壩體充填灌漿與壩基帷幕灌漿聯(lián)合處理技術(shù)——莆田大溪水庫除險(xiǎn)加固實(shí)例

林建陽

(莆田市水利水電勘測設(shè)計(jì)院，福建 莆田 351100)

1 工程概況

大溪水庫位于莆田市涵江區(qū)莊邊鎮(zhèn)大汾村雙溪干流龍澗溪支流上，壩址以上控制流域面積8 km2，是一座集灌溉、供水、發(fā)電、防洪等綜合效益的小(1)型水利工程。水庫樞紐工程由攔河壩、壩內(nèi)放水建筑物、溢流堰、輸水建筑物等組成，攔河壩壩型為漿砌石單曲拱壩，最大壩高31.9 m，壩頂弦長51.14 m，壩頂中心角106°，壩底厚度14.6 m。

本文針對大壩壩身存在大面積漏水及左右岸壩端滲漏問題，提出了壩體充填灌漿與壩基帷幕灌漿相結(jié)合的防滲處理方案。以下就防滲處理在大壩中的應(yīng)用進(jìn)行分析及總結(jié)，以供參考。

2 大壩安全評價(jià)及壩基穩(wěn)定性分析

2.1 大壩安全評價(jià)

2008年5 月，莆田市水利局主持召開了大壩安全鑒定會(huì)議，鑒定書認(rèn)為大溪水庫大壩存在較嚴(yán)重的工程質(zhì)量問題，安全隱患多，大壩壩身呈大面積漏水，防滲效果差，而且兩岸壩肩斷層強(qiáng)風(fēng)化破碎帶未進(jìn)行處理，滿庫時(shí)，兩岸與壩肩接觸部位會(huì)出現(xiàn)裂隙滲水現(xiàn)象，認(rèn)為滲流性態(tài)安全定為C級，評價(jià)大溪水庫為三類壩。

2.2 壩基穩(wěn)定性分析

根據(jù)工程地質(zhì)勘察報(bào)告，壩址出露地層除第四系覆蓋層外，均為晚侏羅系南園組(J3n)地層，主要巖石為凝灰熔巖。大壩壩基座落在弱風(fēng)化巖層上，工程竣工后曾存在不同程度的地基巖體滲透問題。大壩曾在1995年、1998年水庫除險(xiǎn)加固時(shí)，對壩身及左右壩端與山坡體接觸處的巖基采用接觸灌漿處理，但并未進(jìn)行帷幕灌漿，目前水庫滿庫時(shí)，左右壩端與山坡體接觸處仍出現(xiàn)裂隙滲水現(xiàn)象，說明大壩基礎(chǔ)存在滲漏現(xiàn)象;2008年12月，右岸滲漏觀測流量為0.015 m3/s，不能達(dá)到設(shè)計(jì)和施工規(guī)范要求，建議進(jìn)行帷幕灌漿處理。

3 大壩防滲加固設(shè)計(jì)方案

3.1 壩體加固

針對大壩壩身存在大面積漏水現(xiàn)象，在大壩上游壩面高程113.0 m以上布置充填灌漿孔，壩體防滲補(bǔ)強(qiáng)采用“剔縫、灌漿”的方法。首先，清理壩體上下游壩面的雜物，進(jìn)行剔縫，剔縫深度為6 cm以上，剔縫寬度≥3 cm，剔縫后，用M 10水泥砂漿勾縫，上游勾凸縫，凸縫高出壩面2 cm，下游勾平縫，勾縫強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，在大壩上游壩面高程113.0 m以上布置充填灌漿孔，進(jìn)行橫向灌漿，孔矩按200 cm×200 cm布置，孔徑為50 mm，鉆孔深度為灌注點(diǎn)壩體厚度的一半。

3.2 壩基加固

由于左右壩端與山坡體接觸處仍出現(xiàn)裂隙滲水現(xiàn)象，設(shè)計(jì)采用帷幕灌漿進(jìn)行處理，在大壩壩端布置帷幕灌漿孔，帷幕灌漿孔沿壩頂中心軸線在樁號0+000～0+026.2，0+061.05～0+087.3段進(jìn)行帷幕灌漿孔布置，終孔間距2 m，鉆孔深度應(yīng)穿透軟弱夾層，深入不透水基巖3.5 m，帷幕灌漿孔徑為75 mm，灌漿總孔數(shù)為42孔，總進(jìn)尺1 024 m。

3.3 充填灌漿

可提高壩體的整體性和抗風(fēng)浪淘刷的能力，達(dá)到充填補(bǔ)強(qiáng)的目的，而帷幕灌漿可提高壩基整體的防滲漏能力及強(qiáng)度，共同組成了大壩的整體防滲體系。

4 施工工藝及技術(shù)要點(diǎn)

4.1 主要施工機(jī)械

1)鉆機(jī):150型地質(zhì)鉆機(jī)

2)高壓灌漿泵:XPB—90B型，最大工作壓力40 MPa，額定流量90 L/min;

3)制漿機(jī):270L臥室自動(dòng)配料制漿機(jī);

4)空氣壓縮機(jī):VY—9/7—a型，容積流量9 m3/min;

5)灌漿機(jī):BW250/50三缸單作用灌漿機(jī)。

本研究還發(fā)現(xiàn)，采用加味定喘湯聯(lián)合抗癆藥物治療2個(gè)月后，患者的痰菌轉(zhuǎn)陰率達(dá)到64.29%，明顯高于常規(guī)抗癆藥物治療者的52.38%。這一結(jié)果提示，加味定喘湯有助于殺滅或抑制結(jié)核桿菌，這與方中黃芩、黃柏、半夏等中藥的抑菌作用有關(guān)。

4.2 帷幕灌漿施工

4.2.1 鉆孔

本工程帷幕灌漿位于上游壩腳前1 m處，沿上游壩腳線布置，左右岸壩肩延伸5～6 m，最大鉆灌孔深度為31.4 m，成單排布置，間距1.5 m，分序施工。帷幕灌漿孔的開孔孔位與設(shè)計(jì)位置的偏差≤10 cm，鉆機(jī)安裝應(yīng)平整穩(wěn)固，鉆孔時(shí)必須保證孔向準(zhǔn)確。

表1 帷幕孔孔底偏差值

4.2.2 壓水試驗(yàn)

帷幕灌漿孔在灌漿前宜采用壓力水進(jìn)行裂隙沖洗，直至回水清凈時(shí)止。沖洗壓力可為灌漿壓力的80%，該值若＞1 MPa時(shí)，采用1 MPa。帷幕灌漿采用自上而下分段灌漿法時(shí)，先導(dǎo)孔應(yīng)自上而下分段進(jìn)行壓水試驗(yàn)，各次序灌漿孔的各灌漿段在灌漿前宜進(jìn)行簡易壓水。壓水試驗(yàn)應(yīng)在裂隙沖洗后進(jìn)行，采用五點(diǎn)法或單點(diǎn)法。

4.2.3 灌漿過程變漿原則

1)當(dāng)壓力不變，注入率減少;注入率不變，壓力升高時(shí)不得進(jìn)行變漿。

2)當(dāng)某級漿液注入量達(dá)到300 L以上，或灌注時(shí)間已達(dá)30 min，而壓力和流量均無改變或變化不大時(shí)，應(yīng)改濃一級水灰比。

4)當(dāng)壓力降低，流量升高且此比及漿液已灌注300 L;時(shí)可以開始變漿。

4.2.4 灌漿

1)灌漿順序:先注外圈，后注內(nèi)圈，同一圈由下而上施做;

2)灌漿速度:當(dāng)鉆孔涌水量≥50 L/min時(shí)，注入速度為80～150 L/min;當(dāng)涌水量≤50 L/min時(shí)，注入速度為 35～80 L/min;

3)灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn):全部注漿孔注漿完成后，在主要出水點(diǎn)附近設(shè)至少5個(gè)檢查孔，測孔內(nèi)涌水量，要求一般地段＜0.4 L/min，且一處涌水量＜10 L/min;或進(jìn)行壓水試驗(yàn)，在0.75 MPa壓力下，吸水率＜2 L/min。

4.3 充填灌漿施工

4.3.1 灌漿材料

灌漿采用純水泥漿，水泥標(biāo)號采用425#普通硅酸鹽水泥，水泥細(xì)度要求通過80 μm方孔，篩余量小于5%，一序孔灌注水灰比為0.6∶1的水泥漿，二序孔可灌注1∶1和0.6∶1兩個(gè)比級的水泥漿;灌漿壓力采用0.2～0.3 MPa。

4.3.2 灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)

在一次灌漿注入量為0，灌漿壓力為0.2～0.3 MPa的情況下即可結(jié)束灌漿。

5 施工中應(yīng)注意的事項(xiàng)

1)灌漿鉆孔的方向、深度都要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行;需要裝設(shè)孔口管時(shí)，孔口管的裝設(shè)應(yīng)牢固、密實(shí)。

2)帷幕灌漿壓力、灌漿濃度等各項(xiàng)施工參數(shù)對灌漿防滲的實(shí)施及效果有著較大的影響，因此施工前，應(yīng)對施工機(jī)械、制漿材料進(jìn)行嚴(yán)格的監(jiān)控。

3)灌漿時(shí)如發(fā)生堵管時(shí)，應(yīng)先打開孔口泄?jié){閥，再關(guān)閉孔口進(jìn)漿閥，然后停機(jī)，查找原因，迅速進(jìn)行處理。

4)同孔灌漿施工一般不間斷，如果出現(xiàn)間斷，施工時(shí)要與前段搭接0.5 m。如前段已經(jīng)初凝，應(yīng)重新鉆孔再下官，防止出現(xiàn)斷樁。

6 結(jié)語

大溪水庫主要存在壩身及壩基滲漏問題，采用壩體充填灌漿與壩基帷幕灌漿相結(jié)合的防滲方法，取得了良好的效果。此方法具有技術(shù)成熟、施工方便、防滲效果明顯等特點(diǎn)，可供類似工程參考和借鑒。

[1] 中國水利水電基礎(chǔ)工程局.DL/T5148—2001水工建筑物水泥灌漿施工技術(shù)規(guī)范[S].北京:中國電力出版社，2001.