张龙

摘 要：水利工程是利国利民的基础工程，对于一个国家来说，优质的水利工程为国家建设、经济建设提供了基础动力。而在水利工程中水坝起到了关键作用，作为水坝中最为常见的形式，土坝展现了巨大的优势。但随着使用年限的增加，大部分土坝都需要进行加固施工，土坝加固技术多种多样，而其中最为简单的施工方式便是劈裂灌浆法。该种方式施工周期相对较短，且施工成本相对低廉，加固效果差强人意，因此得到了广泛的推广应用。文章主要针对劈裂灌浆法的应用机理进行了详细的分析，以供各位同仁借鉴参考。

关键词：土坝；加固；劈裂灌浆

随着水利工程在我国基础设施建设中的不断完善，在国家的建设以及社会的进步中水利工程都起到了积极的推动作用，不但在农业灌溉中发挥了重要的作用，还有效调节了水资源的利用，对生活用水、工业用水等进行了合理的分配，因此国家对于水利工程施工力度也给予了调整，逐年加大施工力度。而在水利工程中，堤坝起到了基础性的作用，目前我国使用的堤坝形式主要分为两种，即石坝和土坝。在目前运行中的水利工程中，土坝应用相对广泛，但其稳定性以及强度相比石坝要差一些，因此如何有效加固土坝成为了水利工程建设施工中的重点。而在土坝加固施工中，劈裂灌浆法得到了广泛的认可，成为了目前最常用的施工方式。

1 土坝灌浆

所谓灌浆，即使用灌浆机在需要进行加固的建筑的裂缝、空隙处利用压力灌注浆液的施工技术，所灌注浆液为依照实际需要进行配制的浆液，通过灌浆能够有效提升建筑稳定性，以此加固建筑，提高建筑的防水性，以此提升建筑工程的整体安全性。在水利工程中，建筑、堤坝的稳定性、防水性和安全性是水利工程施工的重点，使用灌浆的方式对堤坝进行加固无疑是一种有效的手段。土坝灌浆形式一般有两种，一种为劈裂灌浆，另一种则是填充灌浆。填充灌浆主要在坝体裂缝或者需要进行加固的部位利用浆液自重进行填充。而劈裂灌浆则需要沿坝体轴线进行劈裂，继而依照坝体稳定需求对其进行灌浆加固，这就需要对坝体应力分布进行详尽了解，从而在坝体内部形成防渗结构，从而对薄弱环节进行加固，从结构上提高坝体整体稳定性。

2 土坝劈裂灌浆的应用

2.1 坝体可灌性分析

土坝主要原料为土料，其断面为梯形，作为长条形特殊建筑，在其断面对称轴上具有三个应力点，而其中最大的应力则是同坝体方向一致的应力。但土坝截面为钢截面，因此在水平方向上的作用力相对较小，这是由于土坝横断面有限所致。因而土坝抗拉度相对较弱，在其轴线上就极易出现劈裂现象。

通过研究分析表明，对土坝进行灌浆加固时，在压力的作用下粘土砂浆可以渗透入坝体裂缝也可以通过劈裂的方式作用于坝体。若坝体裂缝孔洞相对较大，则可以采用渗透的形式，但若直径相对较小的孔洞则无法采用渗透的方式，因此需要采用劈裂灌浆法，依照坝体应力分布，使用合理的灌浆手段，从而提高灌注加固的效果。

2.2 浆、坝互压作用

在土坝劈裂灌浆中，在一定范围中对灌浆压力进行调节能够有效提高灌浆加固效果。例如适当提升压力能够使得土坝坝体中松散结构得以加固，在灌浆停止时，对孔口压力进行降低，能够有效提升水泥砂浆的粘结度。通过浆体互灌的方式，会有效提升坝体稳定性使得整体结构密度得以提高，以此达到提高防水性、防渗性的目的。而灌注过程中，坝体自身会产生压力变化，即由静止土压转变为被动土压，这在施工中是十分常见的。而劈裂灌浆施工时影响灌浆压力的原因也相对较为多元化，对这些影响因素进行控制，尤其需要注意，扩展压力不应当超过极限压力的1/2。由于坝体回弹现象，会出现一定程度的压浆，在水泥砂浆的灌注阶段以及灌注停止阶段都会出现坝体回弹现象，而依照实际的施工经验来看，回弹程度决定了砂浆压实效果，回弹越明显高，则压实效果越好，土坝的加固效果就越佳。

2.3 泥浆的排水固结

灌浆结束后，孔口完全没有压力时，水泥浆柱压力桶空隙压力通常相等。而泥浆析水后，浆体空隙压力会逐渐降低，直至小于水泥柱压力。在施工中遇到这种情况，通常都是浆体从进水阶段转为排水阶段。由于泥浆固结方向都是由上至下，因此下部会承载更多的压力，因此有效提升了坝体截渗作用。在排水充分后，水泥砂浆会逐渐固结，因而使得整个坝体结构固结。在水平界面上，坝体也由外向内进行固结，整个灌浆结构中心最后才会固结成型。

2.4 灌注对坝体内部的作用

在坝体内部开辟灌浆通道后，采用泥浆进行填充，坝体内原有裂缝、洞穴同灌浆相连，在劈裂灌浆过程中，这些裂缝、洞穴都会被填充，等同于灌浆劈裂。在灌浆过程中灌注、劈裂、填充应当同时进行。随着复灌次数不断增加，坝体内部结构得到挤压，因此在会同浆体帷幕一起形成防渗性、结构稳定性较高的结构，解决坝体隐患结构，形成防渗帷幕。

2.5 湿陷作用

湿陷作用的产生和坝体的质量变化和土壤性质的改变有着直接的关系，这种作用并不会对坝体产生负面的影响，同时其还能够有效地增强坝体的强度和稳定性。通常来说湿陷作用就是因为有残留的水分进入到坝体的内部，水分又会跟随水泥砂浆进入到坝体当中，所以也会对坝体的性质产生一定的作用，在一定的程度上减小了应力区域的面积。湿陷作用只会在灌浆的过程当中产生，灌浆的次数越多，灌浆的压力也就随之增大，湿陷作用也就越明显。但是当灌浆停止之后，湿陷作用的力度也就会快速变小。

3 工程实例分析

某水库属小型水库为土心墙，土坝上下游边坡均为1：3。最大坝高18.7m，总库容256万立方，库容192万立方，灌浆设计是在坝体轴线布1排孔，分两次序施灌厂序孔距为6m，最终孔距3m。根据坝体隐患和表现病定态，河槽段孔深最大为20m，即达到坝体高1304.0m。岸坡段打至冲击不进为止。河槽段浆体厚度为20cm，岸坡段以孔口压力控制浆液先稀后稠，比重12.4-13.4kN/立方。灌浆孔口压力，以始灌的启开峰值为根据要求在时间允许的情况下尽量增加复灌次数。

通过对观测记录进行分析和总结，在施工之中孔间劈裂缝灌浆的搭接率在80%以上，局部段位能够达到100%以上，在灌浆的时候平均水泥浆的灌注量约为2.15立方，最大单孔吃浆量为31.8立方，吃浆量大的灌浆孔说明其周围存在较大洞穴。灌浆结束后随机挖深3m、长3m、宽1.5m的深坑5个，深坑中劈裂缝由灌浆孔底部贯通到了堤顶裂缝最宽处，达到了30mm，浆脉清楚，浆液固结体密实。

4 结束语

随着水利工程施工技术的不断完善，对于原有工程的改造、加固也成为了我国水利工程施工的重点内容。土坝的使用范围相对较广，虽然土坝具有一定优势，但随着使用年限的不断增加，很多土坝已经出现病险问题亟待予以加固。劈裂灌浆在土坝加固中的应用相对较为广泛，这是因其可控性高，施工简便，能够从浆液密度、浆脉质量、裂缝扩展宽度、方向以及灌浆位置、灌浆量、灌浆压力等方面对水利工程施工质量进行控制。另外劈裂灌浆法投资相对较小，且加固、防渗效果显著，使用施工设备也相对简便，因此在土坝加固工程中得到了广泛的认可。

参考文献

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