大凌河某水库除险加固中帷幕灌浆工艺及应用效果研究

董艳玲；李中标

(1.辽宁省北票市地质打井队，辽宁 朝阳 122100；2.辽宁省北票市防汛抗旱指挥部办公室，辽宁 朝阳 122100)

1 工程概况

某小型水库位于大凌河二级支流上，水库集雨面积7.53 km2，河流长度4.33 km,河道平均比降32.08‰，是一座以防洪、灌溉为主，兼顾养鱼、旅游等综合利用的小(一)型水库。该工程于1975年10月兴建,1976年3月建成,总库容132.48万 m3,校核洪水位420.2 m;正常蓄水位418.1 m，兴利库容76.52万 m3；死水位413.39 m;死库容9.03万 m3。

2 水库运行中渗漏问题

通过对近年来汛期间水库水位进行多次观测统计，发现大坝右端(右坝肩)背水坡脚有渗漏溢出点，溢出点高程随着水位上涨溢出点逐渐形成明流，溢出点水流较清，无浑浊迹象，观察一段时间后明流持续溢出，初步判定坝体(坝基)与山体结合部有渗漏通道， 结合深度勘查结果及经验可见，粘土心墙坝基钻孔揭遇全部为风化岩石，压水试验结果确认坝基存在中等透水岩石，受库区淤积作用影响，出现轻微漏水；在水库右侧坝肩以左60 m范围以外，地质条件与渗漏区域基本一致，但未发现渗漏现象。经分析推论[3]，是因为水库多年运行，坝前表层淤积厚度1～3 m，坝前淤积间接地起到了水平铺盖防渗作用，因此未发现渗漏现象。若水库长期高水位运用，水库坝基渗漏有向左岸外延的趋势，现右侧坝前岸坡陡立，岩石裸露，裂隙发育，最大裂隙度10 mm左右，存在库区水沿裂隙渗入岸边岩体条件。

库区上述两因素叠加，构成坝区绕坝渗漏的必要条件：即库区水先沿右岸裂隙渗入岩体，裂隙联通经右侧坝肩基础风化岩石裂隙渗透至坝后，在坝脚岩石排出，形成地面明流。依据压水试验确定，坝后渗漏明流为三角堰实测渗水量为28.8 m3/d。根据坝区河道地质情况，坝角下存在透水性较强的砂砾层条件，分析坝区渗漏水有部分以潜流方式排泄至下游。坝体的渗漏类型主要是绕坝渗漏为主，少量坝基渗漏，渗漏形式属岩石裂隙均匀渗透。

3 水库除险加固原则及灌浆处理方案

水库除险加固遵循的原则，一是以安全加固解除病险为主，不改变水库工程的规模；二是突出解决防洪标准达不到国家规范防洪标准的要求、已发生明显的坝体坝基危机工程安全、工程结构破坏或稳定安全系数达不到规范要求，以及输水洞不能正常运行、溢洪道不能安全泄洪等问题；三是尽量利用原有的工程设施以节约投资，并做好新老工程的衔接，防止留下新的隐患；四是尽量减少土地占压，方便群众，并与水资源利用充分结合。根据以上基本原则，针对水库的具体情况，采取相应的防渗灌浆措施。

4 水库大坝渗漏区防渗灌浆具体工艺

依据《水库坝区渗漏工程地质勘察报告》，坝体渗漏区位于坝右侧60米坝基、坝肩风化岩石裂隙部位及右岸坝前岩石陡立段，坝区渗漏属绕坝渗透类型为主，渗漏形式属坝肩岩石裂隙均匀渗漏，渗透性属中等透水，渗透系数k=1.9×10-4cm/s。针对坝体渗流区域采取帷幕灌浆施工技术处理，对大坝右侧存在绕坝渗漏和坝基渗漏区域进行防渗处理及拆除重建破损排水体[4]。

灌浆施工前应先钻先导孔，进行灌浆试验，确定灌浆参数，以此佐证设计参数是否合理[5]。灌浆施工技术要求如下：

4.1 材料选用

水泥采用普通硅酸盐水泥，标号不应低于P.042.5，新鲜无结块，过80 μm方孔筛的筛余量不大于5%。出厂期超过3个月的水泥不得使用；拌浆水应符合拌制水工混凝土用水的要求，依据SL667-2014中规定凡符合国家饮用水标准的，均可用于拌制和养护混凝土。

4.2 制浆过程

各种制浆材料的称量误差应小于5%；水泥浆液宜采用高速搅拌机拌制，搅拌时间不宜少于30 s，浆液应搅拌均匀；浆液在使用前应过筛，从开始制备到用完的时间宜小于4 h；浆液温度应保持在5℃～40℃范围内，否则应按废浆液处理。

4.3 钻孔冲洗

钻孔宜采用回转式钻机和金刚石钻头或硬质合金钻头，开孔孔位偏差≤10 cm，灌浆孔孔径不宜小于Φ56 mm。所有钻孔灌浆前均应进行裂隙冲洗，冲洗水压采用80%的灌浆压力，并不大于1 MPa裂隙应冲洗至回水澄清时止或不大于20 min。冲洗后应立即进行灌浆作业，因故中断时间超过24 h者，应在灌浆前重新进行冲洗。钻孔冲洗后应进行压水试验，根据情况采用“简易压水法”、“单点法”和“五点法”。

4.4 灌浆流程

灌浆应按分序加密的原则进行[6]，分3序孔施工，首先对下游背水坡侧一排灌浆孔进行灌浆，再对迎水坡侧一排灌浆孔灌浆。灌浆采用自上而下分段灌浆法。灌浆段长度一般采用5～6 m，特殊情况也不得大于10 m。

(1)根据《水库坝区渗漏工程地质勘察报告》成果显示水库渗漏区为大坝右侧60 m坝基、右侧坝肩风化岩石裂隙部位及右岸坝前岩石陡立段，设计灌浆区域为大坝右侧60 m坝基并向右侧山体外延20 m。据地勘报告结论显示右侧坝肩及坝体基础岩石强风化花岗岩裂隙发育，岩体较破碎属于中等透水性岩石，下层中风化花岗岩为微弱透水岩体。灌浆孔深度设计自中风化岩层向下延伸5 m，灌浆法设计采用自上而下灌浆法。单排孔施工次序见图1。

图1 单排孔施工次序

(2)自上而下分段法灌浆可采用循环式灌浆或纯压式灌浆。采用循环式灌浆法时，普通水泥可采用水灰比为5，射浆管应下至距孔底不大于50 cm。采用纯压式灌浆法时开灌水灰比可采用2。如遇特殊地质条件，浆液的配比、灌浆方法等通过室内浆材试验和现场灌浆试验确定。本次水库帷幕灌浆压力应逐渐加大，最大压力设定为1.0 MPa。

(3)灌浆浆液应由稀到浓逐级变换。当某一比级浆液注入量已达300 L以上，或灌注时间巳达30 min时而灌浆压力和注入率均无改变或改变不显著时，应换浓一级浆液灌注；当注入率大于30 L/min时，可根据具体情况越级变浓。在设计最大压力下，当注入率不大干1 L/min后，继续灌注30 min，灌浆即可结束。灌浆结束后待凝时间为24 h。

(4)全孔灌浆结束后，应以水灰比为0.5的新鲜普通水泥浆液置换孔内稀浆或积水，采用全孔灌浆封孔法封孔。封孔压力采用自上而下分段灌浆法和自下而上分段灌浆法时可采用全孔段平均灌浆压力，封孔灌浆时间为1 h。

4.5 质量检查

检查孔位于帷幕中心线上，检查孔数量为主排孔数的10%。灌浆结束14天后进行压水试验检查，检查孔自上而下分段钻进，分段阻塞，分段压水试验，采用单点法。灌浆压力试验合格标准为透水率小于等于5 Lu。

4.6 坝体恢复

5 结语

通过现场实地勘察该水库工程的安全隐患,查找分析渗漏的原因,理清坝体渗漏、接触渗漏、坝基渗漏及绕坝渗漏情况，依据规范对该水库坝体渗漏区域灌浆设计,对灌浆具体流程工艺进行总结，按国家规范和试验等方法确定灌浆参数，现场施工中严格按实验灌浆参数控制材质级配、灌浆次序和灌浆质量等各项指标。从灌浆处理效果看，水库进行除险加固后至今运行良好,实践证明其所采取的除险加固灌浆措施取得较好效果,值得推广。