曾 斌

（廣東省清遠(yuǎn)市水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)院有限公司 廣東 清遠(yuǎn) 511518）

劈裂灌漿是根據(jù)壩體應(yīng)力分布的規(guī)律，用一定的灌漿壓力，將壩體沿壩軸線方向劈裂，同時(shí)維持較大的吸漿量，灌入合適的漿液，使其充填、穿透灌漿周圍的疏松土體，堵塞漏洞、裂縫等，從而在壩軸線附近形成從下到上縱向連續(xù)的防滲粘土墻以堵截滲漏。同時(shí)，通過漿壩互壓和濕陷使壩體內(nèi)部應(yīng)力重新分布，提高壩體滲透穩(wěn)定性及壩體變形穩(wěn)定性。

1 工程概況

放牛洞水庫位于佛岡縣石角鎮(zhèn)北部，該水庫是以防洪、灌溉為主，調(diào)節(jié)發(fā)電和供水為輔的綜合性水利工程。該水庫始建于1972年，1978年竣工，大壩為均質(zhì)土壩，最大壩高41.0m，壩長136.0m，總庫容為1724萬m3，為中型水庫。壩體采用“水墜法”填土施工，填土為粘土質(zhì)砂、粘土質(zhì)礫、粉土質(zhì)砂，以粘土質(zhì)砂為主，呈灰黃色、棕黃色，主要含中細(xì)粒砂，次為粘粒和粉粒，局部夾少量強(qiáng)風(fēng)化花崗巖巖塊，可塑性差。除險(xiǎn)加固勘察時(shí)，在填土層做注水試驗(yàn)14次，滲透系數(shù) 1.39×10-3cm/s～2.00×10-4cm/s，滲透系數(shù)平均值4.11×10-4cm/s，透水性屬中等～弱透水層。下伏巖層為全風(fēng)化花崗巖，主要含粗砂，透水性較強(qiáng)，滲透系數(shù)在10-3cm/s以上，屬中等透水層。由于土壩壩體及下伏全風(fēng)化花崗巖層的滲透系數(shù)較大，影響壩體的滲透穩(wěn)定及安全，本次除險(xiǎn)加固對(duì)壩體及下伏全風(fēng)化花崗巖層進(jìn)行劈裂灌漿，以達(dá)到加固防滲的作用。

2 劈裂灌漿設(shè)計(jì)及施工

劈裂灌漿在水庫低水位期進(jìn)行，以加速泥漿固結(jié)，保證土壩安全。

2.1 施工工藝流程

劈裂灌漿分兩序鉆灌，第一序孔距8.0m，第二序孔距4.0m，先灌河床壩段，后灌左、右壩肩段。第一序干打鉆進(jìn)造孔（間距8.0m）→孔底注漿，全孔灌注（孔深不大于20m，每次灌入量不大于0.5t/m；孔深大于20m，每次灌入量不大于0.3t/m）→間歇5d～7d復(fù)灌→壩頂出現(xiàn)縱向劈裂裂縫并冒漿→冒漿孔結(jié)束灌漿，起拔注漿管→第二序干打鉆進(jìn)造孔（終孔間距4.0m）→間歇5d～7d復(fù)灌→壩頂出現(xiàn)縱向劈裂裂縫，連續(xù)3次在劈裂裂縫冒漿→結(jié)束灌漿。

2.2 灌漿材料

壩體灌漿主要材料為粉質(zhì)粘土，摻入15%的普通硅酸鹽水泥，使?jié){液易于固結(jié)和有較好的防滲作用。

灌漿土料要求：塑性指數(shù)8%～15%，粘粒含量25%～30%，粉粒含量30%～50%，砂粒含量10%～20%，有機(jī)質(zhì)含量＜2%，可溶鹽含量＜8%。

漿液的物理力學(xué)指標(biāo)：容重1.3g/cm3～1.6g/cm3，粘度 20s～50s，穩(wěn)定性0.1g/cm3～0.15g/cm3；膠體率＞70%；失水量10cm3/min～30cm3/min。

2.3 灌漿設(shè)計(jì)

劈裂灌漿采用單排布孔，分兩次序施工，終孔距為4m。采用孔底注漿，全孔灌注的方式進(jìn)行。設(shè)計(jì)泥墻厚度為5cm～20cm，泥墻設(shè)計(jì)干容量一年后為1.4g/cm3～1.6g/cm3。最大允許灌漿壓力不大于0.2MPa。每孔每次灌漿量每米孔深控制在0.5m3～1.0m3，每孔灌漿次數(shù)在5次以上。

2.4 灌漿施工

2.4.1 造孔

按設(shè)計(jì)要求布孔，造孔按兩次序進(jìn)行，孔徑取108mm。造孔保證鉛直，偏斜不得大于孔深的2%。用干法造孔，不得用清水循環(huán)鉆進(jìn)。

2.4.2 制漿

采用專業(yè)機(jī)械制漿，攪拌成漿，通過過濾篩清除大顆粒和雜物。灌漿前再通過35的過濾篩，漿液的各項(xiàng)指標(biāo)按設(shè)計(jì)要求控制。

2.4.3 灌漿

劈裂灌漿先灌河槽段，后灌岸坡段，劈裂灌漿采用孔底注漿全孔灌注的方法。灌漿開始先用稀漿，經(jīng)過3min～5min后再加大泥漿稠度。當(dāng)孔口壓力下降和注漿管出現(xiàn)負(fù)壓時(shí)，加大漿液稠度，漿液的容量應(yīng)按技術(shù)要求控制。在灌漿中，先對(duì)第一孔序輪灌，采用“少灌多復(fù)”的方法，待第一孔序灌漿結(jié)束后，再進(jìn)行第二序孔。每孔灌漿次數(shù)不少于5次。

灌漿綜合控制是保證灌漿期間壩體安全和灌漿質(zhì)量的重要措施，包括灌漿量控制、灌漿壓力控制、橫向水平位移控制、裂縫開縫寬度控制等。主要措施如下：兩次灌漿間隔時(shí)間不少于5d；孔口壓力控制在設(shè)計(jì)最大允許灌漿壓力以內(nèi)；在灌漿時(shí)，壩頂上下游兩壩肩處橫向水平位移量控制在3cm以內(nèi)，要求在停灌后能基本復(fù)原；劈裂灌漿盡量推遲和限制壩面出現(xiàn)裂縫，裂縫限制寬度一般控制在3cm以內(nèi)，要求在停灌后壩體裂縫能基本閉合。

表1 壩體劈裂灌漿完成情況匯總表

表2 劈裂灌漿檢查孔注水試驗(yàn)成果表

2.4.4 灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)和封孔

當(dāng)漿液升至孔口，經(jīng)連續(xù)復(fù)灌3次不再吃漿時(shí)，即可終止灌漿。當(dāng)每孔灌完后，可將注漿管拔出，注滿容重大于1.5g/cm3的稠漿。如果漿面下降，可繼續(xù)灌注稠漿，直至漿面升至壩頂不再下降為止。

3 施工完成情況

本次工程的灌漿施工于2007年10月開工，2008年2月完工。在壩軸線布置一排共28個(gè)劈裂灌漿孔，分2序施工?？傔M(jìn)尺788.51m，灌入土料（干容重）226.26t，摻入水泥 39.93t，單位孔深干料灌入量0.34。完成劈裂灌漿后的檢查孔3個(gè)，注水試驗(yàn)15段，在壩軸線開挖檢查探坑2個(gè)，坑長5.0m、寬1.5m、深3.0m。劈裂灌漿完成情況匯總表見表1。

4 灌漿效果檢測(cè)分析

4.1 探坑檢查

2008年4月～5月在大壩灌漿防滲軸線部位挖了兩個(gè)檢查坑，坑長3m，寬1.5m，深3.0m，坑底漿脈連續(xù)均勻。1#坑底漿脈總寬13cm；2#坑底漿脈3條，總寬8.5cm，靠上游、中間、靠下游的漿脈寬分別為2cm、1.5cm和5cm。該壩灌入量較大，正常情況下，壩頂5.0m以下的泥墻厚度會(huì)更厚，因此，漿脈厚度滿足《土壩壩體灌漿技術(shù)規(guī)范》（SD266-88）5cm～20cm的設(shè)計(jì)要求。

4.2 鉆孔注水試驗(yàn)

劈裂灌漿完成后，在劈裂灌漿軸線布置了3個(gè)檢查孔，3個(gè)檢查孔中的壩體填土分段進(jìn)行了注水試驗(yàn)，壩頂以下0～5m滲透系數(shù)的平均值為9.6×10-5cm/s；壩頂5m以下的滲透系數(shù)為 3.29×10-5cm/s～7.44×10-5cm/s，平均值為4.8×10-5cm/s。灌漿前壩頂以下0～5m注水試驗(yàn)滲透系數(shù)的平均值為1.0×10-3cm/s，壩頂5m以下滲透系數(shù)在 2.52×10-4cm/s～7.39×10-4cm/s，滲透系數(shù)平均值k=4.19×10-4cm/s，透水性屬中等～弱透水層。因此，灌漿后壩體防滲軸線處的滲透系數(shù)已顯著的降低。劈裂灌漿檢查孔注水試驗(yàn)成果表見表2。

4.3 灌漿前后土工試驗(yàn)對(duì)比

在3個(gè)檢查孔中共取土樣15個(gè)，灌漿前室內(nèi)土工試驗(yàn)中的干密度平均值為1.50g/cm3，灌漿后室內(nèi)土工試驗(yàn)中的干密度平均值為1.68g/cm3，滿足《土壩壩體灌漿技術(shù)規(guī)范》（SD266-88） 中 灌 漿 一 年 以 后 應(yīng) 為1.4g/cm3～1.6g/cm3的要求。

4.4 高水位考驗(yàn)滲水量基本消失

灌漿后2008年6月～7月，庫水位接近正常蓄水位運(yùn)行，壩體的浸潤線驟然降低，大壩壩腳滲水基本消失。

5 結(jié)論

針對(duì)放牛洞水庫均質(zhì)土壩壩體填土疏松，壩體滲透性強(qiáng)的特點(diǎn)，采用劈裂灌漿技術(shù)，經(jīng)過多次反復(fù)劈裂充填、間歇，壩體相應(yīng)出現(xiàn)劈裂、回彈后，在壩軸線附近形成了從下到上縱向連續(xù)的防滲墻。從灌漿前后的滲透系數(shù)比較及高水位運(yùn)行觀測(cè)比較，劈裂灌漿后壩體由下至上均有了較好的防滲性能，本次灌漿取得了較顯著的防滲效果。陜西水利

[1]白永年，關(guān)德斌，王洪恩等.土壩壩體劈裂灌漿技術(shù).北京：水利電力出版社，1987.

[2]土壩壩體灌漿技術(shù)規(guī)范(SD266-88).北京：中國水利水電出版社，1988.

[3]白永年等.中國堤壩防滲加固新技術(shù).北京：中國水利水電出版社，2001.