高压旋喷灌浆技术在大坝防渗处理中的应用探究

肖静

【摘要】大坝防渗是水利设计施工中的关键环节，由于水利工程渗漏所造成的安全事故不仅常见而且非常严重。随着水利工程开挖、埋深等等难度与复杂性的不断增加，大坝渗漏的问题更加引起我们的重视，并且逐渐成为影响环境、民生、经济的主要因素。本文以xxx水利工程为例，对大坝防渗存在的主要问题进行了分析，进而对高压旋喷灌浆技术在大坝防渗处理中的应用进行了探讨，重点对高压旋喷灌浆技术的防渗处理进行了分析，希望能够为同类工程提供一定的参考。

【关键词】大坝；防渗处理；高压旋喷灌浆技术

基于水库大坝的特点，通常会采用高压旋喷灌浆技术对其进行除险加固，该技术不仅能够做好防渗处理，而且整体施工面积较小，不会对大坝坝体产生太大的影响。尤其是针对一些淤泥质土或者软地地基采用高压旋喷灌浆技术能够提升施工效率与质量，因此，高压旋喷灌浆技术通常情况会在大坝坝体除险加固的过程中进行应用。但是在实施高压旋喷灌浆技术对大坝进行防渗处理时，水利工程设计施工人员需要结合大坝的概括，紧紧围绕大坝地质情况从而选择合理的施工技术，这样才能确保高压旋喷灌浆技术的有效性。

1.工程概况

该水库由拦河主坝、副坝、输水隧洞、溢洪道、坝后电站等等建筑物组合而成的水利枢纽工程。大坝主坝的基础主要以花岗岩为主，整体为浆砌石重力坝，坝顶的轴线长为174.60m，坝高（最高）为54m，坝顶宽度为4.8m，防浪墙顶高程为186.2m。大坝副坝是均质的土坝，是将原来的山体进行填筑或者铁坡而形成的，长度为455m，当中的填方长度大约有102m，以原山体为基础的填筑段最大坝高为10m，坝顶宽度为6.0m，坝顶高程大约为188.0m。该水库经过十多年的运行，坝基相对稳定，但是由于水库年代较久，其施工质量不是很好，其中左岸坝基以及右岸的坝基都有一定程度的渗漏情况，而且左坝肩还有绕坝渗漏的情况。副坝坝基为“中等—弱透水渗透性”，其中左坝端坝基的渗透性比较强。由于破碎带贯穿库区山体通往库外，而且在建坝时防渗处理做的不够彻底，所以到目前为止还存在着库区集中渗漏通道。另外，在建坝的过程中，由于填筑土料、坝体压实度、渗透系数等等方面没有达到土石坝设计相关的规定，所以从整体上来看，该水利工程施工的质量比较差。因此，采用高压旋喷灌浆技术能够有效解决目前存在的这些问题，进一步做好大坝防渗处理，确保大坝更加牢固。

2、坝体防渗存在的主要问题

2.1坝基渗漏情况

结合水库的实际情况，实施了现场压水实验，能够看到大坝开始出现轻微渗漏的情况，主要的渗漏处集中在基础以上3m以内，通过测定之后得出透水率为4.21—12.34Lu。

2.2坝肩渗漏

由于该水库修建年代比较久，防渗处理做的不够彻底，坝肩下游92m——96m这个范围当中可以看到出现了两处渗水点，经过测量得知结果为0.80L/s与0.11L/s。坝肩出现的这种渗漏现象必须及时进行处理，不然将会出现更为严重的后果。

2.3水坝坝体与坝基接缝处有渗漏

通过对该水库的调查，得知水壩在修建时，由于相关技术没有达到对应的规定标准，因此，再次通过实地钻探能够发现基础表面含有0.8m厚的砂砾土，所以水坝坝体与坝基接缝处将会出现渗漏的情况。

3、高压旋喷灌浆技术在大坝防渗处理中的应用

根据该水库坝体防渗存在的主要问题、场地情况以及地层情况，笔者给出了这些方案，并对各种方案的优缺点进行了简要的分析，如下：

第一：将聚乙烯复合土工膜（两布一膜），型号为，运用到主坝的迎水坡进行防渗处理。优点：施工速度较快，而且成本较低；缺点：两布一膜的搭接质量在实际操作的过程中难以控制，加之主坝底部以及周边也存在着轻微渗漏的情况，这些区域难以全面覆盖，所以防渗效果难以控制，倘若要确保防渗效果，则需要可将水库水放空之后进行施工。

第二，基于该水库的地质情况，结合类似工程的施工经验，结合相关技术的规范标准，可以利用桩径为0.6m的高压旋喷灌浆防渗墙，其中孔距为0.5m，钻孔的深度从大坝坝顶到凝灰熔岩残积黏性土层之下的0.5m处。该方案的优点：防渗效果比较好，尤其是耐久性能较高，而且是施工速度比较快；缺点：投资成本较高，而且对施工技术的要求比较高。

第三，以厚度0.5m为标准在坝体做一道混凝土防渗墙，防渗墙的底部需要延伸到凝灰熔岩残积黏性土层之下的0.5m处。该方案的优点：防渗效果很好，不仅强度高，而且耐久性能极强；缺点：混凝土防渗墙的投资成本很高，关键是施工速度比较慢，而且对于施工设备、施工场地、技术各方面的要求都很高。

第四，复合土工膜防渗技术与高压旋喷灌浆防渗技术的结合。该方案主要考虑到水库的正常蓄水位与最低水位这些实际情况，在主坝迎水坡56.0m高程以上采用聚乙烯复合土工膜（两布一膜），型号为；56m以下则采用高压旋喷灌浆防渗墙，桩径为0.6m，孔距为0.5m，钻孔深度要从坝顶延伸至凝灰熔岩残积黏性土之下的0.5m——1.0m。优点：施工速度快，投资成本较低，防渗效果更好，耐久性更强，而且对于施工设备、现场的要求很低，能够根据实际情况进行及时的调整。缺点：对施工技术的要求极高。

结合该水库的实际情况，笔者以上几种方案的优点与缺点进行了分析，认为第四种方案最好，能够更好的解决主坝坝体防渗难的这一问题，同时能够充分考虑到水库的实际情况，比如经济性问题、水库枢纽安全影响的问题等等，因此，明确采用高压旋喷灌浆防渗技术与复合土工膜防渗技术相结合的方案。

4、施工方法分析

4.1钻孔施工技术

通常情况钻孔施工会采用MD-50冲击钻机进行钻孔，并且还需要设置一套自动跟进工艺，将钻孔环节完善。首先，要将钻机固定，然后对准孔位，偏差不能超过5cm；其次，通过同心钻头钻进孔径Ф150mm钻孔，然后将Ф146mm钢套管作为自动跟进工艺，完善钻孔，且要注意钻孔所钻进的基岩深度要大于1m；最后，在终孔起钻的环节，需要将孔径（内径）Ф110mm的特制薄壁PVC管置入到钢套管内部，在确定PVC管被完全固定之后，再通过拔管机将钢套管完整拔出，然后钻孔施工环节结束。

4.2灌浆施工

钻孔施工达到高喷台车能够进行灌浆施工的深度之后开始进行灌浆施工。在实施高压旋喷灌浆技术之前，需要对浆管、水管、气管进行检查，看是否通畅；另外，要对水泥进行均匀搅拌，以致于能够达到伴随搬用，要确保水泥均匀度最佳状态开始进行灌浆，以免影响到浆液的浓度，通常情况来讲，自制的讲液一定要在4个小时之内用完；同时，灌浆施工必须要在各种参数满足施工要求的情况下开始进行。喷射作业一般是通过自上而下的方式开展，当喷射管达到一定的深度之后，那么需要进行静喷，时间为1min——5min之间，当灌入的浆液开始从钻孔处冒出时，并且回浆的比重已经高于规定值之后，然后在根据预定好的操作进行不断的提升。另外，在喷灌的过程中，倘若遇到拆卸喷杆的时间没有超过20min 以上，那么在续喷时的搭接长度一定要超过20cm；但是停断的时间超过20min 以上，那么则需要在续灌的过程中将喷杆插入到墙体内部，深度为30cm。在具体喷射的过程中，一定要严格检查与控制浆液的流量、气量、压力、提升速度等等参数是否与设计标准相符合，同时将这些细节记录下来。

4.3 静压回灌

在高压喷射结束之后，要及时做好静压回灌，一直到孔口浆液的液面不会下沉，才能停止静压回灌。还需要注意的是，当喷杆提升到孔口以下50cm处时，不能继续提升，要及時停送风和水，然后再通过0.5 ：1的浓浆回灌钻孔。高压喷射灌浆见图1：

5.特殊情况处理

5.1喷管下方出现困难的处理

倘若在实际操作的过程中，喷管的下方没有达到预期的设计位置，针对这种情况，需要将喷管进行反复的提升与下放，同时还需要将供风量增大，这样能够让孔内存在的渣铅屑不断上返，以致于能够将喷管下放到指定位置，从而实现正常操作。

5.2串浆情况下的处理

在实际操作的过程中，如果空位出现串浆的情况，那么需要将相邻孔位的孔深进行延长，也可以在串浆空符合灌浆条件时，同时进行灌浆。否则就需要对串浆进行反复的冲洗与扫空，之后再继续实施灌浆。

5.3无返浆或返浆量大的情况处理

在具体操作的过程中，倘若出现了无返浆的情况时，则需要通过关注水泥砂浆又或者可以将浆液的密度加大，这两种方法都能够很好处理这种情况。倘若长时间仍然无返浆，那么就需要对钻孔进行回填，同时还要进行复喷。如果返浆量过大，则可以将旋转的速度进行适当的提升，也可以将喷射压力提高；针对出现返浆量特别大的情况，也可以适当提高喷射压或者将提升速度与旋转速度加快；还可以缩小喷嘴的孔径。

6.结语

整个施工完成之后，需要做好高压旋喷桩试验，根据编号1，2，3，4将已经选定的高压旋喷桩试验进行取芯，然后在室内进行抗压强度与渗透系数的检验，检验的结果见表1.

从表1可以看出高压旋喷桩防渗墙的渗透系数与抗压强度都达到了相关设计的要求，能够起到很好的防渗效果。通过以上的研究，我们可以看到高压旋喷灌浆技术在大坝防渗处理中的应用非常具有是实用性，其效果好、效率高、施工工艺简单应该在水坝防渗处理方面得以全面的推广与实践。但是高压旋喷灌浆技术对施工技术的要求很高，因此，在具体施工的过程中，一定要科学控制灌浆时的各项参数，要紧密结合水利工程的实际情况，及时有效处理施工过程中所遇到的一些问题，进而全面提升施工质量。

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