李國勝

（山西鐵龍水利水電工程有限公司，山西 太原 030045）

1 工程概況

后灣水庫屬海河流域，是濁漳西源的控制性工程，是一座以防洪為主，兼顧農(nóng)業(yè)灌溉和水產(chǎn)養(yǎng)殖的多年調(diào)節(jié)水庫。1958年水庫建成蓄水后，臺(tái)地下游邊緣和臺(tái)地壩坡腳處出現(xiàn)滲水。1982年在壩后臺(tái)地邊緣開挖排水減壓井后，滲水現(xiàn)象消失，形成了集中滲流。壩后集中滲流主要為壩基基巖和左壩肩臺(tái)地基巖較大裂隙形成滲漏通道所致，部分為壩基粗粒土、左壩肩砂層導(dǎo)致的壩體滲流水。

2 工程設(shè)計(jì)

根據(jù)后灣水庫地質(zhì)勘查資料，結(jié)合除險(xiǎn)加固前的土壩防滲加固措施，設(shè)計(jì)采用壩基及左岸臺(tái)地進(jìn)行帷幕灌漿處理，對壩體與壩基接觸部分采用高壓定噴灌漿處理，并在壩下游坡腳處增設(shè)反濾層的設(shè)計(jì)方案。對壩基進(jìn)行帷幕灌漿處理，主要解決壩基及黃土臺(tái)地滲漏問題；對壩體與壩基接觸部分采取高壓定噴灌漿處理，主要解決黏土質(zhì)砂、卵石混合土造成的接觸沖刷問題。

帷幕灌漿和高噴灌漿處于同一軸線，帷幕灌漿為兩排布置，排距、孔距均為2 m。

3 施工工藝

3.1 帷幕灌漿施工工藝

鉆孔采用回轉(zhuǎn)式地質(zhì)鉆機(jī)。在進(jìn)行大壩壩體土鉆進(jìn)時(shí)，采用鋼片鉆頭，并向孔內(nèi)注入少量1.3 g/cm3黏土漿再鉆進(jìn)，壩體鉆孔結(jié)束后應(yīng)下護(hù)壁套管。在進(jìn)行基巖鉆進(jìn)時(shí)，使用金剛石或硬質(zhì)合金鉆頭鉆進(jìn)，孔徑94 mm，用泥漿泵的脈沖壓力對孔壁及地層中的裂隙同時(shí)進(jìn)行沖洗，并將鉆孔產(chǎn)生的巖粉不間斷地用循環(huán)水?dāng)y帶出孔口；灌漿孔（段）在灌漿前采用壓力水進(jìn)行裂隙沖洗，直到回水潔凈為止；裂隙沖洗完成后自上而下分段進(jìn)行壓水試驗(yàn)，壓力值為灌漿段所用壓力的80%，且不大于1 MPa。

灌漿是施工中最關(guān)鍵的技術(shù)，具體操作如下：

第一，壩基帷幕灌漿按分序加密的原則進(jìn)行。先灌下游排，再灌上游排，排內(nèi)分3序施工，先鉆灌Ⅰ序孔，再鉆灌Ⅱ序孔，最后鉆灌Ⅲ序孔，單孔采用自上而下式分段灌漿法。

第二，泥漿泵的技術(shù)性能與所灌注的漿液類型、濃度相適應(yīng)。額定工作壓力應(yīng)大于灌漿壓力1.5倍，壓力波動(dòng)范圍宜小于灌漿壓力的20%，排漿量能滿足灌漿最大注入率的要求。

第三，灌漿采用循環(huán)式自上而下分段灌漿，第一段長3 m，以下段長5 m，最大不超過8 m，初始灌漿壓力應(yīng)為0.3 MPa，以下各段按設(shè)計(jì)壓力進(jìn)行。

第四，各段灌漿時(shí)灌漿管必須深入灌漿端底部，且管口距離孔底不得大于50 cm。

第五，帷幕灌漿孔各灌漿段均應(yīng)按技術(shù)要求進(jìn)行，對特殊地層灌漿段應(yīng)采取相應(yīng)的施工技術(shù)措施。

第六，灌漿應(yīng)盡快達(dá)到設(shè)計(jì)壓力，但對于注入率較大或易于抬動(dòng)的部位應(yīng)分級升壓。

第七，灌漿漿液應(yīng)由稀至濃逐級變換。帷幕灌漿漿液水灰比可采用 5∶1，3∶1，2∶1，1∶1，0.8∶1，0.6∶1，0.5∶1七個(gè)比級。

第八，灌漿段在最大設(shè)計(jì)壓力下，當(dāng)注入率不大于0.4 L/min時(shí)，繼續(xù)灌注60 min；當(dāng)注入率不大于1 L/min時(shí)，繼續(xù)灌注90 min，可結(jié)束灌漿。

每個(gè)帷幕灌漿孔全孔灌漿結(jié)束后會(huì)同監(jiān)理部門及時(shí)進(jìn)行驗(yàn)收，驗(yàn)收合格的灌漿孔方能進(jìn)行封孔。封孔時(shí)采用分段灌漿封孔法；未進(jìn)行灌漿的孔段也應(yīng)進(jìn)行封孔處理，土體中封孔可用黏土球分層夯填密實(shí)。

帷幕灌漿工程質(zhì)量以檢查孔壓水試驗(yàn)成果為主，結(jié)合施工記錄、成果資料和檢驗(yàn)測試資料，進(jìn)行綜合評定。依據(jù)后灣水庫除險(xiǎn)加固工程帷幕灌漿的透水率分析，灌漿前簡易壓水各孔段平均透水率為5.7 Lu，帷幕灌漿質(zhì)量檢查孔壓水試驗(yàn)各孔段平均透水率為1.3 Lu，本次帷幕灌漿施工達(dá)到了防滲設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

3.2 高噴灌漿施工方法

3.2.1 高噴防滲墻施工

高壓噴射注漿是利用鉆機(jī)引孔把帶有噴嘴的注漿管鉆進(jìn)至土層預(yù)定深度后，以高壓設(shè)備使?jié){液或水成為20~40 MPa的高壓射流從噴嘴中噴射出來，沖擊破壞土體，同時(shí)鉆桿以一定的速度逐漸向上提升，將漿液與土粒強(qiáng)制攪拌混合，漿液凝固后，在土中形成固結(jié)體。本工程采用設(shè)計(jì)的高壓定噴施工方法，高噴灌漿漿液為純水泥漿，水泥采用普通硅酸鹽水泥。

3.2.2 鉆進(jìn)

第一，高噴防滲帷幕墻施工。首先在設(shè)計(jì)的孔位上造孔，分2序次進(jìn)行，第Ⅰ序孔初凝后（達(dá)到3 d以上），才可進(jìn)行第Ⅱ序孔的施工。

第二，高噴帷幕墻鉆孔采用直徑127 mm合金鉆頭鉆進(jìn)，開孔口徑130 mm。

第三，采用1.3 g/cm3泥漿沖洗液護(hù)壁鉆進(jìn)，泥漿材料選擇當(dāng)?shù)仞ね?，并摻合堿粉鉆進(jìn)，當(dāng)?shù)仞ね敛缓细窦床捎门驖櫷林瞥赡酀{鉆進(jìn)。

第四，鉆進(jìn)施工中采用高噴形成防滲帷幕板墻最適合的地層為土層、砂層、礫石層及卵石層，但對于直徑200 mm以上的漂石、塊石，會(huì)影響其防滲質(zhì)量。少量的漂石、塊石在高噴中依據(jù)位移袱裹的原理進(jìn)行處理，但存在大量塊石的地段應(yīng)及時(shí)處理。

此外，鉆進(jìn)過程中要確保鉆孔鉛直，孔斜小于1.0%。為確保鉆孔孔斜在規(guī)定范圍內(nèi)，鉆孔沿軸線偏差在10 cm以內(nèi)，左右偏差不得大于2 cm。

3.2.3 噴漿成墻

臺(tái)車就位時(shí)，首先要保證高噴臺(tái)車下噴射管口和鉆孔同一軸心，且必須經(jīng)水平儀整平。臺(tái)車就位后，檢查水、氣、漿管路，然后試噴，各項(xiàng)指標(biāo)正常后，開始下噴射管。

下噴射管前要在地面上進(jìn)行低壓射水試驗(yàn)，檢查噴嘴是否暢通。下管過程中，為防止泥沙堵塞噴嘴，應(yīng)用膠布保護(hù)水和氣嘴。

靜壓噴漿結(jié)束后，由于漿液沉淀作用，須向孔內(nèi)注入漿液，將其回填飽滿。在黏土或淤泥層內(nèi)噴射時(shí)，不得將冒漿進(jìn)行回灌。

3.2.4 施工完成后的質(zhì)量檢驗(yàn)

高噴灌漿的質(zhì)量檢驗(yàn)可采取開挖檢查、鉆去巖芯、貫入試驗(yàn)、載荷試驗(yàn)以及注水試驗(yàn)等方法進(jìn)行，根據(jù)本工程的實(shí)際情況，采用圍井注水試驗(yàn)。

經(jīng)圍井檢查，高噴防滲墻第一分部透水率為7.29×10-7cm/s，第二分部透水率為 3.09×10-7cm/s，滿足設(shè)計(jì)防滲要求。

4 大壩防滲處理效果

經(jīng)過大壩防滲處理，取得了明顯的效果：

根據(jù)2004年的滲流量實(shí)測資料，下游壩腳年平均滲流量為0.004 3 m3/s，排水減壓井年平均滲流量為0.006 8 m3/s，合計(jì)年平均滲流量0.011 1 m3/s（平均庫水位918.43 m）。

2004—2008年的平均滲流量為0.008 7 m3/s（最高庫水位919.59 m，最低庫水位916.73 m）。

2009年7月24日大壩防滲灌漿完工，同年10月16日觀測滲流量為0.003 4 m3/s（庫水位916.25 m）。

2009年10月25日，將大壩下游離原排水減壓井10 m的魚池回填，經(jīng)過12月11日和18日兩次人工測量，以及12月21日的自動(dòng)測報(bào)系統(tǒng)觀測，滲流量均為0.002 2 m3/s（庫水位916.15 m）。

如不考慮庫水位和魚池補(bǔ)給等因素，把2004年的年平均滲流量與灌漿后的較小滲流量比較，灌漿后的滲流量減少80%，比2004—2008年的平均值減少61%，說明大壩防滲效果明顯，滲流量減小值約為61%~80%。

防滲處理之前，大壩下游壩坡腳排水棱體樁號0＋233處有一集中滲流點(diǎn)，現(xiàn)已消失。

5 結(jié)語

經(jīng)過帷幕灌漿及高噴灌漿，后灣水庫大壩下游壩腳滲流量減少了61%~80%，說明這種通過帷幕灌漿處理大壩基巖，高噴灌漿處理土壩壩體與基巖接觸帶的病險(xiǎn)水庫滲漏處理方案是可行的，而且取得了很好的效果。