水库除险加固工程大坝帷幕灌浆施工与质量控制分析

彭 坤

（湘潭市水利局，湖南 湘潭 411100）

1 水库除险加固概述

我国水资源丰富，但是分布不均匀，部分地区的缺水问题依旧十分严重，为充分利用水资源，我国修建了大大小小无数水坝，截止2017 年，国际大坝委员会登记在册的大型水坝约有58 500 座，中国以23 842 座大坝位居世界第一。同时，查询中国大坝工程学会2019 年报显示，国内已建、在建30 m 以上大坝5 733 座，全国病险水库6.02 万座、溃坝3 496 座，由此可见加强水库大坝除险加固是当前我国水利事业发展中的一项关键工作。

水库大坝是重要的水资源调节设施，提供区域供水、防洪涝灾害等诸多功能，水库大坝安全可靠的运行，直接关系到区域发展稳定性。我国不少早期兴建的水库大坝出现了不少病险问题，存在较大的风险隐患，一旦失事将直接威胁下游人民群众的生命财产安全。结合大坝病险情况分析可知，常见的渗漏形式主要有坝基坝肩渗漏、坝体渗漏及接触带渗漏，渗漏部位不同，则采取的灌浆方式也有所不同。结合工程实践经验来看，帷幕灌浆施工规模小、方法灵活、工期短、适应性强，同时施工设备投入少、经济性好，已成为了水库大坝防渗处理的主要措施。以下围绕水库除险加固工程大坝帷幕灌浆技术的运用展开分析。

2 帷幕灌浆在水库除险加固中的运用情况

2.1 帷幕灌浆技术原理

灌浆分类方式众多（表1 所示），其中帷幕灌浆也称帷幕注浆、防渗灌浆，是指将一定浓度的浆液灌注到间距适宜的钻孔中，在地层内形成具有一定强度和抗渗性能的幕墙。

表1 灌浆分类情况

大坝除险加固中，帷幕灌浆施工涉及技术参数多（表2 所示），也是帷幕灌浆项目实施的关键所在。

表2 帷幕灌浆技术参数

2.2 帷幕灌浆运用情况

2.2.1 帷幕灌浆施工程序

大坝帷幕灌浆以单排孔、双排孔、三排孔为主，按分序加密原则分排依序施工。各单元生产孔完成后实施检查孔，帷幕灌浆施工基本程序如图1 所示。

图1 大坝帷幕灌浆施工程序

2.2.2 帷幕灌浆施工要点

1）钻孔：钻孔前绘制灌浆孔平面布置图，现场使用测量仪器放出部分孔位作为控制点；先导孔、检查孔、灌浆生产孔分别选择合适钻进方法与设备，孔径与设计要求相符。钻孔位置与设计位置的偏差不得大于10 cm。

2）洗孔：钻孔采用大流量水冲洗、裂隙采用压力水冲洗（冲洗压力=灌浆压力×80%（≤1MPa）），回水澄清后持续10 min，孔内沉积物不得超过20 cm。

3）压水试验：先导孔、检查孔实施单点法标准压水试验，灌浆生产孔实施简易压水试验。

4）灌浆与封孔：采用孔口封闭、孔内循环、自上而下分段灌浆施工方法，浆液由制浆站统一供应，注意浆液经输浆管路输送至工作面后二次调制，保证水灰比与设计要求相符；灌浆过程中，灌浆塞应塞在已灌段段底以上0.5 m 处，以防漏灌；根据回浆管表压控制灌浆压力，不得出现超压或欠压问题；置换压力封孔，做好施工记录。

5）特殊情况处理：①钻孔加密，为保证帷幕连续性，部分部位可根据实际情况加密灌浆孔，具体情况如表3 所示；②灌浆异常处理，如地表冒浆空段，可采取表面嵌缝封堵、浓浆、低压灌注等处理方法，若是均无效可复灌；孔口涌水问题，需测量涌水量、涌水压力，选择缩短段长、提高灌浆压力、延长屏浆时间、闭浆、待凝等处理方法进行处理。

表3 钻孔加密部位

3 工程实例分析

3.1 工程概况

滚碧塘水库设计灌溉面积5 000 亩，实际灌溉面积4 500 亩，下游保护人口0.21 万人，保护耕地0.29 万亩，是一座小（Ⅰ）型水利工程。水库大坝于1959 年兴建，受当时施工条件限制，无机械设备，无正规施工单位，工程存在重大缺陷。据现场调查显示，工程施工清基不彻底，对两岸坝基只稍作了简单清理，直接在原始地面上进行填筑，野外注水试验显示，坝体与坝基接触界面中等透水，坝基、坝肩及接触带渗漏严重，下游坝脚形成冷浸田。40 多年的带病运行，滚碧塘水库暴露出来的问题越来越多，越来越严重。

3.2 大坝除险加固设计

根据调查显示，滚碧塘水库大坝主要存在以下问题：

1）坝体原为均质土坝，结构松散，为弱透水～中等透水，坝体存在渗漏问题，建议采用高喷灌浆防渗加固；

2）坝体与坝基接触界面渗漏，建议实施防渗处理；

3）坝基渗漏，建议全线帷幕灌浆处理。

经综合研究，本项目坝顶（高程85.11 m）轴线上，采取坝基帷幕灌浆处理方案，单排孔，孔距3.0 m，帷幕灌浆范围0-009～0+189；坝体高压摆喷灌浆，单排孔，孔距1.25 m，灌浆范围0+000～0+152.5。

3.3 坝基、坝肩帷幕灌浆施工

帷幕灌浆沿坝轴线方向向两岸山坡延伸一定距离，灌浆施工在坝顶进行。

1）钻孔：本项目钻孔施工参数如表4 所示，完成钻孔后清水冲洗钻孔，直至回水澄清为止，残留岩芯不超过0.2 m。

表4 钻孔施工参数

2）灌浆：本项目不同岩段采用不同的灌浆方法，具体如表5 所示，切实保证灌浆质量达标。帷幕灌浆孔分二序施工，自上而下灌浆，部分较深的帷幕灌浆孔采用0.5∶1 的浓浆封孔。

表5 灌浆施工参数

3.4 帷幕灌浆施工质量控制

帷幕灌浆施工质量直接关系到大坝运行的安全性、稳定性，本项目对检查孔进行压水试验，以此确定帷幕灌浆施工质量是否达标。

灌浆结束14 d 后进行检查孔压水试验，要求q≤5 Lu，若出现超过5 Lu 的试验段，段数需在总段数10%以内且q≤10 Lu，否则必须补灌。本工程总灌浆孔数67 个，其中检查孔7 个，根据钻孔压水试验成果数据，经计算，透水率q 均小于5 Lu，灌浆质量符合要求。

4 结 语

在大坝除险加固施工中，帷幕灌浆技术的应用较多，需根据项目实际情况合理选择钻孔方法、灌浆材料与工艺，切实保证灌浆质量满足规范要求，为后期大坝安全稳定运行奠定坚实的基础。