劈裂灌浆技术在天河一级站进水池防洪圈堤防渗中的应用

宋夕武

(凤阳县水务局，安徽 凤阳233100)

摘要:以天河一级站进水池防洪圈堤防渗加固为例，介绍了运用劈裂灌浆技术进行防渗的设计和施工。

关键词:劈裂灌浆；天河一级站；圈堤；防渗；应用

收稿日期：2015-02-08；修回日期：2015-03-06

作者简介：宋夕武 (1971-)，男，安徽凤阳人，工程师，从事水利工程管理工作。

DOI：10.3969/j.issn.1671-6221.2015.02.016

中图分类号：TU94

The application of the technique of the splitting grouting in the

Tianhe station into the basin flood control ring levee seepage

SONG Xi-wu

(Fengyang County Water Affairs Bureau, Fengyang 233100，China)

Abstract:Taking the Tianhe first-order station as an example, this paper introduces how to use the technique of the fracture grouting seepage control in the design and construction process.

Key words:fracture grouting；tianhe first-order station；ring levee；seepage control；application

天河电灌站是一座中型电力灌溉站。一级站进水池防洪圈堤长272m，堤顶高程22 m左右,进水池底高程14.00m。因当时施工条件差，工程管理不到位，造成筑坝土料压实度达不到设计要求，坝体渗漏严重。进水池内水抽完2～5天，即可渗满，淹没一级站厂房设备。由于频繁地抽水造成的开支大，加之电灌站运行经费又紧张，不得已，将机电设备吊起，给运行管理带来了困难，同时屋面主梁已形成多道纵向裂缝，十分危险。为解决运行管理困难及危险，决定对圈堤进行劈裂灌浆。

1　劈裂灌浆设计

设计的内容如下：

(1) 灌浆孔布置。本次灌浆,沿堤顶轴线布设1排灌浆孔，孔深打到进水池底高程14.00m以下2m为止，深10.00m左右。干法造孔，采用2序孔灌浆，孔距6m，Ⅰ-1孔距0+000桩号1.5m，在1序孔中间打2序孔。弯段不分序，按3m孔距打孔。在防洪闸上游浆砌石翼墙及闸室与土坝接触部位4m范围内，每边钻三排6眼灌浆孔，每排2眼，孔距2m，矩形分布，闸两侧共计钻孔12眼。部分灌浆孔设计参数如表1所列，灌浆孔布置如图1所示。

表1　部分灌浆孔设计参数表

图1劈裂灌浆孔分布示意图

(2) 灌浆材料。采用水泥粘土浆液，水泥、粘土占混合浆液干料的27%、73%。灌浆土料物理力学指标主要为:粘粒含量20%～30%，粉粒含量30%～50%，砂粒含量10%～30%，有机质含量<2%，可容盐含量<8%，塑性指数8%～15%，泥浆比重1.4～1.6t/m3；水泥采用425普通硅酸盐水泥，水泥的细度要求是通过4900孔/cm 标准筛(筛孔尺寸为0.088mm)的筛余量小于5%～2%。

(3) 施灌次序。先对一序孔轮灌，采用“少灌多复”的方法，待一序孔灌浆结束后，再进行2序孔。

(4) 注浆方法。采用孔底注浆全孔灌注的方法，注浆管下至距孔底20cm 左右，泥浆从注浆管下口沥出，使坝体由下部逐渐向上劈开，复灌2～3 次或基本不吃浆时，将注浆管提升1m～2m， 达到间隔时间后，再复灌，直至注浆管距坝顶2m 左右为止。

(5) 压力控制。灌浆压力是劈裂灌浆施工中一个重要控制指标，控制灌浆压力以“内劈，外不劈”为原则，应注意掌握：起始劈裂压力、裂缝的扩展压力、最大控制灌浆压力。对于初灌和复灌时不起压的钻孔，控制压力为P0≤50kPa； 一般坝体灌浆控制压力为50～300kPa。灌浆孔口压力需要现场灌浆试验确定。

(6) 弯曲坝段、防洪闸上游浆砌石翼墙及闸室与土坝接触部位灌浆控制。采用1次成孔轮灌法的施工工艺。在施工轴线上，将设计灌浆孔连续钻完，然后逐孔轮流灌浆， 单孔每次灌浆量要少，发现孔口有裂缝时就停灌，改灌另孔，当每个钻孔都形成小的裂缝，而且互相交接，灌浆量再逐渐增加，直至灌完形成与施工轴线一致的泥浆防渗帷幕为止。

2　灌浆施工工艺

灌浆施工工艺是土坝安全和保证灌浆质量的关键。一般采用“坝体分段、区别对待、单排布孔、分序钻灌、孔底注浆、全孔灌注、综合控制、少灌多复”的原则，灌浆施工过程主要包括:施工准备→场地布置→造孔→护壁管安放→制浆→灌浆→终灌、封孔。

(1) 施工准备及灌浆设备选择。由于灌浆需要24小时不间断施工，施工前必须做好施工准备。

灌浆设备要可靠、性能良好。经过多厂家比选，最后确定选用山东泰安产WJ100型卧式灌浆机，该机集搅拌、过滤、储浆、输浆功能为一体，可以连续搅浆和输浆，移动方便灵活。输浆用80/10型泥浆泵，功率4kW，最大工作压力1.0MPa，输浆量0.08m3/min，水平输送距离60m～80m，动力配备为12kW柴油发电机2台，1台备用。选择符合要求的土料场，由于灌浆孔吃浆量的不确定性，所选择的料场土料必须充足。

(2) 造孔与护壁管安放。造孔前，在坝顶沿灌浆轴线开挖深约1.0m，宽约0.5m的沟槽，并回填粘土夯实，构成阻浆盖，防止孔口过早出现裂缝或冒浆现象。按设计要求布孔，孔径为80mm，造孔应保证铅直，偏斜率不得大于孔深的2%，同时灌浆孔孔位偏差不宜大于10cm。

(3) 制浆。采用制浆搅拌机湿法制浆，随时测定泥浆密度，控制达到设计要求，灌浆过程中浆液容重和输浆量每小时测定1次并记录，浆液的稳定性和自由析水率5天测1次，如浆料发生变化，随时加测。

(4) 灌浆技术要求。灌浆开始先灌稀浆，水泥浆比重控制在1.2t/m3，等孔口压力突然下降后，再次将比重提高到1.4～1.6t/m之间。每个灌浆孔都要经过多次复灌，前两次应避免坝顶裂缝，后几次复灌时，坝顶裂缝宽度控制在3cm 以内，并在灌后能基本闭合。每次灌浆量控制在每米0.5～1m3之间。每孔复灌间隔时间不少于5d。孔口压力控制在设计最大允许灌浆压力之内。每孔必须达到终孔标准后，方能起管，直至浆面不再下沉为止，最后加填土夯实。

为掌握灌浆质量，防止发生意外事故，劈裂灌浆时需同时进行坝体表面变形(水平位移和沉降)观测，可以随时了解土坝灌浆以及引起的回弹情况，监别大坝的安全，保证灌浆质量。对各观测项目要配合进行，随时掌握不正常现象的发生，发展，防止事故发生，确保工程安全。沉降量的控制，根据实践经验要求，位移与沉降量之比应小于相应的1/2坝坡。

(5) 终灌、封孔。根据文[1]①经过分段多次灌浆，浆液已灌注至孔口，且连续复灌3次不再吸浆，可结束灌浆。②该灌浆孔的灌注浆量或灌浆压力已达到设计要求。

灌浆孔灌浆结束后，应及时进行封孔。方法为将灌浆管拨出，向孔内注满密度大于1.5t/m3的稠浆，如果孔内浆液面下降，则应继续灌注稠浆，直至浆液面升至孔口不再下降为止。

3　灌浆结果

本次灌浆，1序孔37眼，孔距为6 m，灌浆量为780 m3；2序孔37眼，孔距6m，灌浆量为588 m3；另外，在防洪闸上游浆砌石翼墙及闸室与土坝接触部位4m范围钻孔12眼，灌浆量为180m3。总计灌浆量1548m3，灌浆压力为50～200kPa。

4　结束语

天河一级站进水池防洪圈堤劈裂灌浆防渗工程于2012-10-21开工，2012-11-14完工。2012-12-13进行抽水试验，经过20多天进水池内水才渗满(这一阶段天河水位一直较高)，相对以前进水池内水抽完2～5天，即可渗满来说，渗漏量明显减小，这说明天河一级站进水池防洪圈堤劈裂灌浆防渗工程取得了较好的效果。

[参考文献]

[1]DL/T 5238-2010，土坝灌浆技术规范[S]．

[2]王洪恩,卢超．堤坝劈裂灌浆防渗加固技术[M]．北京：中国水利水电出版社，2006.

[3]DL/T5148-2001，水工建筑物水泥灌浆技术规范[S]．

(责任编辑胡进)