劈裂灌漿技術在土壩加固中的應用分析

張龍

摘 要：水利工程是利國利民的基礎工程，對于一個國家來說，優質的水利工程為國家建設、經濟建設提供了基礎動力。而在水利工程中水壩起到了關鍵作用，作為水壩中最為常見的形式，土壩展現了巨大的優勢。但隨著使用年限的增加，大部分土壩都需要進行加固施工，土壩加固技術多種多樣，而其中最為簡單的施工方式便是劈裂灌漿法。該種方式施工周期相對較短，且施工成本相對低廉，加固效果差強人意，因此得到了廣泛的推廣應用。文章主要針對劈裂灌漿法的應用機理進行了詳細的分析，以供各位同仁借鑒參考。

關鍵詞：土壩；加固；劈裂灌漿

隨著水利工程在我國基礎設施建設中的不斷完善，在國家的建設以及社會的進步中水利工程都起到了積極的推動作用，不但在農業灌溉中發揮了重要的作用，還有效調節了水資源的利用，對生活用水、工業用水等進行了合理的分配，因此國家對于水利工程施工力度也給予了調整，逐年加大施工力度。而在水利工程中，堤壩起到了基礎性的作用，目前我國使用的堤壩形式主要分為兩種，即石壩和土壩。在目前運行中的水利工程中，土壩應用相對廣泛，但其穩定性以及強度相比石壩要差一些，因此如何有效加固土壩成為了水利工程建設施工中的重點。而在土壩加固施工中，劈裂灌漿法得到了廣泛的認可，成為了目前最常用的施工方式。

1 土壩灌漿

所謂灌漿，即使用灌漿機在需要進行加固的建筑的裂縫、空隙處利用壓力灌注漿液的施工技術，所灌注漿液為依照實際需要進行配制的漿液，通過灌漿能夠有效提升建筑穩定性，以此加固建筑，提高建筑的防水性，以此提升建筑工程的整體安全性。在水利工程中，建筑、堤壩的穩定性、防水性和安全性是水利工程施工的重點，使用灌漿的方式對堤壩進行加固無疑是一種有效的手段。土壩灌漿形式一般有兩種，一種為劈裂灌漿，另一種則是填充灌漿。填充灌漿主要在壩體裂縫或者需要進行加固的部位利用漿液自重進行填充。而劈裂灌漿則需要沿壩體軸線進行劈裂，繼而依照壩體穩定需求對其進行灌漿加固，這就需要對壩體應力分布進行詳盡了解，從而在壩體內部形成防滲結構，從而對薄弱環節進行加固，從結構上提高壩體整體穩定性。

2 土壩劈裂灌漿的應用

2.1 壩體可灌性分析

土壩主要原料為土料，其斷面為梯形，作為長條形特殊建筑，在其斷面對稱軸上具有三個應力點，而其中最大的應力則是同壩體方向一致的應力。但土壩截面為鋼截面，因此在水平方向上的作用力相對較小，這是由于土壩橫斷面有限所致。因而土壩抗拉度相對較弱，在其軸線上就極易出現劈裂現象。

通過研究分析表明，對土壩進行灌漿加固時，在壓力的作用下粘土砂漿可以滲透入壩體裂縫也可以通過劈裂的方式作用于壩體。若壩體裂縫孔洞相對較大，則可以采用滲透的形式，但若直徑相對較小的孔洞則無法采用滲透的方式，因此需要采用劈裂灌漿法，依照壩體應力分布，使用合理的灌漿手段，從而提高灌注加固的效果。

2.2 漿、壩互壓作用

在土壩劈裂灌漿中，在一定范圍中對灌漿壓力進行調節能夠有效提高灌漿加固效果。例如適當提升壓力能夠使得土壩壩體中松散結構得以加固，在灌漿停止時，對孔口壓力進行降低，能夠有效提升水泥砂漿的粘結度。通過漿體互灌的方式，會有效提升壩體穩定性使得整體結構密度得以提高，以此達到提高防水性、防滲性的目的。而灌注過程中，壩體自身會產生壓力變化，即由靜止土壓轉變為被動土壓，這在施工中是十分常見的。而劈裂灌漿施工時影響灌漿壓力的原因也相對較為多元化，對這些影響因素進行控制，尤其需要注意，擴展壓力不應當超過極限壓力的1/2。由于壩體回彈現象，會出現一定程度的壓漿，在水泥砂漿的灌注階段以及灌注停止階段都會出現壩體回彈現象，而依照實際的施工經驗來看，回彈程度決定了砂漿壓實效果，回彈越明顯高，則壓實效果越好，土壩的加固效果就越佳。

2.3 泥漿的排水固結

灌漿結束后，孔口完全沒有壓力時，水泥漿柱壓力桶空隙壓力通常相等。而泥漿析水后，漿體空隙壓力會逐漸降低，直至小于水泥柱壓力。在施工中遇到這種情況，通常都是漿體從進水階段轉為排水階段。由于泥漿固結方向都是由上至下，因此下部會承載更多的壓力，因此有效提升了壩體截滲作用。在排水充分后，水泥砂漿會逐漸固結，因而使得整個壩體結構固結。在水平界面上，壩體也由外向內進行固結，整個灌漿結構中心最后才會固結成型。

2.4 灌注對壩體內部的作用

在壩體內部開辟灌漿通道后，采用泥漿進行填充，壩體內原有裂縫、洞穴同灌漿相連，在劈裂灌漿過程中，這些裂縫、洞穴都會被填充，等同于灌漿劈裂。在灌漿過程中灌注、劈裂、填充應當同時進行。隨著復灌次數不斷增加，壩體內部結構得到擠壓，因此在會同漿體帷幕一起形成防滲性、結構穩定性較高的結構，解決壩體隱患結構，形成防滲帷幕。

2.5 濕陷作用

濕陷作用的產生和壩體的質量變化和土壤性質的改變有著直接的關系，這種作用并不會對壩體產生負面的影響，同時其還能夠有效地增強壩體的強度和穩定性。通常來說濕陷作用就是因為有殘留的水分進入到壩體的內部，水分又會跟隨水泥砂漿進入到壩體當中，所以也會對壩體的性質產生一定的作用，在一定的程度上減小了應力區域的面積。濕陷作用只會在灌漿的過程當中產生，灌漿的次數越多，灌漿的壓力也就隨之增大，濕陷作用也就越明顯。但是當灌漿停止之后，濕陷作用的力度也就會快速變小。

3 工程實例分析

某水庫屬小型水庫為土心墻，土壩上下游邊坡均為1：3。最大壩高18.7m，總庫容256萬立方，庫容192萬立方，灌漿設計是在壩體軸線布1排孔，分兩次序施灌廠序孔距為6m，最終孔距3m。根據壩體隱患和表現病定態，河槽段孔深最大為20m，即達到壩體高1304.0m。岸坡段打至沖擊不進為止。河槽段漿體厚度為20cm，岸坡段以孔口壓力控制漿液先稀后稠，比重12.4-13.4kN/立方。灌漿孔口壓力，以始灌的啟開峰值為根據要求在時間允許的情況下盡量增加復灌次數。

通過對觀測記錄進行分析和總結，在施工之中孔間劈裂縫灌漿的搭接率在80%以上，局部段位能夠達到100%以上，在灌漿的時候平均水泥漿的灌注量約為2.15立方，最大單孔吃漿量為31.8立方，吃漿量大的灌漿孔說明其周圍存在較大洞穴。灌漿結束后隨機挖深3m、長3m、寬1.5m的深坑5個，深坑中劈裂縫由灌漿孔底部貫通到了堤頂裂縫最寬處，達到了30mm，漿脈清楚，漿液固結體密實。

4 結束語

隨著水利工程施工技術的不斷完善，對于原有工程的改造、加固也成為了我國水利工程施工的重點內容。土壩的使用范圍相對較廣，雖然土壩具有一定優勢，但隨著使用年限的不斷增加，很多土壩已經出現病險問題亟待予以加固。劈裂灌漿在土壩加固中的應用相對較為廣泛，這是因其可控性高，施工簡便，能夠從漿液密度、漿脈質量、裂縫擴展寬度、方向以及灌漿位置、灌漿量、灌漿壓力等方面對水利工程施工質量進行控制。另外劈裂灌漿法投資相對較小，且加固、防滲效果顯著，使用施工設備也相對簡便，因此在土壩加固工程中得到了廣泛的認可。

參考文獻

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