劈裂灌浆施工技术在水库坝体防渗加固中应用

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1、劈裂灌浆施工技术在水库坝体防渗加固中应用【摘要】简述劈裂灌浆技术的机理、施工的技术要点及应用，并结合在小龙潭水库坝体防渗加固工程中的应用实例，着重介绍其在施工中应注意的技术要点以及处理措施，实施前后工程运行效果，以说明该项技术在水利工程中的可行性。【关键词】劈裂灌浆；坝体加固；防渗施工；应用；效果1.工程概况从小龙潭水库施工期布设先导孔所探明的地质勘查资料得知，坝体填筑土多为含砾粘土，干密度在1.29～1.48g/cm3之间，孔隙比在0.847～1.136之间，数值波动变化较大，说明坝体的填筑质量不稳定，绝大部分填筑土粘性较差，结构较为松散，因此坝体的渗透系数较大，经水库管理单位观测检

2、查，在高水位时，发现坝背坡表面湿润、有渗水，个别部位出现“牛皮涨”现象，当水库水位稍高时，坝的渗透量加快，这将使水库存在安全隐患。经过加固方案的论证比较，坝身及坝基采用坝体劈裂灌注粘土浆进行防渗处理的加固方法，以期达到坝体防渗的要求，确保水库大坝的安全运行。2.劈裂灌浆技术的机理6劈裂灌浆技术是一项处理病险堤坝的常用技术。其基本施工工艺是：沿坝轴线小应力面布设灌浆孔，通过较高的灌浆压力劈开坝体，由防渗浆液沿坝轴线构成垂直连续的防渗帷幕，以解决坝体渗透稳定问题，同时在反复劈裂—回弹过程中的浆坝互压和析水湿陷固结，使灌浆轴线两侧一定范围内坝体土的密实度也得到提高。由于采用较高的灌浆压力，浆

3、液具有劈裂、穿透、充填、渗透等作用，凡是横穿坝体的洞穴、裂缝、松散土层都被充填渗透、挤压密实，形成以浆脉为主体，并有一定宽度的防渗带，从而达到防渗加固的目的。3.灌浆施工3.1灌浆布孔及设备选择沿主坝轴线全线布孔，布置范围：0+000～0+100桩号，最终孔距5m。为掌握坝体及地基的地质情况，沿布孔线每隔40m布设一个先导孔，以确定灌浆孔底坝基岩和相对不透水层顶线高程。灌浆分三序进行，第一序孔距为20m，第二序孔距为10m，第三序孔距加密为5m。孔深钻至坝基下3m的相对不透水层。灌浆设备采用XL-100型钻机1台，WJG-80型搅浆机1台，YSB-250/120型灌浆泵2台，经纬仪1台

4、，DS3水准仪1台，1000L储浆罐2个。3.2灌浆压力的确定6灌浆压力分为起始劈裂压力、单孔灌浆最大压力和屈服压力，是在灌浆施工必须确定和严格控制的压力。灌浆压力受坝高、坝坡、坝体土料特性、压实质量、钻孔深度以及实施灌浆的材料等因素影响。根据设计的要求和本工程已进行的先导孔作劈裂灌注试验，来确定起始劈裂压力、单孔灌浆最大压力、屈服压力和初步估算注浆量，以指导工程的全过程灌浆施工。本工程通过试灌实测起始劈裂压力为0.13～0.19MPa，确定单孔灌浆最大压力为0.23MPa，单孔灌浆最大压力是灌浆时一定要控制不能超过的压力。依据已有的经验和施工图估算，一般坝体防渗帷幕厚度呈“上下薄，中

5、间厚，两端薄”的状态，故拟定浆体厚度为5～10cm。3.3灌浆材料的选择与制作劈裂灌浆制浆材料原则上使用纯粘土浆，粘粒含量要适宜，相关的指标应符合规范及设计的要求。本工程的取土料场经试验，其颗粒级配较合理，有机质可溶盐含量低，含砂量少，稳定性好，胶体率较高，适于作劈裂灌浆制浆材料。采用搅浆机湿法制浆，随时测定泥浆的浓度，浆液稠度由专门人员用比重计进行控制。泥浆浓度在灌浆初始时用稀浆，密度为1.2～1.3kg/cm3,待坝体被劈裂开后改用浓浆，正常灌注浆时浓度可达1.5～1.6kg/cm3,封孔时浓度可达1.76kg/cm3以上。土料经浸泡、过筛，送入搅浆机搅拌，制出浆液后再经过两次孔目

6、为5mm的筛子过滤后，贮入储浆罐备用。3.4灌浆过程的控制灌浆采用孔底注浆全孔灌注法，施灌时按照：稀浆开路、浓浆灌注、分序施灌、先疏后密、少灌多复、控制浆量的原则进行，实施时将注浆管下到离钻孔底部0.5～1.0m处。其工艺流程按：开挖沟槽→钻孔→制浆→灌浆→终灌→封孔。具体的施灌方法及工艺依据《土坝坝体灌浆技术规范》执行，在此就不一一阐述。现主要介绍在施工过程中应注意控制的要点：压力、灌浆量、坝体的变形控制、复灌次数及间隔时间等。（1）严格控制灌浆压力。灌浆压力根据上述试验初定的大小按每阶段控制，使用准确可靠的压力仪表和仪表旁的排浆阀控制孔口压力，不得随意施压。每孔每次均有专人负责观测

7、记录，从起始灌注至终灌均须按照预定的方案进行，通过逐步提高压力的方式，增加灌浆压力，并按“内劈外不劈”的原则加以把握，严禁一次劈裂很长的情况出现。6（2）灌浆量的控制。在灌浆过程中尽量推迟坝顶出现裂缝的时间，采用控制灌浆泵流量等措施控制好每次的灌入量，否则坝体裂缝会逐渐扩大，同时坝体会产生压缩和位移。制定好停灌标准，当灌注时不吃浆、坝顶连续冒浆3次或孔口压力达到0.23MPa时，立即停灌，再提升注浆管3.5m，继续进行灌注，如此反复，直至达到实