丁东水库大坝高喷灌浆施工及效果分析

付振启，宋书银，张广勇

（德州市水利局丁东水库管理处，山东 德州 253000）

丁东水库大坝高喷灌浆施工及效果分析

付振启，宋书银，张广勇

（德州市水利局丁东水库管理处，山东 德州 253000）

介绍了丁东水库大坝高喷灌浆工程的设计方案及施工质量控制措施，通过工程实施效果分析，表明大坝防渗加固效果明显。

丁东水库；高喷灌浆；工程施工

丁东水库位于德州市陵城区丁庄乡，西距德州市区25 km，是德州市委、市政府为解决工农业生产和城市居民生活用水而兴建的平原水库。

1 工程概况

丁东水库建成于1993年，总库容5 260万m3。是德州城区的人饮水源地，并向德州华能电厂、华鲁恒升股份有限公司等骨干企业供水，在德州市经济和社会生活中具有重要的支持作用。

丁东水库大坝为碾压式均质黏土坝，坝顶高程26.50 m，坝基17.5 m，坝顶宽8 m。坝体采用复合土工膜斜墙防渗，坝基采用垂直铺塑与水平铺塑相结合防渗形式，垂直铺塑深8.0 m，水平铺塑长60 m。坝后设截渗沟，截渗沟中心线距坝轴线距离东西坝段为63 m，南北坝段为58 m。

经对原大坝设计情况、大坝地质情况及运行情况分析，认为坝体与坝基接触带或坝基浅层内有软弱夹层，存在安全隐患。为消除坝基隐患，2011年和2015年两次对部分坝段进行了高压旋喷灌浆处理。本文仅对2015年灌浆工程进行分析。

2 高喷灌浆设计及施工质量控制

2.1 设计技术方案

根据实地查勘及地质资料分析，2015年实施灌浆工程的坝段为 7+000～7+700、5+500～6+500，0+100～1+400，三段共 3 000 m。 设计防渗体顶高程19.5 m（嵌入坝体2.0 m）。三段防渗体底高程分别为4.5 m，6.8 m和6.5 m。

防渗墙设计为单排板墙，布置于坝轴线，高喷防渗墙平均成墙厚度不小于20 cm，墙体渗透系数小于1×10-6cm/s，墙体抗压强度大于2 MPa。

高压喷射灌浆布置为单排孔，采用摆喷折线连接形式，孔距 1.5 m，夹角 15°，摆喷角度 25°，采用三管法工艺施工。

2.2 施工质量控制

该工程由天津市水利工程有限公司承建，2015年7月18日开工，2015年10月9日完工，实际完成工程量：钻孔42 173 m，帷幕灌浆28 173 m，形成防渗墙面积为42 260 m2。

2.2.1 大坝灌浆控制指标

孔距1.5 m，钻孔直径127 mm；水压36 MPa以上，水量 75 L/min；气压 0.7 MPa，流量 65 m3/h；水泥浆流量80 L/min，浆液密度≥1.5 g/cm3；摆角25°与轴线夹角 15°，摆动频率 6次/min；提升速度10 cm/min；回浆密度＞1.3 g/cm3。

2.2.2 灌浆质量控制

1）钻孔质量控制：固结钻孔孔位按设计图纸测量放样，钻孔孔位与设计位置的偏差不得大于10 cm。

2）孔壁冲洗控制：孔壁冲洗工作直接影响灌浆质量，冲洗符合设计标准。

3）灌浆压力控制：灌浆时要尽快达到设计压力，并专人控制灌浆压力，以免灌浆压力过大产生抬动造成事故或灌浆压力过小而影响灌浆质量。

4）防串孔控制：通过压水试验，认真检查有无邻孔，特别是在钻进的孔段，如果发现串孔，应停止钻孔，进行冲洗及下管阻塞。

5）防冒浆控制：固结灌浆，易产生外漏，压水灌浆过程中，发现冒浆（水）、漏浆（水），根据具体情况采用嵌缝、表面封堵、低压、浓浆、限流、限量、间歇灌浆等方法进行处理，必要时浆液中掺加速凝剂。

6）水灰比控制：严格按照灌浆要求的水灰比进行，对水泥、水进行称量并测量浆液比重。

7）连续性控制：要保持灌浆连续。若因故中断，必须马上处理，尽早恢复灌浆。

2.2.3 施工质量检测

1）钻芯取样检测：大坝灌浆完成后，对丁东水库大坝高喷灌浆工程完成的防渗墙进行钻芯取样，钻芯取样部位为 0+342，0+996，6+122，7+327，检测结果：0+342取样抗压强度7.5 MPa，渗透系数 9.61×10-7cm/s；0+996取样抗压强度 11.2 MPa，渗透系数8.1×10-7cm/s；7+327取样抗压强度4.3 MPa，渗透系数 9.7×10-7cm/s；芯样抗压强度及渗透系数均达到设计要求。

2）开挖检测：共检测2处，通过开挖可知形成的防渗墙桩完整性、连续性、成墙质量均达到设计要求。

3）超高密度电法检测：委托山东省水利工程试验中心采用超高密度电法，沿墙体轴线对灌浆段防渗墙进行连续监测，通过对原始数据处理、反演软件计算，得出电阻率解释图。

解释如下： 桩号 0+100～1+400，5+500～6+500，7+000～7+700段混凝土防渗墙物探剖面在墙体深度范围内未见明显视电阻率异常区域，分析认为防渗墙体连续。

3 防渗加固工程效果分析

丁东水库大坝设有观测孔，可对防渗加固工程效果进行分析。

丁东水库大坝观测孔共设了10组，其桩号分别是：0+250 ，1+115，2+300，3+200，5+200，6+200，7+300，8+409，9+501，10+528 其每组分别设置12眼观测孔。

通过对大坝观测孔的观测，选取工程实施前后水库同期、水位相同或相近的数据进行比较分析。根据上述条件，选取2016年3月11日与2015年4月8日，2015年10月10日与2014年11月12日4次典型数据观测进行比较。

相比灌浆前，灌浆段测压管各个测点均有较为明显的水位下降。0+250处测压管降幅为：0.04～1.12 m，1+115 处测压管降幅为：0.02～1.3 m，6+200处测压管降幅为：0.08～1.14 m，7+300处测压管降幅为：0.1～1.26 m。其中2#，3#测压管降幅较大，4#测压管降幅最小。

根据灌浆前后测压管观测数据绘制出大坝浸润线和坝体渗流线对比图，见图1、图2，由图1、图2可知，水库大坝灌浆段浸润线和坝体渗流线明显降低。

图 1 2014 年，2015 年同期、同水位坝体浸润线（1，2，3，4 号测压管）灌浆前后对比图

图2 2016年，2015年同期、同水位坝体浸润线灌浆前后对比

同时，通过对丁东水库水量平衡分析，将工程防渗效果进行了分析对比。2014年（灌浆前）丁东水库渗流量为759.25万m3，2015年 （灌浆后）丁东水库渗流量为655.34万m3，减小了103.91万m3。由此说明，灌浆后水库大坝坝基得到了加固，坝体及坝基渗流明显减小，工程效果良好。

（责任编辑 赵其芬）

TV543

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1009-6159（2017）-06-0021-02

2017-03-10

付振启（1988—），男，助理工程师