坝肩出现渗漏现象

坝肩下游93-97m高程范围内观测到两处渗水点，实际测量结果为0.82L/s，0.11L/s，若不及时处理，可能产生无法预计的后果。

2.3 坝体与坝基接触带渗漏

据现场调研考证，坝体施工时，基础清理没有达到规范要求，通过实地钻探发现基础表面存在0.8m厚的砂砾石。

2.4 坝体填土为人工填土

主要为砂质黏土、含少量砾土，施工运行报告反映，土坝体土的填筑施工存在质量问题。

3 主坝防渗设计方案选择

目前，水库大坝的防渗技术非常多，主要的防渗技术见表1。

表1 水库大坝的主要防渗技术

参照表1提供的数据，列举4种防渗加固方案，如表2所示。

表2 防渗方案的对比

根据主坝存在的问题及初步设计复核意见，综合比较所述4种方案，决定采用第4种方案。

4 坝体防渗施工

根据优选出的防渗方案4进行施工，在坝体内坡回填土至120.1 m高程后，先进行高喷灌浆施工，待高喷灌浆达到一定龄期后，再在同线位上实施帷幕灌浆。

4.1 主坝高压旋喷灌浆

坝体防渗采用高压旋喷灌浆，作业时，从底部向上端依次施工。

1)现场高喷试验确定高喷参数：在高压旋喷灌浆法应用到实际工程之前，结合施工图以及相关工作人员的建议，选取最容易发生渗漏的部位进行现场试验，以选取最优施工参数。试验确定的施工参数见表3。

表3 喷射工艺参数

2)设备配置：现场作业时，为合理有效的运行，需具备五大体系共同协调完成。分别为气体系、水体系、浆体系、施工体系、成孔体系及循环浆液体系。

3)灌浆材料：高压喷灌采用PI32.5普通硅酸盐水泥。水泥浆的配合比不但满足规范要求而且有利于施工。若地下水流速超过额定值，需向浆液中添加适量速凝剂。

4)高喷灌浆施工工艺流程：高喷灌浆运用三管法施工，3种介质的输送管平行排列，到达待喷处，水、气同时沿水平方向喷射，形成低压旋涡，浆液受低压作用融入到低压区。具体施工过程见图 1。

图1 高喷灌浆施工工艺流程图

4.2 坝体帷幕灌浆

待高喷灌浆达到一定龄期后，再在同线位上实施帷幕灌浆。

1)孔位测量放样：首先进行桩基的测量定位，将桩基的施工范围以及钻孔的相关参数标注到地面上，利用测绘及勘探数据绘制施工区的断面图及平面图，以此为后期施工提供参考。

2)钻孔施工排水：施工时采用自行排水与强制排水相结合的排水方法，利用人工开挖的小型排水沟进行自行排水。

3)帷幕灌浆材料：灌浆材料的购买应严格遵守相关规范的准则，按照规定程序验收之后的材料才可以进入库区，且及时将检测报告移交到监理单位。

4)帷幕灌浆设备：GY-150型地质钻机2台，BW-160泥浆泵2台，制浆机、流量计及供水管等。

5)先导孔施工：首先自上而下对先导孔压水试验，之后反方向灌浆，先导孔施工完后，根据先导孔的压水试验成果确定帷幕灌浆钻孔深度。其灌浆压力如表4、表5所示。

表4 灌浆压力值

表5 坝肩段坝基接触面灌浆压力

6)施工工艺流程：具体施工过程如图 2所示。

5 防渗质量检查

5.1 钻孔取芯及压水试验(自检)

阎王鼻子水库坝体高喷灌浆完成 28 d后开始进行钻孔取芯及静水头压水试验检查，按照检测标准的规定，待检孔占全部施工孔的比例为10%，钻孔位置为两相邻待检孔中线与帷幕中心线的交点处，压水试验每5 m为一个检测单元。根据监测标准选取17处检测孔，64个压水试验单元，通过试验测得渗漏系数为1.5-4.8×10-1cm/s<1×10-6cm/s，达到规范的标准。

帷幕灌浆完成15 d后开始进行钻孔取芯及压水试验，按照检测标准的规定，待检孔占全部施工孔的比例为10%，钻孔位置为两相邻待检孔中线与中垂线的交点处，压水试验每 5 m 为一个检测单元，按照单点法一次检测。根据监测标准选取7处检测孔，7个压水试验单元，通过试验测得透水率为1-3Lu<10Lu满足规范要求。

图2 帷幕灌浆施工艺流程图

5.2 压水试验(抽检，第三方检测)

在高喷灌浆和帷幕灌浆自检完成后，甲方委托监理公司验收，其选取抽检的方式，检测位置根据现场情况任意选取，其中高喷灌浆抽检 3 孔，最大渗漏系数4.4×10-7cm/s，帷幕灌浆抽检 1 孔，最大透水率3.3Lu，达到规范的标准。

5.3 现场目测

通过现场观测，正常蓄水位时，坝体渗漏现象已不复存在，坝肩及坝体各处无漏水点，充分说明此工艺效果显著。施工结束之后，坝体的安全指数存在较大程度提升，抗洪防灾的能力显著提高，确保了下游农业及生态的稳定。

6 结 语

阎王鼻子水库坝体防渗工程，经历高喷灌浆及帷幕灌浆两道工序，直至压水试验、抽查验收，历时近半年的努力，取得了显著的治理效果，可为类似工程提供借鉴。遵循设计图纸、施工规范及现场试验参数不可随意更改的原则，是保证质量的关键。高压旋喷灌浆中参数的选定是整个工程的核心之一，水压的大小直接关系到成墙厚度及效果，是重中之重。帷幕灌浆中灌浆压力的选定也占据相当重要的位置，压力过小达不到效果，压力过大容易串孔甚至对坝体坝基产生破坏作用，各种参数的确定需要根据现场试验确定。

[1]黄兆友.高喷灌浆技术在水库大坝防渗加固施工中的应用[J].建材与装饰,2016(02):275-276.

[2]张璐.高压旋喷灌浆技术在小型水库防渗加固中的应用[J].重庆三峡学院学报,2016,03(32):87-91.

[3]黄秋平.高压旋喷灌浆技术在小型水库防渗加固中的应用[J].中国高新技术企业,2014(23):57-59.

[4]邓盛石.帷幕灌浆技术在水库加固中的应用[J].建材与装饰,2016(02):268-269.

[5]蔡盛典.单管高压旋喷桩在南门岭水库大坝防渗加固中的应用[J].水利科技,2012(01):60-62.

[6]邓林书.高压旋喷灌浆技术在大坝防渗处理中的应用[J].技术与市场,2010,09(17):39-41.

Study on Dam Body Reinforcement Technology based on Joint Construction of High Pressure Jet Grouting and Curtain Grouting

LI Wei

(Chaoyang City Yanwangbizi Reservoir Project Management Bureau，Chaoyang 122000，China)

Dam prevention against seepage is the key to design and construct the hydraulic engineering，and it is common and serious to cause accidents due to leakage of water conservancy project.With increasing in complexity and difficulty of water conservancy project in China，such as large excavation，large volume，large buried depth，leakage of the dam body has become an important problem affecting the economy，environment and people's livelihood.According to the research on seepage control against dam leakage in Yanwangbizi reservoir reinforcement，analysis of various reinforcement schemes about seepage control construction comparison，the construction method combing curtain to dam foundation and jet combination to dam body was determined，the detailed construction steps were put forward for the construction plan，through inspection on the effect of seepage prevention on site，achieving a good anti-seepage effect，which will can provide references for similar projects.

high pressure jet grouting; curtain grouting; joint construction; dam body; seepage prevention and reinforcement

1007-7596(2017)02-0059-04

2017-01-20

李巍(1982-)，女，辽宁凌源人，工程师，从事水库工程管理工作。

TV52

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