灌浆技术在白水礤水库除险加固中的应用

邓厚展

（韶关龙源建设工程有限公司，广东 韶关 512026）

1工程概况

新丰县白水礤下游水库位于西江水系，发挥着蓄洪泄洪的调节作用，水库的建设给当地气候变化带来了一定影响。在水库运行中，因为自然因素、水库设计标准等因素的影响，出现了一定的缺陷和问题，导致了水库防洪性能的下降。对此，地方政府部门决定对新丰县白水礤下游水库进行坝体灌浆、坝体培厚、溢洪道、底涵及斜涵修复、完善水库安全运行达标设施等。

2 灌浆施工技术概述

①填充灌浆技术指在明确水库大坝除险加固标准和施工方案的前提下，对混凝土浆液进行调配，以较小压力向孔洞和裂缝灌注浆液，提升大坝整体结构的安全系数。②劈裂灌浆技术指在满足填充灌浆要求的情况下，针对水库大坝所处区域的土地进行压密，增加土体压力，当灌浆压力增大时，沿主坝轴线劈开，多次间断灌注浆液，通过反复的压缩、回弹和挤压，提升坝体的密实程度，形成具备较高稳定性的连续性的防渗帷幕。③高压喷射注浆需要先借助型号适中的钻机在大坝相应位置钻孔，注入相应的喷射管，依照从下到上的顺序，向大坝内连续喷射泥浆，提升灌浆水平的同时，将泥浆的作用最大限度地发挥出来，保证水库大坝的稳定可靠运行。④帷幕灌浆技术主要是借助钻孔灌浆的方法，向土层和岩体裂缝中灌注混合浆液，提升土层和岩体强度的同时，形成阻水带，避免大坝出现渗漏问题。

3 灌浆施工技术应用

结合白水礤下游水库大坝除险加固工程的实际情况，决定采用高压旋喷灌浆技术来对水库大坝进行除险加固。

3.1 施工参数拟定

依照《水利水电工程高压喷射灌浆技术规范》的规定，制定相应的试验方案。选择合适的大坝区段，将试验桩的数量拟定为3 根，长度3 m，桩间距0.50 m，设计成桩直径≥0.60 m。灌浆喷嘴的直径为2.50 mm，使用高压旋喷钻机配合注浆泵进行灌浆作业，最终得到的施工参数如表1所示。

表1 白水礤下游水库除险加固工程施工参数选用表

3.2 明确工艺流程

做好场地的检查和平整工作，将大块碎石剔除，然后进行放线定位，确定好灌浆孔的位置和间隔，使用钻机钻孔，确保其能够达到设计标高。验收合格后，进行高压旋喷灌浆，等到旋喷结束成桩之后，以水枪进行冲洗。

3.3 具体施工方法

3.3.1 做好场地平整工作

必须确保地面和地下不存在障碍物，使用黏性土对场地低洼区域进行回填夯实，然后对照设计方案的要求，做好排浆沟槽的预先开挖，为回浆处理提供便利。

3.3.2 重视测量放线定位

放线定位环节，需要对照施工图纸桩号的要求，使用全站仪确定好旋喷桩的中心位置，将孔位偏差控制在5 cm 以内。施工人员应该借助钢卷尺和麻线来对桩距进行测量，确定每一根旋喷桩的位置，以石灰做好标记，放线完成后，还必须针对所有的喷灌孔位进行检测，确认合格后才能进入下一道工序。

3.3.3 施工设备机具就位

在工程中采用的是TXV-75A 型钻灌两用钻机，以人力安置就位，借助水平尺和定位测锤来对桩机进行校准，确保钻杆能够垂直对准孔预埋管，将倾斜率控制在0.80%以内。钻机底座可以垫上厚木板或者钢板来保持平稳。

3.3.4 钻孔作业

钻机就位后，需要确保其能够对准孔位钻进，以水平尺来控制机身水平度，保证孔深、孔向以及孔位都能够满足设计要求，如果发现孔位倾斜的问题，需要及时进行纠正。插管作业应该与钻孔作业同步进行，在插管过程中，高压水喷嘴应该保持射水以避免喷嘴堵塞的问题，水压力不能超过1 MPa。

3.3.5 浆液制备

浆液的植被应该依照之前确定好的施工参数进行，密度为1.45 g/cm3，需要在施工前1 h 进行浆液的制备，先加水再加水泥，喷浆前需要保持搅拌状态，浆液会在经过滤筛后进入集料斗，再经胶管被送入到旋转振动钻机的喷管中。

3.3.6 旋喷灌浆

喷射灌浆前必须对施工设备进行全面检查，尤其需要对高压设备的压力、排量等进行核检，等到喷射管下入到预定深度后，按照水、气、浆的顺序依次喷射，首次喷射时间为1-3 min，孔口有浆液冒出后，可以对浆液比重和喷射压力进行调节，一边喷射浆液一边反向匀速旋转，待喷射到距离桩顶约1 m的位置时，需要适当减缓提升的速度，浆液高度达到设计要求后，将喷管拔出。孔口出现浆液需要立即停止喷浆，如果旋喷过程中出现故障，则应该立即停止喷射，避免出现旋喷桩桩体中断的问题，待故障排除后再进行喷浆，要求复喷段和前段搭接的长度不小于1 m，以避免出现固结体脱节的问题。

3.4 施工注意事项

3.4.1 浆液制备

选择C42.5的普通硅酸盐水泥，每一个批次的水泥都必须具备相应的出厂合格证明和质量检测报告，同时做好入场验收工作，保证水泥质量达标。如果水泥消耗超出定额10%以上，则可以依照现场签证进行补助。

3.4.2 钻孔

钻孔位置放样，调整钻机的水平位置，确保钻机立轴及孔口管的方向能够与设计孔向保持一致，对钻机进行固定。可以从相互垂直的两个方向，对钻机垂直度进行观测，做好偏差调整，钻进过程中应该始终保障钻杆钻进方向与平面垂直，将孔斜控制在不大于0.80%的水平。应该依照相应的分序加密原则进行钻孔，钻孔开位位置和设计要求位置的偏差不能超过10 cm，待钻进到坝体基岩交界面位置时，需要对钻孔深度进行测量，看其是否与设计要求相符合，如果没有达到设计值，需要继续钻进，达到设计值则应该继续钻进10 min以上，这样可以保证后续灌浆防渗的效果。钻孔过程中，需要选择优质黏土与膨润土混合，制作具备较强稳定性和黏着性的泥浆来对孔壁进行保护，避免出现孔壁坍塌的问题。

3.4.3 灌浆

旋喷桩施工环节，白水礤下游水库整体的水位应该控制在死水位以下，确保喷射压力达到预定数值后并且正常回浆后，才能对注浆管进行提升操作。如果在灌浆过程中，出现不返浆的问题，可能的原因有很多：如裂隙、孔洞、地层松散等，施工技术人员需要认真观察大坝上下游的实际情况，采取有效措施进行处理，如果是地层引发的问题，应该停止喷杆的提升，进行原位复灌，保证灌浆的连续性；如果仅仅是少量返浆，可以适当降低喷射压力和提升速度，必要时可以在浆液中掺入速凝剂，等到正常回浆后才能提升喷杆，这样能够更好地抵抗渗透水的破坏作用。对于钻进孔洞的串浆问题，需要立即停止钻进，当串浆量不超过1 L/min 时，可以在被串孔内注水，当串浆量较大时，需要与被串孔同时关注，做好灌浆压力的控制，确保不会出现岩体抬动的情况。无条件同时灌注需要对被串孔进行封堵，就灌浆孔进行继续灌浆，也可以直接跳过被串孔，等到凝固后再对其进行灌注。浆液本身的析水特性使得其在完成水土搅拌混合后，会产生收缩，引发部分桩体顶部凹陷的情况，在旋喷桩施工结束后，将顶部凿除一部分，使用混凝土来对凹陷位置进行填补。

4 结语

在水库大坝除险加固工程中，灌浆施工技术有着非常明显的优势，在保证有效灌浆的基础上，对存在的隐患和问题进行解决，实现除险加固的标准化，将水库大坝的功能和作用充分发挥出来，保障水库大坝使用安全的前提下，延长其使用寿命。