淺談帷幕灌漿在哈期黑水庫除險加固工程中的應用

石屏縣水利水電勘測設計隊

摘要：本文對帷幕灌漿在石屏縣哈期黑水庫除險加固工程中的應用進行探討和分析。土石壩壩基可采用帷幕灌漿進行防滲處理，帷幕灌漿施工質量可以通過檢查孔的壓水試驗及測壓管資料得以驗證，只要選擇合適的灌漿材料及合理的技術參數，嚴格控制施工工序，灌漿質量是有保證的，灌漿處理的效果比較明顯。

關鍵詞：帷幕灌漿；水庫除險加固工程；應用

一、前言

哈期黑水庫屬于珠江流域南盤江水系坡龍河上，壩址以上徑流面積0.60km2，主河道長1.038km，河道平均坡降133.6‰，流域平均寬度0.63km，形狀系數0.603。水庫壩址以上多年平均年徑流量為13.0萬m3。流域地勢呈南北向，東高西高，南高北低，庫區為侵蝕構造中山河谷地貌，土壤以灰黃色粘土為主，徑流區植被較好，無水土流失現象。

石屏縣哈期黑水庫除險加固工程為小（2）型水庫工程，攔河壩為均質土壩，除險加固后壩軸線與老壩軸線一致，壩軸線呈直線布置，壩頂全長74m，壩頂高程為1970.0m，壩頂寬5.0m，最大壩高為16.5m。

哈期黑水庫始建于1994年，大壩最大壩高16.5m，壩頂長74m，寬4～4.8m，壩頂高程1970.0m，上游壩坡為1：2.25，下游壩坡為1：2.0。哈期黑水庫在工程建設期，由于受歷史條件及當時施工技術和施工條件的限制，工程質量得不到保證。水庫建成至今，一直帶病運行。近年來投入巨額資金對病險水庫進行維修加固，使其發揮應有的工程效益。

二、壩體、壩基病害分析及防滲處理意見

1、病害分析

哈期黑水庫的建設初期，由于無完整的勘測設計資料，加上歷史原因，施工技術落后以及施工機械缺乏，土料填層厚過大，致使壩體填筑質量差，密實度差，造成壩頂和壩坡變形，凸凹不平。由于體土碾壓質量較差，在庫水滲透動水壓力作用下，孔隙不斷加大，造成部分壩體土透水率較大（K=1.6×10-3～6.5×10-3cm/s），而壩體與壩基接觸帶滲漏主要在填筑壩體時未設截水墻，故在庫水滲透力作用下造成了壩腳左壩肩結合部接觸帶滲漏（潮濕面積為84.0m2，并浸水量達0.25 L/s）；嚴重影響壩體穩定和安全。

2、處理意見

經鉆孔勘探水文地質試驗及室外滲透試驗得知，壩體均為中等透水層（K=6.9×10-3～6.5×10-4cm/s），壩基土和兩岸坡積層透水性中等（K=2.8×10-3～6.5×10-3cm/s），壩基及壩肩在一定深度透水性相對較大（q= 53.88～57.58Lu），因此，對壩體、壩基及壩肩需進行防滲處理。本次推薦防滲方案為壩體、壩肩、壩基土及壩基基巖均采用帷幕灌漿處理。

三、壩基帷幕灌漿的設計與施工

1、帷幕灌漿設計

根據哈期黑水庫的病害情況以及壩基滲漏條件，對壩體、壩肩、壩基土及壩基基巖均采用帷幕灌漿處理。兩壩肩繞滲終點是根據兩壩肩滲漏情況分析確定，其長度分別為左與向左壩肩方向延伸10m，右右方向延伸10.00m。壩段帷幕深度是根據帷幕深入相對不透水層（與帷幕防滲標準相等）以下5m。帷幕灌漿孔沿壩軸線向上游布置，灌漿孔均為單排孔，孔距為2.0m。河谷底和壩基防滲底界按透水率q≤10Lu控制，壩體土按透水率K≤1.0×10-5cm/s控制。

帷幕厚度根據中華人民共和國行業標準《碾壓式土石壩設計規范》SL 274—2001式（6.2.12）進行計算。

帷幕厚度T=H/J

式中：

H——最大設計水頭，m；

J——帷幕的允許水力坡降。

設計帷幕厚度根據《大壩基礎灌漿》式3—5進行計算。

設計帷幕厚度T'=1.1D

式中：

D——帷幕灌漿孔孔距，2m。

允許水力坡降取為10，灌漿段最大設計水頭為15m，因此T=H/J=15/10=1.5m<設計帷幕厚度T'=2.2m

滿足設計要求。

2、帷幕灌漿施工程序及方法

左、右壩肩和壩段采用帷幕灌漿防滲處理，灌漿軸線布置于壩軸線上游，按單排孔布置，孔距2.0m。其施工順序是：測量布置孔位→鉆機就位→鉆灌漿孔→沖洗鉆孔→壓（注）水試驗→灌漿→后壓（注）水→結束封孔。

（1）造孔

造孔一般采用干打、干鉆取土法，或先打入外套，再用鉆具加小水量在套管內清掃，一般掃至離套管下檔以上0.5 m。當遇到較大的碎塊石套管無法打進時，用合金鉆頭進行低速.小水量鉆進，鉆穿碎塊石后，提干孔內積水，套管及時跟進，避免水大量進人壩體。心墻與壩基接觸部分土質由于受地下水影響，一般較軟，而設計要求套管離心墻底部0.3—0.5 m，進行接觸段灌漿，因此，在接觸段造孔時，往往受鉆進時水壓力影響，使心墻受到破壞，從而影響灌漿效果。當套管下至離接觸面一定距離后，用小一檔口徑的套管下至接觸面，然后進行接觸段造孔，灌漿段長達到后，把外套管硬打至離心墻底部0.3—0.5 m，拔掉內套管，下灌漿管路進行灌漿。上述方法，避免套管在鉆進時受鉆桿敲打而松動，影響止漿效果。

（2）帷幕灌漿

灌漿材料：壩體土灌注水泥粘土漿，基巖灌注純水泥漿。施工程序和方法：先Ⅰ序，再Ⅱ序，后Ⅲ序，自上而下分段灌漿法逐序加密進行施工。采用2臺100或150型鉆機配合灌漿機械自上而下進行施灌，按三序進行并逐序加密的方法進行。灌漿一般控制在正常結束時水泥灌入量達到設計要求的擴散半徑即可。不同水庫的地質條件千差萬別，最好在施工初期，進行不同灌漿壓力試驗，選擇合理的灌漿壓力。在灌漿施工中，若發生串、冒漿應降低壓力，加濃漿液表面封堵的間歇灌漿措施處理。若發生事故灌漿中斷時，必須采取措施沖洗灌漿孔，不能及時沖洗時，在復漿時要認真掃孔，仍采用中斷前的水灰比，若吸漿量同前可繼續施灌，否則必須掃孔后重灌。

（3）壓注水試驗

灌漿質量檢查采用鉆檢查孔，做壓水試驗。檢查孔的數量為總孔數的10%，一個單元工程內至少應布置一個檢查孔。壓水試驗應在該部位灌漿結束后14天見進行。

四、結論

防滲處理有許多種處理方法，但是在目前經實踐證明，帷幕灌漿施工在防滲處理中最為廣泛應用，特別是在我縣中小型水庫除險加固工程中，經過多個工程的實踐，灌漿技術更為成熟。只要選擇合適的灌漿材料及合理的技術參數，嚴格控制施工工序，灌漿質量是有保證的，灌漿處理的效果比較明顯。