病險(xiǎn)水庫(kù)處理中斜孔帷幕灌漿的應(yīng)用

艾青山

摘 要：依照實(shí)際的水庫(kù)防滲治理經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行分析，在防止?jié)B漏的治理工作中，僅僅采用垂直帷幕灌漿的方式無法真正的消除滲漏病險(xiǎn)，在治理效果上也不十分理想。而采用斜孔帷幕灌漿的方式對(duì)病險(xiǎn)水庫(kù)進(jìn)行治理，通過實(shí)踐應(yīng)用結(jié)果分析，其在防滲治理中具有較為理想的效果以及作用，可以達(dá)到預(yù)期的治理目的，同時(shí)也在水庫(kù)的治理以及病險(xiǎn)的排除中積累了一定的經(jīng)驗(yàn)，尤其在壩肩以及壩基的處理中，斜孔帷幕灌漿都取得了良好的效果。

關(guān)鍵詞：帷幕灌漿；斜孔；病險(xiǎn)；水庫(kù)

病險(xiǎn)水庫(kù)的治理一直是我國(guó)水利部門所關(guān)注的重點(diǎn)問題，一般針對(duì)病險(xiǎn)水庫(kù)可以采用的加固處理方式很多，但是需要因地制宜，采用最佳的手段才能取得最好的效果。其中帷幕灌漿是適應(yīng)最多的防滲加固手段，而在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，斜孔帷幕灌漿相比較于垂直帷幕灌漿具有更大的優(yōu)勢(shì)，下面便針對(duì)斜孔帷幕灌漿的實(shí)際應(yīng)用展開討論。

20世紀(jì)以來，帷幕灌漿一直是水工建筑物地基防滲處理的主要手段，對(duì)保證水工建筑物的安全運(yùn)行起著重要作用。而在帷幕灌漿中，依照鉆孔方式的不同，又可以分為垂直帷幕灌漿以及斜孔帷幕灌漿，依照實(shí)際的施工情況不同，可以選擇不同的灌漿方式，用以更好的解決水庫(kù)出現(xiàn)的病險(xiǎn)問題。

1 施工方法

1.1 鉆孔與測(cè)斜：采用小口徑地質(zhì)回轉(zhuǎn)鉆機(jī)，金鋼石鉆頭鉆孔，開孔前用“兩點(diǎn)法”地錨固定，用角度尺和地質(zhì)羅盤校正鉆機(jī)立軸。第1段灌漿結(jié)束后進(jìn)行孔口管埋設(shè)，埋入基巖深度2m，孔口管采用φ73mm的無縫鋼管。鉆孔測(cè)斜選用KXP-Ⅰ型測(cè)斜儀，一般每10m測(cè)1次。

1.2 鉆孔沖洗與簡(jiǎn)易壓水：采用高壓水脈動(dòng)沖洗，沖洗時(shí)間不少于30min，回清水10min。灌漿前均進(jìn)行簡(jiǎn)易壓水試驗(yàn)，壓水壓力1.0MPa。

1.3 制漿與檢測(cè)：采用集中制漿，分部位供漿，漿液經(jīng)濕磨機(jī)串聯(lián)磨制后送入攪拌桶，外加劑為UNF-5型高效減水劑，摻量7%。漿液濃度采用標(biāo)準(zhǔn)漏斗粘度計(jì)檢測(cè)，要求漏斗粘度小于30s；細(xì)度主要采用沉降法，用激光粒度儀校核，要求每10t水泥檢測(cè)1次。

1.4 自動(dòng)記錄：灌漿記錄全部采用自動(dòng)記錄儀。

1.5 灌漿壓力控制：在施工過程中為了避免抬動(dòng)破壞，建立了注入率與最大灌漿壓力的關(guān)系。

2 實(shí)際問題

某水庫(kù)的左壩肩出現(xiàn)滲漏病險(xiǎn)，兩次對(duì)其進(jìn)行處理，首次使用帷幕灌漿的方式進(jìn)行治理，滲漏量明顯下降，減少55%，第二次采用了固結(jié)灌漿的方式進(jìn)行處理，滲漏處的滲漏量相比較處理前再次下降50.5%，左壩肩的滲漏量明顯降低。當(dāng)前，該水庫(kù)的滲漏區(qū)域主要集中在右壩肩側(cè)面，左壩基斷層破碎帶以及河床壩基也存在滲漏病險(xiǎn)，這些問題嚴(yán)重影響了該水庫(kù)的使用，亟待解決。

壩體出現(xiàn)繞滲的原因主要可以從兩方面進(jìn)行分析：首先人為因素可以引發(fā)壩體結(jié)構(gòu)出現(xiàn)破壞，即巖體表層發(fā)生破碎，由此引發(fā)滲漏，由于前壩坡的面板插入右壩肩的深度在1.5米左右，價(jià)值右壩肩處具有范圍較廣的淺層破碎帶，因而壩體結(jié)構(gòu)中具有節(jié)理裂隙，這種情況下，面板周邊縫必然會(huì)發(fā)生滲漏，而右壩肩的側(cè)面三角地帶也會(huì)發(fā)生滲漏現(xiàn)象。其次，地質(zhì)結(jié)構(gòu)問題也會(huì)引發(fā)壩體發(fā)生滲漏。根據(jù)分析，右壩肩存在壓性斷裂，而掩體會(huì)受到兩組張性結(jié)構(gòu)的控制，便會(huì)在壩體上出現(xiàn)節(jié)理裂隙，且其發(fā)育特征為順河流方向，經(jīng)過勘查發(fā)現(xiàn)，其裂隙密度約為5條/m，密度最高的地方可以達(dá)到8條，而傾角范圍在75°至85°之間，巖體便會(huì)被這些裂隙分割成為條形的六面體，若裂隙密度高的部位，巖體會(huì)呈現(xiàn)出碎塊狀態(tài)，在該部位，最大滲漏量經(jīng)過測(cè)量得到確切數(shù)值，即0.12m3/s，而在壩基處測(cè)出的滲漏量最大可以達(dá)到0.06m3/s，合計(jì)壩體滲漏量最大可以達(dá)到0.18m3/s，而巖石也會(huì)吸收相當(dāng)?shù)乃浚湮始s為0.01%至1.0%。

3 壩肩防滲設(shè)計(jì)

經(jīng)過勘探以及初步設(shè)計(jì)，若是針對(duì)該水庫(kù)進(jìn)行帷幕灌漿處理可以解決其滲漏問題，但是若是采用垂直帷幕灌漿，只能針對(duì)巖體垂直面發(fā)生的滲流問題進(jìn)行解決，而無法解決防滲面板同壩肩之間的繞滲問題，由于三角帶約為2206.71m2，垂直帷幕灌漿無法在這一范圍中形成完整的帷幕，因而其繞滲問題無法通過垂直帷幕灌漿解決，僅僅能夠減少部分表層巖石裂隙出現(xiàn)的滲漏，將右壩肩的繞滲相對(duì)延長(zhǎng)，無法從本質(zhì)上解決水庫(kù)發(fā)生的滲漏問題，所以在該次設(shè)計(jì)中采用了斜孔帷幕灌漿的方式予以解決。

3.1 左壩肩防滲設(shè)計(jì)

依照當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)資料，在該水庫(kù)的左壩肩存在斷層，其下部的斷層并沒有在之前的防滲處理中得到解決。因此在本次的治理中針對(duì)其左壩肩存在的斷層進(jìn)行了有效的處理，在上游同壩肩巖體進(jìn)行交接處適當(dāng)高程處，布置1號(hào)至7號(hào)七個(gè)灌漿孔，設(shè)計(jì)其孔間夾角為5°04″，而壩體的前坡同垂直面夾角35°32″，保證孔深范圍18.2米至50米，整體進(jìn)尺達(dá)200.9米，孔深控制儀穿過斷層5米為基準(zhǔn)。經(jīng)過灌漿后對(duì)其進(jìn)行有效控制。

3.2 右壩肩防滲帷幕設(shè)計(jì)

由于水庫(kù)淤積高程在2507m，故下部帷幕布置與左壩肩布置相同，即在上游壩面右周邊縫2507m高程處，呈輻射狀布置7個(gè)孔（8號(hào)孔-14號(hào)孔），前壩坡與垂直面總的夾角為35°32″，孔間夾角為5°04″，孔深17.5～57.2m、總進(jìn)尺194.0m，孔深按穿過斷層深入弱透水層后5.0m控制。高程2507m以上分兩個(gè)區(qū)間布置鉆灌孔，在高程2507～2525m間，布置10個(gè)孔（17號(hào)孔-26號(hào)孔），孔距2m，孔深為穿過相對(duì)不透水層后4m控制，孔深23～28m，總進(jìn)尺258m，鉆孔與水平夾角為20°，同時(shí)向下游傾斜5°。在高程2525～2537m間，布置4個(gè)孔（26號(hào)孔-30號(hào)孔），孔距3m布置，孔深為穿過相對(duì)不透水層后4m控制，孔深均為28m，總進(jìn)尺112m。鉆孔與水平夾角為20°，同時(shí)向下游傾斜5°。

4 結(jié)束語

通過采用斜孔灌漿的方式對(duì)滲漏部位予以處理，將結(jié)果同垂直帷幕灌漿處理后的方式予以比較，從孔數(shù)上分析可以看出：若使用垂直孔，那么在設(shè)計(jì)中需要孔數(shù)為20，并且鉆孔灌注的總深度為880米，而斜孔帷幕灌漿設(shè)計(jì)斜孔為30個(gè)，總深度僅為765米，在鉆灌長(zhǎng)度上縮短了13.1%。

從作用上分析，在防滲中斜孔帷幕灌漿可以起到三方面作用，首先可以將壩肩以及右岸坡的側(cè)面三角樓面進(jìn)行完全性的封閉，從而將壩肩繞滲量有效降低，也解決了右壩肩出現(xiàn)的巖石裂隙以及面板處出現(xiàn)的邊縫繞滲的問題；其次通過垂直于主河道繼續(xù)擰灌漿，即在前趾板處的帷幕灌漿，對(duì)于河道滲漏可以有效的予以消除，而河道滲漏是壩基滲漏的根本原因，解決了該類問題便從根本上阻隔壩基滲漏病險(xiǎn)；最后在右壩肩進(jìn)行水平帷幕灌漿孔的設(shè)置，可以消除由于巖體存在斷層而出現(xiàn)的的橫穿于左壩肩處的集中滲漏病險(xiǎn)。

該水庫(kù)的治理主要采用了斜孔灌漿的方式，在進(jìn)行病險(xiǎn)的排除后對(duì)其處理結(jié)果進(jìn)行綜合分析，可以看出水庫(kù)的防滲性能得到了大大提高，工程合格率達(dá)到100%。其繞滲問題得到了有效改善，整體滲漏量?jī)H僅為13.7萬立方，同期相比下降80%。因而可以證明帷幕灌漿中采用斜孔的方式對(duì)于滲漏病險(xiǎn)的治理效果更為明顯，不但可以達(dá)到防滲漏的目的，同時(shí)針對(duì)一些病險(xiǎn)水庫(kù)處理的技術(shù)性難題提出了一條新的思路，并積累了相應(yīng)的經(jīng)驗(yàn)。

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