東林水庫大壩應急除險加固方法探索

劉喜才

（吉林省水利水電勘測設計研究院，吉林長春130012）

1 工程概況

東林水庫位于吉林省圖們市石硯鎮上游東林溝，壩址距石硯造紙廠6 km。水庫庫容576×104m3，壩體為瀝青心墻堆石壩。工程竣工驗收后，存在滲漏問題。據水庫管理人員監測，壩體滲漏逐年增長，2001年，水庫年滲漏量約118×104m3，約占庫容量1/5，被列為吉林省險庫之首。物探資料表明，大壩整體共有9處漏水點，其中漏失最嚴重地帶為涵洞頂端，樁號0+069～0+081段，是壩體的中心位置。長期觀測發現，涵洞兩側溢水點有大顆粒（最大顆粒5 mm）隨明流帶出，并伴有一些可見的瀝青顆粒流出，說明該處瀝青心墻損壞嚴重，經分析認定，此處是整個大壩變形漏失最嚴重的部位。經精密測試，發現該部位壩體向下游變形位移25 cm。

2 壩體滲漏變形原因分析

（1）瀝青混凝土防滲主墻太薄（厚度20～25 cm），在庫水壓力下，瀝青混凝土變形開裂，形成滲漏通道。

（2）瀝青混凝土防護殼（漿砌石防護殼，厚度15～25 cm）施工質量差，沒有起到防護加固的作用，在水擠壓下，防滲主墻發生變形破壞。

（3）防滲心墻兩側堆石壩體由于碾壓不夠密實，水庫中水浪直接沖刷主墻，久而久之墻被破壞。

（4）防滲瀝青心墻施工質量差，或瀝青中混有雜質，造成一些滲漏隱患。

3 施工方案

由于壩體變形和多處嚴重滲漏，單一采用靜壓灌漿難以解決問題。為盡快徹底消除隱患，經吉林省水利廳、有關水利部門專家和本單位技術人員研究決定，在距離心墻上游側1.25 m處先布置一排靜壓灌漿孔，目的是提高心墻的強度，降低高噴施工造成的壩體內負壓，初步消除壩體滲漏隱患。在距離心墻上游側1.75～2.25 m處呈扇面形布置一排高壓定向擺噴孔，形成地下防滲擋水墻，其中兩端高噴孔都分別與心墻以高噴灌漿形式相連接，從而形成一道地下封閉式擋水墻，能較好地達到防滲目的。其施工布置見圖1。

4 施工措施

4.1 靜壓灌漿

圖1 大壩心墻搶險孔灌漿平面布置示意圖Fig.1 Arrangement of grouting holes on dam core wall

靜壓灌漿按三序孔進行，采用循環鉆灌漿法，即邊鉆邊灌漿。用水泥設置5 m長的孔口管，作為封閉孔口之用，并起到提高注漿預壓力的作用，待凝72 h以上，然后自上而下鉆一段灌漿一段，直到結束。鉆孔孔數13個，孔距1.0～1.5 m不等，鉆孔段長2～4 m。施工采用泥漿護壁，灌漿壓力第一段0.04 MPa，第二段0.10 MPa，第三段0.15 MPa，第四段0.20 MPa，第五段及以下各段0.30 MPa。

4.2 高壓定向擺噴灌漿

（1）造孔孔徑?130 mm，鉆進采用肋骨鉆頭，泥漿護壁，泥漿配制比重1.15～1.3，粘度20～30 s。膠體率80%～95%，含沙量＜10%，失水量25～30 mL/30 min，pH值為8～10。

（2）定向灌漿擺噴孔共13個，單排孔，孔距1.30 m，技術參數見表1。

5 施工中的問題分析

（1）由于壩體是堆石壩，砂礫石層不穩定，造孔（孔深最深42.5 m）在不下套管的情況下，?130 mm一徑到底難度大，技術人員根據地層特性，在現場配制適合該地層的泥漿，效果好，解決了塌孔問題。

（2）高噴施工中由于水氣合流的沖擊作用，壩體多處冒漿。為解決這一問題，向水泥漿中加入3%～5%的塑性膨潤土（或粘土）增加粘度，降低流動性，既節省了材料消耗，又克服了漏漿的問題，并且，經過水泥凝結體的強度試驗，檢查結果表明，加入膨潤土水泥凝結體的強度都達到了質量要求。

6 質量綜合評價

6.1 質量檢查

高噴灌漿結束后，根據要求打2個檢查孔取樣進行強度試驗，其水泥凝結體的抗壓強度都在6.3 MPa以上，完全達到質量要求。

6.2 壩體滲漏綜合評價

表1 高壓定向擺噴參數表Table 1:Parameters of high pressure directional swing jet grouting

（1）距心墻下游2.00 m處水位觀測孔觀測結果：在庫水位高程153 m時，高噴孔施工前觀測孔水位高程為137.5 m，高噴灌漿結束后，水位觀測孔水位高程為134.2 m，水位下降3.3 m，高噴板墻防滲效果明顯。

（2）對壩后坡涵洞輸水道兩側溢水孔水量的觀測，三角堰水量由原來41.5 mm下降到31 mm，水位下降了10.5 mm。經過計算，漏失水量減少32%。

7 結語

（1）以高壓擺噴為主、靜壓灌漿為輔的綜合處理方法，既控制住了壩體的進一步變形，也基本消除了垮壩的隱患。

（2）采用高壓噴射灌漿技術對東林水庫漏失、變形最為嚴重的壩體區進行灌漿處理，解決了用普通灌漿工藝無法解決的難題，也達到了較好的防滲效果。

（3）施工距離心墻較近，既要保證心墻安全，又要達到防滲除險的目的，這具有一定的風險性，為今后該領域的理論性研究提供了參考依據。

（4）高噴形成的防滲墻不僅起到了防滲作用，也加強了該壩體區域內的強度，消除了該處心墻變形的趨勢。

（5）該項施工技術適用范圍廣，具有推廣價值。■