古田嶺里水庫土壩涵洞周邊高噴加固處理

盧祖貴

（福建省古田縣水利局，福建古田352200）

1 工程概況

嶺里水庫位于福建古田縣嶺里村，水庫壩址主河道長2.99 km，河道坡降69.5‰，壩址控制流域面積2.05 km2，水庫總庫容119.3萬m3，是具有防洪、灌溉、供水和發電等綜合效益的小（1）型水庫。嶺里水庫大壩為均質土壩，最大壩高26.0 m，正常蓄水位614.8 m，壩頂高程619.0 m，壩底高程593.0～598.0 m，壩底寬96.30 m，壩頂長119.20 m，壩頂寬度5.0 m，大壩基礎上游部分為土基，下游部分為巖基。

輸水涵洞位于大壩中部偏左岸，進水口底高程602.0 m，為城門型鋼筋混凝土結構，全長79 m，斷面尺寸為0.65 m×1.2 m，出水口底高程599.2 m，涵洞水力坡降為3.5%，最大輸水量為1.2 m3/s，主要為下游灌溉、人飲和發電等供水。

水庫建于1980年，1986年和1996年兩次對大壩進行劈裂灌漿加固，但效果不明顯，2002年大壩被鑒定為三類壩。為早日消除大壩安全隱患，確保大壩安全運行，經充分論證和專家會商，決定采用高壓旋噴灌漿對大壩進行防滲加固處理。

2 壩體及涵洞周邊存在的主要問題

2.1 壩體問題

嶺里水庫大壩經過近30年的運行逐步進入老化狀態，不僅存在管理嚴重落后、蟻患危害大等問題，而更為嚴重的是滲流安全問題。

（1）土壩施工質量差，局部出現接觸漏水情況，壩體存在滲漏及接觸滲漏，長期發展會形成流土、管涌等破壞。

（2）左岸壩肩凝灰熔巖風化層較厚，上部基巖較破碎，右岸接頭和背水坡滲漏，危及大壩整體穩定，壩基未進行防滲帷幕灌漿，存在較嚴重防漏滲問題。

2.2 輸水涵洞周邊問題

嶺里水庫下游緊挨著嶺里、壩頭等村莊，保護人口6000人，灌溉耕地面積250 ha，電站裝機270 kW。灌溉、供水和發電主要通過輸水涵洞引水。根據地質勘探報告及現場檢查情況分析，輸水涵洞經過30年的運行，其周邊主要存在以下問題：

（1）涵洞上部發現有規則干燥小裂隙，多處敲擊有空鼓現象，洞頂土質存在不均勻沉降，涵洞與壩體接觸處有明顯空隙，滲流嚴重。

（2）由于土壩砌筑材料較差且含砂量大，輸水涵洞與壩體無法形成整體，導致輸水涵洞周邊及下部滲漏量較大。

3 輸水涵洞周邊及底部加固方法及技術措施

根據嶺里水庫大壩除險加固施工設計要求，擬對壩體及壩基存在滲漏部位實行單管高壓旋噴灌漿加固處理，主要采用的工藝技術參數見表1。

表1 嶺里水庫高壓旋噴灌漿參數表Table 1:Parameters of the high pressure jet grouting for reha?bilitation of Gutianling earth dam

噴射介質為水泥基質漿液，使噴射管做一定角度的旋轉和提升運動，利用高壓水形成高速噴射流束，沖擊、切割、破碎地層土體，并以水泥基質漿液充填、摻混其中，形成柱形斷面板墻狀的凝結體，以提高壩體防滲能力，從而增強壩體整體性和防滲性。由于輸水涵洞處于大壩中部偏左岸，涵洞高程599.2～602.0 m，輸水涵洞周邊及底部無法全部采用原設計加固處理方案。經工程設計技術人員認真研究和探討，擬通過不同的布孔及鉆孔，在原設計高壓旋噴的基礎上，結合選用更改噴嘴方向、擺噴及定噴等灌漿方法，并采取相應的灌漿技術措施加以處理，確保涵洞周邊達到設計及規范要求。

3.1 布孔及鉆孔

布孔的合理與否是輸水涵洞周邊灌漿加固處理取得預期效果的前提。根據施工設計和相關工程的施工經驗，結合本工程涵洞寬度（0.65 m），施工中主要在距涵洞中心0.8 m處的左右兩側各布設一孔，鉆至基巖相對不透水層0.5～1.0 m處；在涵洞左右側兩孔中共布設3孔（間距為原施工設計的0.4 m），并鉆至距涵洞頂0.5 m處，鉆孔布置見圖1。

圖1 涵洞周邊鉆孔布置示意圖（單位：mm）Fig.1 Grouting holes drilled around the culvert

3.2 灌漿方法

（1）涵洞底至壩底：主要通過涵洞左右兩側鉆孔，采用定噴折接連接，如圖2所示，左右兩孔向涵洞中心線相對方向折向上游15°方向定噴連接。

圖2 涵洞下部定噴折接橫斷圖（單位：mm）Fig.2 Cross section of polyline connection in directional jet grouting under the culvert

（2）涵洞洞身部位：可采用旋噴和注漿相結合的方法。為了確保在洞身側墻能承受的壓力范圍內，漿液能充分注滿涵洞兩側空隙，根據比能值公式E＝（PQ）/（100V），可通過適當控制噴射灌漿壓力、提升速度和注漿量來控制比能值E，在不劈裂洞身側墻的情況下，達到水泥漿液注滿空隙的防滲設計要求。

（3）涵洞頂以上0.5 m部位：采用兩側孔向涵洞中心線定噴和中間三孔更改噴嘴方向相結合的方法，左右兩孔向涵洞中心線相對方向折向上游15°方向定噴連接，同時中間三孔也可在距洞頂0.5 m處更改噴嘴垂直于涵洞頂方向擺噴。通過定噴和擺噴的結合，能充分讓漿液注滿洞頂的所有空隙，達到防滲的目的。

（4）壩頂至涵洞頂以上0.5 m部位：壩頂至距涵洞頂0.5 m處按原施工設計方案，采用高壓旋噴灌漿加固處理。

3.3 技術措施

施工中不僅要選擇正確的布孔、鉆孔和正確的灌漿方法，還要對水泥、漿液和各道工序的質量進行嚴格的控制和檢查，主要應掌握以下施工技術措施和方法。

（1）必須嚴格控制鉆孔垂直度、高程和平面位置，確保鉆孔能布設在設計要求的位置是灌漿加固處理取得預期效果的關鍵，也是首要前提。

鉆機就位后，用水平尺校正機身，使鉆桿軸線垂直對準鉆孔中心位置，鉆孔過程中，每鉆3 m必須用水平尺測量一次，以確保鉆孔傾斜偏差控制在1%以內。

造孔結束后進行護壁，將鉆桿提出，下設底端用透水無紡布包扎護壁管，進行成孔護壁，護壁套管接頭用塑料密封帶連接。護壁套管下至孔底后，采用YGB液壓拔管機將套管分節拔出。

（2）配制漿液時，要確定相應水灰比的加水高度及加灰量（1.2∶1水灰比每次加入水240 kg，水泥200 kg），并在攪拌機上做好標記。配置過程中嚴格按照已標明的加水高度及加灰量進行控制，充分拌和后，用比重計對配制好的漿液密度進行測量，控制漿液密度，符合要求后方可進行送漿。

（3）下放噴射管之前，必須在地面上進行試噴，以檢查管道的暢通性及各項指標是否達到設計要求，地面試噴同時調準噴射方向及角度，試噴正常后應用膠帶把噴嘴封上，以避免入孔過程中發生噴嘴堵塞。當噴管下入設計深度后，應先進行原地靜噴噴漿，待水泥漿液返出孔口，情況正常后方可開始高壓噴射灌漿提升，并根據工程需要調節噴射壓力和灌漿量，改變噴嘴移動方向和速度，控制噴射固結體的形狀，即圓盤狀、圓柱狀、大底狀、糖葫蘆狀、大帽狀和墻壁狀。

（4）灌漿過程應經常檢測水泥漿液的進漿和回漿比重，當與設計水灰比的漿液比重誤差超過0.1時，應停止作業，重新調整漿液水灰比。若因供風、水、電中斷或拆卸注漿管不能連續噴灌時，重新進行高噴灌漿的搭接長度不應小于0.5 m，若中斷超過30 min，恢復作業時搭接長度應大于1 m。

4 工程質量檢查及評價

輸水涵洞周邊灌漿加固處理完成28 d后，采取在左右側孔與涵洞邊墻中心線上鉆孔檢查法，檢查孔自上而下分段鉆孔、取芯，進行現場靜水頭壓水試驗，同時做抗壓強度及滲透系數試驗。高噴檢查孔注水試驗成果見表2，芯樣抗壓強度范圍為1.95～7.62 MPa。

表2 高噴檢查孔注水試驗成果表Table 2:Results of water pressure test at high pressure jet grouting holes

根據表2檢查孔注水試驗成果可看出，涵洞兩側從595.0～604.5 m高程（灌漿位置涵洞高程為600.6～601.8 m），2個試驗孔現場注水滲透系數范圍為1.21×10-6～7.26×10-6cm/s,均小于1.0×10-5cm/s，多呈微透水和極微透水，滿足設計規范要求，總體防滲效果較好。

5 結語

近幾年，隨著土壩病險庫安全狀況日益受關注，越來越多的土壩病險庫得到有效高噴灌漿加固整治，但特殊位置的涵洞周邊噴灌加固卻始終不夠理想。嶺里水庫涵洞周邊噴灌時，通過精確布孔和鉆孔并結合采用各種噴射的靈活組合和調節噴嘴方向，同時注重技術參數的設置和嚴格的技術措施及工序管理，保證了涵洞周邊噴灌質量達到了土壩除險加固的規范要求。從噴灌后對工程質量檢查的結果看，嶺里水庫涵洞周邊噴灌是成功的。■

[1]陳伊清.大壩除險加固處理技術課程講義[M].

[2]陳伊清.溪西水庫右岸土壩壩基滲漏問題和防滲處理[J].資源環境與工程,2010,24(5).

[3]黃寶德.影響高噴防滲墻質量的因素及防治措施探討[J].人民長江,2010,41(5).

[4]DL/T2500-2004,水電水利工程高壓噴射灌漿技術規范

[S].中國電力出版社,2005.

[5]SL189-96,小型水利水電工程碾壓式土石壩設計導則[S].中國水利水電出版社,1997.