淺析土壩壩體劈裂灌漿技術

羅永鋒+李蔚林

在近年參加對多座病險水庫土壩壩體防滲加固工程中，通過應用土壩壩體劈裂灌漿技術，取得了較好的效果，為使此項技術得到廣泛應用及發展，現試將劈裂灌漿技術作如下膚淺的剖析：

一、劈裂灌漿概述

依據機理：1.沿土壩軸線小主應力面可劈開壩體；2.能量的調整、轉換；3.漿、壩互壓；4. 濕陷作用；5.泥漿對壩體充填；6.泥漿的固結和壓密。共同驗證：劈裂灌漿通過灌漿壓力和壩體的濕陷變形，原有的土壩體裂縫充分開裂，使已出現的弱應力區和強應力區之間應力的應變互相傳遞轉換，打破原壩體內部應力的不平衡，建立新的應力平衡。隨灌、隨劈裂隨充填，縫開漿到、料滿。隨著復灌次數增加，多次充填擠壓，使漿體和原壩體得到擠壓密實，形成防滲能力較高的帷幕體，因而達到充填壩體隱患和構造防滲帷幕的目的。

二、劈裂灌漿設計要點

（一）適用范圍：（1）壩體浸潤線較高，壩后坡存在大面積濕潤或有管涌、流土破壞現象。（2）壩體輔土過厚，施工碾壓不突、土質疏松、存在架空現象。（3）壩體出現不均勻沉陷的橫向裂縫，較弱帶、適水沙層或較多的蟻穴獸洞等隱患。

（二）灌漿孔的設計

（1）布孔位置：一般沿壩軸線偏上游單排布孔，對重要的壩或壩體普遍碾壓不實，土料混夾有風化塊石，存在架空隱患，可雙排或三排布孔。

（2）分序鉆孔：每排孔序數宜分為二序。

（3）孔深、孔徑：孔深多至壩底深入其基巖弱風化層0.5—1米，斜率控制在1.5%以內，孔徑采用5—10厘米為宜。

（4）終孔距離：終孔距離視孔深孔位而定，河槽段孔深15米左右時，可采用3—6米，在岸坡段宜適用1.5—3m孔距。

（5）排距：需雙排或多排孔，排距0.5—1.5米。

（三）壩體灌漿控制壓力的確定，灌漿壓力一般指孔口的壓力值，即灌漿時限制的最大壓力，灌漿壓力的設計是一個比較復雜的問題，與壩型、壩高、壩體質量、灌漿部位、漿液濃度及灌漿泵量的大小等因素有關，可根據《土石壩養護修理規程》提出的孔口壓力值不超過24.5Kpa的灌漿壓力上限值綜合數值。

（四）防滲泥墻厚度，一般為5—20㎝

（五）灌漿期，復灌次數及復灌時間間隔

一般孔要求灌漿5次以上，兩次灌漿間隔應大于5天。

三、劈裂灌漿施工工藝

結合相關規范要求及實際施工工藝，總結如下：

1.鉆孔：按設計圖紙布好孔位，用京探100型液壓鉆機造孔，硬打孔口管2-3米，鉆孔要求鉛直，分序鉆進，先疏后密。造孔采用稀泥漿護壁鉆進，不得用清水循環鉆進。

2.制漿：采用高速攪漿機濕法制漿，隨測泥漿密度，滿足設計要求.其密度1.2—1.7g/㎝3， 先稀后濃，封孔時達到1.7g/㎝3。

3.灌漿：“稀漿開路、濃漿灌注、分序施灌、先疏后密、少灌多復、控制漿量”。孔底灌漿、全孔灌注是劈裂灌漿保證壩體安全及灌漿質量的重要環節，具體工藝為：將注漿管下到離鉆孔底部0.5—1.0m，泥漿由射漿管噴出，孔口設置一道或多道止漿設施，以便漿液從孔底壓入壩體，以期達到壩體下劈上不劈目的。開始用稀漿，經過3—5分鐘后再逐步加大泥漿濃度；在灌漿中，應采用“少灌多復”的方式輪灌，每孔每次平均灌漿量以孔深計，每米每次孔控制在0.5—1m3，各灌段灌入漿量的計算，可以各種比重的泥漿每立方米中含的干土料由表可查得，由此可得出應灌入的泥漿量。

4、終灌、封孔：直觀上要以飽、滿、實為度，具體標準是：

①連續復灌三次不再吃漿。

②壩頂連續三次冒漿，或連續三次超過控制壓力、位移和裂縫寬度達到控制（寬度控制在1—3cm以內）。

③每孔灌漿次數和灌漿量達到或超過設計數量

封孔一般用稠漿（1.6—1.7 g/cm3）封孔。在終灌后，將孔內清水抽出，然后注入稠漿，最后表面用土夯實。

四、劈裂灌漿的質量控制

劈裂灌漿屬隱蔽工程，很多業主對該工程施工不是很了解，難以對施工企業嚴加監督，導致灌漿質量參差不齊，有的甚至出現一些新的病害。結合近年參加的一些工程施工及相關資料，總結以下幾點：

1、泥漿質量必須達標：土料選擇在《土壩壩體灌漿技術規范》中有明確要求，重要的工程作專業的土料及漿液的土工試驗檢測，野外作業時把握的要點是：土料濕潤時，用刀切，切面非常光滑，刀刃有粘滯阻力，濕土手能搓成0.5-1.5毫米的土條，長度不短于手掌，手持一端不致于斷裂，種植土須揭盡，土料溶后，高速攪拌均勻，可作一些簡單的檢測，如含沙率、失水率、成漿率等簡易試驗。制漿時要濕法高速機械制漿，泥漿過14目篩，過濾篩時可用人力來回振蕩泥漿，促使泥漿順利過篩，若結合灌漿消滅白蟻，在漿液中可摻入少量滅蟻藥（五氯酚鈉或敵白電蟲），藥劑在水中的含量為0.1%—0.2%。

2、灌漿壓力控制：灌漿壓力不超過設計允許值，劈裂灌漿開始時慢慢加壓，壓力表指針慢慢轉向高處，到一定值時，指針會在此搖擺，大約1分鐘左右，指針會突然下降，即壩體被劈開了。劈開前的孔口壓力可大于設計允許值，但維持時間不能超過2—3分鐘，否則可能發生壩體位移、滑坡、抬動等，影響壩體安全。劈開后的孔口壓力值，一般都很低，有的壩質量差，還會出現負值。

3、控制進漿流量：進漿流量不要大于80L/min，即使出現負壓值，也不要超過此量。宜賓縣喜捷風吹寺水庫就出現此種情況，說明此壩質量差，采取限流量，加大漿液密度，復灌間隔時間加長到10—15天等措施保證了壩體安全及灌漿質量，工程質量滿足設計要求。

4、控制灌入量：達到設計灌入量后即可結束該段灌漿，若因某種需要中途暫停灌注，以后可繼續再灌。

5、出現問題的處理

①當壩面出現縱向裂縫后，應分析縫的原因，濕陷縫，可繼續灌漿。劈裂縫，加強觀測，裂縫寬度（1—2cm）時，立即停灌，待基本閉合后再灌；當壩面出現橫縫時，立即停灌開挖檢查，可以用粘土回填夯實后繼續灌漿。如裂縫較深，可用稠漿灌注裂縫。

②壩頂和壩坡冒漿，應立即停灌，挖開冒漿口，用粘土回填夯實，鉆孔周圍冒漿，可用壓砂處理后，繼續灌漿，如白蟻洞冒漿，應在冒漿口壓砂堵塞洞口，再繼續灌漿，水下壩坡或土壩與其他建筑物接觸帶冒漿，可用稠漿間歇灌注，

③灌漿前期，若出現相鄰孔串漿，在確認對壩體安全無影響可用木塞堵住串漿孔，繼續灌漿。當在后期，發現鄰孔串漿，證明已形成連續泥墻，可低壓限流同時續灌，培厚泥墻厚度。

④壩坡隆起，立即停灌，如確認不是與滑坡有關的隆起待停灌間歇5—10天后，可用稠漿、低壓限流等手段繼續灌漿。

只要結合相關規范要求，嚴格、認真地執行好以上四點，土壩壩體劈裂灌漿工程的質量就能確保。endprint