水庫大壩灌漿施工及防滲加固處理方案

陸朝城

（貴州省從江縣水利局，貴州 從江 557400）

1 工程實例

某水庫樞紐工程由大壩、泄洪表孔和放水鋼閘組成，大壩為漿砌石重力墻式干砌石壩，最大壩高25.2m，壩頂長49m，壩頂寬5.2m。上游壩坡1：0.1，下游坡為1：0.625。壩體上游為頂寬2m，底寬4.5 的漿砌石重力墻，下游面為厚1m的漿砌石壩殼，在上游重力墻與下游壩殼之間上部16.5m 為干砌毛石、砂礫石填隙，壩體底8.7m 為漿砌石。壩頂和壩上游分別為0.3m 和0.2m 厚的混凝土防滲面板。壩體內(nèi)的毛石砌體填筑松散，孔隙較大，透水性強。滲透系數(shù)k=2～10cm/s，孔隙率=15%～25%。壩基和左壩肩為強風(fēng)化花崗巖，右壩肩表層為10m 厚的殘坡積土，中部為1～4m 厚的全風(fēng)化花崗巖，底部為強風(fēng)化花崗巖。由于右壩肩松散破碎層和壩基在大壩施工時未進(jìn)行專門地基處理，右壩肩在水庫高水位運行時滲漏嚴(yán)重，壩基也存在一定的滲漏現(xiàn)象。

2 水庫大壩灌漿技術(shù)

該工程共布置了67個壩體固結(jié)灌漿孔（0#～66#）和34個帷幕灌漿孔（67#～100#)。由于在基巖及坡積土中的帷幕灌漿技術(shù)相對比較成熟，有技術(shù)規(guī)范可以遵循，故本文著重對干砌毛石壩體固結(jié)灌漿進(jìn)行探討。

2.1 灌漿孔布置

在壩頂沿壩軸線方向布置兩排灌漿孔，第一排孔距大壩上游面3.2m，距第一排孔下游2m布置第二排孔，孔間距2m，梅花形布置。第一排孔編號從 0#～33#，0～27# 孔位于大壩頂，28#～33#孔位于右壩肩。第二排孔編號從34#～66#，34#～60# 位于壩頂，61#～66# 孔位于右壩肩，孔深最大15.5m。

2.2 灌漿方法

灌漿采取Ⅲ次序分次加密，第一批間距8m，然后分批加密。壩體灌漿采用自上而下分段循環(huán)鉆灌法，分段長度2m。

2.3 灌漿材料

漿液：壩體內(nèi)采用水泥砂漿灌注固結(jié)。水泥砂漿配酸鹽水泥，水泥標(biāo)號為425#。灌漿用砂：選用中細(xì)砂，含泥量不大于5%。水：拌和用水符合飲用水標(biāo)準(zhǔn)。外加劑：施工時根據(jù)灌漿試驗加入速凝劑、減水劑等，均以水溶液狀態(tài)加入，最優(yōu)摻量通過試驗確定，用量不大于干料重量的4%。

2.4 灌漿壓力

灌漿壓力按表1 控制，以不使灌漿層頂及下游壩殼發(fā)生變位或壩體漿砌石不被掀動為原則；且孔口壓力小于0.05MPa。

2.5 灌漿結(jié)束條件

2.5.1 灌至不吸漿或最終吸漿量小于1.5L/min，再延續(xù)30min 即可結(jié)束灌漿。

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2.5.2 不論壓力多大，只要灌入干料達(dá)到2t/m 即可結(jié)束該段灌漿。全孔灌漿結(jié)束后要及時封孔，封孔用水泥砂漿。

2.6 質(zhì)量檢查

灌漿結(jié)束（28d）后應(yīng)在基本孔之間鉆檢查孔，孔數(shù)為基本孔數(shù)的5%，孔深不小于灌漿孔深度。要求灌漿后砌體孔隙率不大于10%，結(jié)石體強度不低于M7.5 水泥砂漿強度。

3 灌漿施工現(xiàn)場試驗及設(shè)計調(diào)整

由于灌漿工程的不確定因素較多，必須通過灌漿試驗最終確定設(shè)計參數(shù)，尤其是在干砌石壩體中固結(jié)灌漿技術(shù)無規(guī)范可循，為了探索鉆孔灌漿的方法、確定灌漿材料、灌漿壓力、灌漿結(jié)束條件等，現(xiàn)場灌漿試驗尤為重要。該工程規(guī)模雖然較小，但灌漿種類較多，分為壩體堆石固結(jié)灌漿、壩基巖石帷幕灌漿、右壩肩坡積土帷幕灌漿，設(shè)計灌注漿液有水泥砂漿、純水泥漿、水泥粘土漿多種漿液，該工程灌漿試驗結(jié)合灌漿施工在各部位分區(qū)進(jìn)行。壩基巖石的帷幕灌漿和右壩肩坡積土層帷幕灌漿由于技術(shù)比較成熟，各打2個試驗孔進(jìn)行鉆灌試驗。

壩體固結(jié)灌漿在壩體中部偏左側(cè)共打3個試驗孔，第一排相鄰2 孔，在第二排與其相鄰再打一孔，總進(jìn)尺46.5m。采用循環(huán)鉆灌法，自上而下分段鉆灌，分段長度1～2m。灌漿材料首先采用原設(shè)計的水泥砂漿，在孔上部尤其是孔口部位由于有大的孔洞存在，灌注漿液時不起壓，但水泥砂漿在該段灌注的可灌性和可控性均較好。在孔的中下部，由于堆石體較密實、孔隙內(nèi)砂礫含量較大，水泥砂漿的可灌性差，改用水泥漿灌注吃漿量又太大，難以控制，后改用摻入粉煤灰的水泥漿和水泥砂漿進(jìn)行灌注試驗，其可控性和可灌性取得了較好的效果。

根據(jù)試驗結(jié)果對灌漿材料配比進(jìn)行了調(diào)整，在漿液中加入了適量的粉煤灰。對粉煤灰的要求：采用Ⅲ級以上的干排細(xì)灰，細(xì)度要求不低于水泥，燒失量宜小于8%，SO3 含量宜小于3%，摻量為水泥用量的30%～100%。

4 水庫大壩防滲加固處理措施

特點壩體上游的漿砌石重力墻體型較為單薄，經(jīng)驗算，其抗滑和抗傾安全系數(shù)及斷面強度均不滿足規(guī)范要求，由于壩基未設(shè)防滲帷幕，大壩整體抗滑也不穩(wěn)定。經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟比較后，確定了大壩加固的處理方案為：

4.1 對壩體內(nèi)重力墻后的干砌毛石進(jìn)行固結(jié)灌漿處理，以增大漿砌石墻斷面尺寸，提高墻身強度和墻體穩(wěn)定性。

4.2 對壩基巖石和右壩肩坡積土進(jìn)行帷幕灌漿，解決繞壩滲漏和壩基滲漏問題，并減小基底揚壓力，提高壩體抗滑穩(wěn)定性。

5 干砌石壩灌漿施工工藝

5.1 鉆孔灌漿方法

壩基帷幕灌漿，采用了一次成孔，從下而上分段灌注的鉆灌方法，分段長度5～6m。壩肩坡積土層灌漿采用循環(huán)鉆灌法，自上而下分段鉆灌，分段長度2～3m。壩體固結(jié)灌漿采用自上而下分段循環(huán)鉆灌法，分段長度1～2m。鉆孔時從鉆桿和孔口注水，使鉆孔處于充水狀態(tài)，保證鉆具正常工作。

5.2 灌漿材料

根據(jù)灌漿試驗結(jié)果，對壩體固結(jié)灌漿，在不同部位分別采用了不同的灌注材料。在水泥砂漿及水泥漿中摻入粉煤灰，對提高灌漿的可慣性和可控性方面均起到了較好的作用。按照排序、孔序及孔深，依次采用了水泥砂漿、水泥粉煤灰砂漿、水泥粉煤灰漿、水泥漿。在第一排孔、工序孔及孔的上部多采用較稠的水泥砂漿和水泥粉煤灰砂漿，而在后序孔及孔的底部多采用流動性強的水泥粉煤灰漿和水泥漿。壩肩坡積土灌漿，通過調(diào)整水泥粘土漿的稠度及水泥、粘土用量，較好的控制了灌入量。

5.3 灌漿壓力

灌漿壓力是影響漿液擴散能力和灌漿質(zhì)量的主要因素，灌漿壓力大不僅會浪費材料，而且可能對壩殼造成抬動破壞，但灌漿壓力過小，則漿液擴散的范圍小，結(jié)石體不連續(xù)、不密實。根據(jù)堆石壩體灌漿的特點，按照排序、孔序、孔深以及不同的灌漿部位選擇不同的灌漿壓力，壓力為 0.05～1.2MPa。

5.4 灌漿結(jié)束條件

灌漿的結(jié)束條件，結(jié)合毛石堆砌體壩的特點，按總量控制的原則，確定了單位長度的平均干料耗量，先期孔、段采用較大的干料耗量，后期孔、段采用較小的干料耗量，而且先期孔段以干料耗量為主要控制結(jié)束指標(biāo)，而后期孔段主要采用規(guī)定壓力下吸漿量持續(xù)小于規(guī)定值作為灌漿結(jié)束控制條件。在帷幕灌漿孔中也以規(guī)定壓力下吸漿量持續(xù)小于規(guī)定值作為灌漿結(jié)束條件。

5.5 安全措施

根據(jù)灌漿或壓水注入率嚴(yán)格控制升壓速度其使用壓力一般不得超過設(shè)計壓力。灌漿過程增強對下游壩殼和上游墻體的觀測，發(fā)現(xiàn)情況及時停止灌漿工作，確保大壩安全。

6 幾點建議

6.1 在灌漿材料中加入粉煤灰，對改善漿液性能、提高漿液的可灌性和可控性均有一定的效果，且節(jié)約了水泥用量，為粉煤灰在灌漿工程中的應(yīng)用提供了更多的實踐經(jīng)驗。

6.2 在干砌堆石壩體內(nèi)灌漿，采用自上而下分段鉆灌的方法，按照排序、孔序及孔深采用不同的灌漿材料，符合堆石壩的特點。

6.3 按孔隙率計算確定總的灌漿量，控制灌漿結(jié)束條件；以結(jié)石體強度及孔隙率標(biāo)準(zhǔn)評價灌漿效果符合砌石體加固的本質(zhì)要求。

[1]戴景春，巖溶地區(qū)中小型水庫工程的鉆孔防滲帷幕灌漿處理[J].

[2]鄒成杰,國內(nèi)外巖溶地區(qū)水庫壩址防滲帷幕設(shè)計中工程地質(zhì)問題的綜述與分析[J].