集中大漏水问题的倒灌处理方法分析

宋立生

摘 要：在工程实践中，集中大漏水问题的处理是一个难题。往往制约着工程灌浆处理的总体效果，使工程不能发挥应有的作用。文章结合工程实际，对集中大漏水问题进行分析探讨。提出一个新的处理方法——倒灌法。并对集中大漏水产生的原因，以及倒灌法提出的依据、可行性，现場具体实施的工艺、效果等进行深入的探讨。

关键词：倒灌；处理方法；集中大漏水；小募舍水库

中图分类号：TV697.3 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2019）04-0129-03

Abstract： In engineering practice， it is a difficult problem to deal with the problem of centralized large leakage. It is often restricting the overall effect of grouting treatment， so that the project can not play its due role. Combined with the engineering practice， this paper analyzes and discusses the problem of concentrated big leakage. A new treatment method， reverse irrigation method， is proposed in this paper. And the causes of the concentration of large leakage， as well as the basis put forward by the method of reverse irrigation， feasibility， site specific implementation of the process， and the effect are given in-depth discussion.

Keywords： reverse irrigation； treatment method； concentrated large leakage； Xiaomushe Reservoir

常规的方法，对集中大漏水问题的处理往往难于奏效，事倍功半。或者根本就起不了作用，人力物力白白浪费。究其原因：一是对集中大漏水问题产生的原因搞不太清楚；二是处理方法不当。盲目、想当然地进行，其结果不理想是必然的。这里对一个具体的处理个案进行总结分析。希望能在该方面问题的处理上起到一个积极的引导作用。

1 工程概况

小募舍水库为一小（一）型水库，库容231.00万m3，坝高23.50m。多年来，其坝身中涵、低涵、输水隧洞、坝基和坝肩都存在严重的渗漏问题。以致水库不能正常运行，只能蓄水到130.00万m3。下游1.30万居民和7100.00亩农田严重缺水。其漏水最严重要数输水隧洞底板的集中漏水了。据多年的观测资料，当库容74.00万m3时，其漏水量为16.90L/s；当库容为130.00万m3时，其漏水量为30.00L/s；死库容时，其漏水量不小于5.00L/s。问题十分严重。

输水隧洞全长130.00m，高1.80m，宽1.40m，马蹄形顶拱和底板用混凝土衬砌，厚0.20m，侧墙为毛石支砌，厚0.70m。洞身全部潮湿，集中股状漏水有20余处，特别底板的集中漏水，使隧洞基础承受较大的浮托力。据资料记载：该处初被水压力压穿时，洞内冲出砂子不少于5.0m3。其漏水直接受库水影响。

2 针对底板集中漏水已进行的处理情况简述

2.1 第一次处理

首先是从洞内闸门以下部分进行回填、固结灌浆，用去水泥500.00t。侧墙和拱顶漏水取得了一定效果，底板的集中漏水没有任何效果。

2.2 第二次处理

由于从洞内处理未获得预期效果，便又考虑从地面布孔，采用帷幕灌浆来对其底板的集中漏水进行截堵。具体方案是设两排孔，每排9个孔，排距2.0m，孔距3.0m。上游排为主帷幕，位于坝轴线延长线上；下游排为副帷幕。钻孔布置在帷幕线上以洞轴线为中心，向两边延伸，且两边孔数相等，上下游钻孔呈梅花形布置。孔深以深入隧洞底板以下完整基岩5.0m为准。根据帷幕布置情况，测得主帷幕距底板集中漏水点水平距离为25.0m，距闸门49.0m，底板集中漏水点距隧洞出口48.0m。经对上游排1、2、3、5、7、9等6个孔施工，1、3、5、9号孔已全部结束，2、7号孔已完成上部18.0m；下游排孔只剩4、6、8号3个。共耗去水泥300.0t，未取得任何效果，便停止了施工。在后期的施工过程中，上游排4、7、8号孔灌浆均从底板的集中漏水点冒浆。经采取加砂、掺速凝剂等措施均无效，漏水没有任何减少。并且，由于耗浆量太大又不见效，便采取停歇灌浆，待凝后扫孔复灌，各孔均不进浆，出水点也不再冒浆。说明各孔均未直接揭穿漏水通道。

3 分析该工程集中大漏水产生的原因

从几次处理的情况看，采用常规办法灌浆，对输水隧洞集中漏水已难于奏效。因此，必须对其漏水产生的原因进行认真分析，以期找到一个更好的处理方案。

首先，小募舍水库大坝建于中三迭统个旧组（T2gb）地层之上，地层岩性为石灰岩、砂页岩，二者呈互层产出，且灰岩占多部分。因此，岩溶发育是产生漏水通道的主要原因。而以下原因又促使该部位产生更大的集中漏水通道。（1）洞轴线位置正好是在石灰岩与砂页岩接触带上，地下水交替作用强烈，进一步强化了石灰岩部分的溶蚀作用。（2）洞轴线两侧岩层产状不一致，左侧靠山边岩层倾角为60度，右侧靠坝体部位倾角平缓为15度。说明该部位岩层曾受到强烈挤压作用，所以，岩层很破碎，更有利于水的侵蚀作用，可溶成分更容易被带走。由于隧洞轴线正好位于这样一个接触带、破碎带之上，隧洞底板靠出口段以下岩层已较完整，加之隧洞底板混凝土的阻水作用，地下水不能向下游运行，被阻隔在隧洞底板中部及上游之下伏破碎岩层之内。水库建成蓄水后，库水进入并作用于该部位地层，长期的静水、动水作用，加之溶蚀作用，岩层已由破碎变成了散粒状、泥沙状。遇上隧洞底板混凝土在浇筑过程中存在质量薄弱点，隧洞底板集中漏水点是底板混凝土耐压最薄弱的点。所以，在库水所施加的压力大于该点混凝土的承受力时，该点底板混凝土就被压穿。渗漏水流带出大量泥砂，在短时间内就把隧洞底板掏空，形成一个大的集中漏水通道。并且，在死库容时该点仍有相当的漏水，说明集中漏水通道进口及出水点均低于低涵输水隧洞进口底板。

4 新的处理方案——倒灌

4.1 倒灌方案的提出

对于水工建筑物渗漏的处理，一惯坚持的原则是上堵下排。该工程前期方案一直采用的是上游截堵措施，就是遵循的这个原则。上堵下排的结合应用，以及根据具体情况独立采用上堵或者是下排措施，已成了该领域的经典方案、方法。多少年來没有什么异议，更没有违背这一原则的案例。可是，这里确实遇到了困难，在使用这一经典方法的时侯屡次失败。耗去了大量的人力物力仍不见任何效果。这时，就不得不思考了：（1）能不能找到一种既方便又可行的方法，以消耗最少的人力物力获得最好的效果呢？（2）按原方案继续加密孔施工下去，也许会获得更好的效果，但不知还要花费多少人力物力，不可想象。（3）此问题若解决不好，没法向有关部门交代，更没法向受益区人民交代。（4）回想以往的经历，一个很有帮助的情况浮现出来，即经常会出现在灌浆过程中向上游冒浆的现象，哪怕是高水位的时侯也会出现。这就是灌浆浆液自下向上反方向作用的真实情况。它不同于设计的扩散半径内灌浆的情况，它是浆液克服一定的压力，沿着一定的通道运行了很远的距离。若没有特定的通道，浆液不可能运行这么远。（5）一个新的切实可行的方法是必需的。

4.2 倒灌方案的可行性

一种有悖于常规原则的方案、方法的采用，要慎之又慎。要对其可操作性、有效性、安全性等，也就是其可行性进行认真分析，确实可行后才能付诸实施。该工程从以下几个方面来讨论方案的可行性。

（1）漏水通道发育于建筑物基础，因基础承受力强，在灌浆过程中不致于使通道壁垮塌而产生阻塞，这样浆液才能流得更远。

（2）漏水点距帷幕线不远，只有22.00m，并且漏水通道相对较大，这样，所灌浆液要越过帷幕线达到上游，且于帷幕形成一个防渗整体是有把握的。

（3）通道集中，灌浆时可尽量把浆液送得更远，越远越好，最好能把浆液压到漏水通道进口，若从库内冒浆便可以确定。这样，漏水通道上游不会留出空隙，不致于在以后的水库蓄水过程中产生潜蚀作用，有利于隧洞安全，不致于产生新的问题。

（4）只要在灌浆过程中能大量压入浆液，以及隧洞底板不被压穿，灌浆就能取得满意的效果。

（5）由于隧洞底板混凝土本身就有质量缺陷，所以才会被库水压穿。另外，隧洞侧墙由毛石支砌，已年久老化，承受力已很低。为了安全起见，灌浆前对漏水点上游隧洞底板和侧墙进行加固，具体地说是采用木支撑。

（6）灌浆机械安放在左坝肩地面，可有效的利用浆液的自重压力，减少机械施压，从而保证机械能正常运行，不致于由于机械故障而影响灌浆质量。

（7）漏水点集中，且周围又有底板混凝土保护，有利于埋设定向管，安装孔口封闭器，在操作方面，灌浆容易实现。

5 灌浆

5.1 现场灌浆需要把握的要点

由于该工程灌浆的特殊性，现场操作需要把握以下要点：（1）没掺速凝剂，以便让浆液流得更远，最好是把整个通道的空隙都填满、填实。（2）没有掺砂，固然掺砂可以节约水泥用量，降低工程成本，同时还可以提高浆液强度。但掺砂后，阻力加大，浆液输送困难，容易造成管路阻塞或机械事故，反而对灌浆不利。（3）不掺粘土，以便保证浆液固结后有足够的强度，并且能耐久。（4）要将灌浆材料一次性准备充分，以便一次性灌好，因为，不能停歇，一旦停歇或中途因故停灌，就极有可能半途而废，达不到预期目的。（5）机械、管路、孔口设施都必须做到完好无损，在灌浆过程中不能出现任何故障碍，必需保证灌浆顺利进行。（6）灌浆时要尽量加压，以便能让浆液流得更远，同时在水压和浆压的共同作用下，才能使浆液充填饱、满、实。（7）因为此类灌浆必须一鼓作气，一次成功。不能中途停歇，更不可能复灌。所以，各方面都必需准备充分，做到万无一失，才能进行灌浆。

5.2 现场灌浆具体操作

（1）首先将库水尽量放到最低，这样比较有利于灌浆。（2）将漏水点以上低涵输水隧洞底板和侧墙用木支撑进行有效加固，以保证隧洞安全和灌浆质量。（3）进行漏水点灌浆前清理。将漏水点沿着来水方向掏空，以便埋设定向管。掏挖时注意要尽量深，以便埋更长的定向管，同时也才能将定向管固定得更稳。也要注意不要将空间掏挖得太大，大了反而不利于固定定向管。（4）定向管埋设。用一根1.0m长的钢管，直径108mm，一端有丝扣。将无丝扣的一端朝向洞内，向来水方向置入，有丝扣端向外，整个管子向下游倾斜约45度，管子外悬部分约0.30m。然后，管子周围用石块塞紧，以便把管子固定稳。再用旧棉絮或布将剩下的空隙塞满，这时，大部分水已从管子里流出。最后，用水玻璃拌水泥浇筑到管脚周围，约0.15～0.20m厚就可以了。待凝24h便可以进行灌浆了。（5）在进行以上工作时，同时进行其它准备工作。准备足够的水泥，50.0t；进一步检修灌浆机械；检修灌浆管路，是否完好无损？是否畅通？（6）以上工作都万无一失了，便进行灌浆。灌浆前先安孔口封闭器、压力表，连通灌浆机械和管路。（7）确定洞内外沟通方法。

5.3 灌浆浆液

考虑工程的具体情况，应以灌浓浆为佳，并不必清浆开路。所以直接采用0.6：1以上的纯水泥浆灌注。搅浆桶容积为150L，每桶用水泥150～200kg。

5.4 灌浆压力

为了保证浆液向上游流得更远，应采用尽量大的压力，具体孔口最大灌浆压力用到0.3MPa。但在灌浆前也应有相应的掌握，灌浆过程中才便于控制。具体是：相对于出水点，库水位为H，水的容重为r，孔口压力表读数为P。当P=rH时，处于平衡状态，当P>rH时，才会进浆，甚至于浆液太浓及漏水通道阻力的影响，不见得这时就会进浆。所以，在保证安全的条件下，将压力稳步升高，才能达到预期的灌浆效果。

6 灌浆效果

通过确实有效的现场控制和把握，灌浆取得了十分理想的效果。一共用去水泥20t；灌浆结束时，从库内冒浆，说明浆液已达到了漏水通道进口，漏水通道的绝大部分已被浆液填满、填实；隧洞底板和侧墙没有出现变形和损坏；没有出现机械故障或其它原因使灌浆中断或停歇；灌浆一结束，洞内就断流，漏水问题得到了彻底解决。

为了处理低涵输水隧洞底板集中漏水问题，前后用去水泥435.0t，其中前期用去300.0t，后期用去135.0t，还未包含洞内早先进行回填、固结灌浆所用水泥。而倒灌所用水泥仅为20.0t，若事先就采用倒灌方法，则至少可节约水泥415.0t，还有大量的人力物力。这一比较，从中反映出了巨大的经济效益和社会效益。

经过多年的高水位运行检验，没有出现任何异常。说明工程质量和效果是可靠的，也说明新的方案、方法是正确的。倒灌的初次采用，取得了确确实实的效果，获得了成功。

7 结束语

倒灌在小募舍水库低涵输水隧洞底板集中漏水的处理中初步使用，获得了十分理想的效果。同时其经济效益和社会效益也是很显著的。因此，建议在有条件的地方，即地质条件和建筑物结构允许的情况下，应优先考虑采用。特别注意不要待做了很多无用功后，才来考虑采用，那样太浪费资源了。

参考文献：

[1]SL 62-94.水工建筑物水泥灌浆施工技术规范[S].

[2]GB 50287-99.水利水电工程地质勘查规范[S].

[3]ISBN 7112011292.工程地质手册[M].中国建筑工业出版社，1992.