張鈞鋒

（寶雞市渭河攔河閘工程管理中心，陜西 寶雞721006）

陜西淤地壩建設(shè)數(shù)量居全國第一，目前建成淤地壩3.4萬座，約占全國的60%，已累計攔泥58億t，淤地6萬hm2，每年可增產(chǎn)糧食4億kg。雖然治理取得顯著成效，但生態(tài)環(huán)境依然脆弱，重治理、輕保護(hù)，治理成果保存率底，淤地壩被沖毀時有發(fā)生。陜北紅柳河流域1994年8月5～10日發(fā)生了一場約50年一遇的降雨，流域內(nèi)11座大中型淤地壩幾乎于一日內(nèi)被沖垮，3萬多座淤地壩一次水毀7 347座，其中垮掉1 590座。2007年夏天，橫山縣的一場暴雨使陳石畔流域內(nèi)淤地面積3.3 hm2以上的57座淤地壩44座被沖毀。目前全省尚有3 200座淤地壩需要除險加固。

大量垮壩的事實(shí)證明主要是工程質(zhì)量問題。淤地壩一旦沖毀，多年淤積的泥沙，將被“零存整取”地排泄到下游，造成更大的災(zāi)難和損失。提高工程質(zhì)量，延長淤地壩壽命，是目前水土保持工作的重中之重。

由于淤地壩建成時間早、設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)低、工程質(zhì)量差、壩體設(shè)施不配套、病險壩數(shù)量多，壩體填筑不密實(shí)、沉陷裂縫多，迫切需要除險加固。作為黃土高原有力水力設(shè)施，淤地壩在防治水土流失等方面發(fā)揮了獨(dú)具特色的作用。淤地壩具有預(yù)防水土流失、攔泥淤地、攔截泥沙、增加耕地面積、解決抗旱水源、攔蓄徑流以及解決山區(qū)交通不變的效果。

陜西省水利廳2021年3月3日召開2021年全省水利工作會，投資375億元助力鄉(xiāng)村振興，大力推進(jìn)新型淤地壩建設(shè)試點(diǎn)，實(shí)施病險淤地壩除險加固，建設(shè)一批水土保持科技示范園。全面推進(jìn)國家水土保持重點(diǎn)工程、坡耕地水土流失綜合治理等項(xiàng)目建設(shè)，啟動實(shí)施黃河粗泥沙集中來源區(qū)攔沙工程一期項(xiàng)目。

1 存在問題

淤地壩是黃土均質(zhì)碾壓土壩，壩身裂隙通常包括壩肩的橫向裂縫和庫區(qū)迎水坡縱向裂縫，防洪標(biāo)準(zhǔn)低，排洪能力差。據(jù)調(diào)查統(tǒng)計，達(dá)不到防洪標(biāo)準(zhǔn)的淤地壩超過半數(shù)。其次淤地壩鹽堿化是影響淤地壩利用的主要原因。庫容淤滿，無滯洪能力。工程不配套，缺少排洪泄水設(shè)施。

黃土質(zhì)碾壓壩為當(dāng)前大部分淤地壩的構(gòu)成形式，淤地壩蓄水后出現(xiàn)在迎水坡的縱向裂縫以及兩壩肩橫向裂縫是淤地壩的主要裂縫形式。在處理淤地壩裂縫時，因?yàn)槭芙?jīng)濟(jì)條件制約，常見的治理縱橫裂縫的方法多為回填、灌漿、開挖等處理方法。第一步標(biāo)記裂縫位置，主要是白灰水的灌入。第二步做開挖處理，開挖的邊坡坡陡要小于1∶1，為階梯狀，開挖到較小裂縫時，以較好流動性或較細(xì)顆粒的泥漿做灌漿處理，再做人工回填夯實(shí)處理開挖面，通過3~5年的循環(huán)往復(fù)治理，此類裂縫問題可完全消除。

目前，工程老化失修。黃土高原地區(qū)約80%~90%的淤地壩建于20世紀(jì)六七十年代，運(yùn)行時間大多在30年左右，許多工程由于年久失修，設(shè)施老化，不同程度地存在病險問題。另外，由于多年淤積，相當(dāng)一部分淤地壩已喪失了繼續(xù)攔泥和滯洪能力，急需加固、提高標(biāo)準(zhǔn)。再者，資金投入不足，影響淤地壩的正常維護(hù)。

2 劈裂灌漿技術(shù)的應(yīng)用

土壩劈裂灌漿技術(shù)，國家科委列為“8.5”期間國家重點(diǎn)推廣項(xiàng)目，1988年5月水利部頒發(fā)《土壩壩體灌漿技術(shù)規(guī)范》SD266-88，在全國土壩、堤防除險加固工程中廣泛應(yīng)用，絕大部分收到較好效果。劈裂灌漿技術(shù)通過漿、壩互壓和濕陷，使壩體內(nèi)部應(yīng)力重分布，提高壩體變形穩(wěn)定性、防滲透能力。其主要靠基本垂直土壩滲流方向沿壩軸線所形成的豎直連續(xù)的防滲泥墻，防滲泥墻經(jīng)過反復(fù)多次的漿壩互壓，滲透系數(shù)達(dá)到10-5～10-7cm/s。另外，壓力泥漿通過擠壓、充填、滲透、濕化固結(jié)對土體的壓實(shí)在防滲墻兩側(cè)形成寬5 m左右的防滲帶。泥墻和防滲帶共同解決壩體防滲透問題。滲透、變形穩(wěn)定是病險水庫土壩安全的主要隱患。

劈裂灌漿技術(shù)是解決土壩壩體滲透、變形穩(wěn)定的最好的措施。同時劈裂灌漿技術(shù)具有施工設(shè)備輕便，工藝簡單，施工速度快，工期短，經(jīng)濟(jì)效益顯著，施工質(zhì)量有保證等優(yōu)點(diǎn)。

3 施工工藝

3.1 簡化設(shè)計

減少前期工作，用淤地壩縱剖面圖，沿壩軸線單排布孔，孔距5 m，孔深入壩基1～2 m，計算出鉆灌總孔數(shù)和鉆孔總深度。設(shè)計淤地壩內(nèi)防滲泥墻厚度10～15 cm，干容重1.6 t/m3，計算出所需灌自然土量和單位平均灌自然土量，考慮壩體內(nèi)已有裂縫和空隙對所需灌土量增加10%～15%，作為實(shí)際應(yīng)準(zhǔn)備的總灌自然土量。陜北地區(qū)多為重粉質(zhì)黏土，在泥漿中摻入5%～10%膨潤土，提高淤地壩抗?jié)B強(qiáng)度。

3.2 灌漿施工

1）造孔。鉆機(jī)干法造孔或泥漿護(hù)壁鉆孔?？讖?0～80 mm。

2）制漿。采用專用機(jī)械，建議采用WJG80型聯(lián)合泥漿攪拌機(jī)，可連續(xù)一體澆灌作業(yè)，適應(yīng)性強(qiáng)，最大輸漿距離150 m。

3）灌漿。注漿管長3～4 m，內(nèi)徑30～50 mm，安裝距孔底0.5～1.0 m，在第2根注漿管的下端，纏繞干海帶至孔壁封堵分段，注漿管安裝結(jié)束后，向孔壁內(nèi)填滿細(xì)土至孔口密封。灌漿先壩中間后左右岸，單、雙號交錯施灌。

3.3 終灌封孔

鉆孔最后一段灌漿結(jié)束后，可再加灌1～2次，不再吃漿，可終灌。封孔，終灌后拔出注漿管，孔內(nèi)注滿稠漿，到不再下降為止。

3.4 檢查驗(yàn)收

1）檢查。檢查主要在施工過程中，對鉆孔深度、灌漿工藝、泥漿比重、壓力控制、每段灌土量多少，認(rèn)真檢查，特別要對每班的灌漿記錄進(jìn)行核實(shí)。還要注意觀察壩體外表有無特殊的變化。

2）驗(yàn)收。工程驗(yàn)收可在灌漿結(jié)束后1周內(nèi)進(jìn)行。業(yè)主的驗(yàn)收重點(diǎn)是核實(shí)最終灌入淤地壩內(nèi)的黏土量。此外，還應(yīng)對土場開挖空間，每日運(yùn)入壩面的土料方量進(jìn)行對照核查，最后確定真正灌入淤地壩內(nèi)的土量。灌入淤地壩內(nèi)土量的多少，決定壩體內(nèi)形成的泥墻有多厚，是評價灌漿質(zhì)量最簡單最真實(shí)可靠的標(biāo)準(zhǔn)。灌土量泥墻厚度達(dá)到5 cm以上，評定合格；泥墻厚度達(dá)到10 cm及以上，評定良好；泥墻厚度達(dá)到15 cm及以上，評定優(yōu)良。

4 結(jié)語

劈裂灌漿具有壓力大、劈縫寬、進(jìn)漿多、泥墻厚等特點(diǎn)，防滲能力可達(dá)到混凝土標(biāo)準(zhǔn)。施工設(shè)備簡單，可就地取材，工期短，且經(jīng)濟(jì)效果顯著，能在淤地壩除險加固中推廣應(yīng)用，達(dá)到質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)雙收益。對目前正在開展的淤地壩除險加固工作具有較好的借鑒作用。