韩珊珊

【摘 要】文章介绍了灌浆施工技术在小型水库除险加固工程中的应用，着重介绍了充填灌浆、劈裂灌浆、帷幕灌浆、固结灌浆等几种灌浆技术，提出采用灌浆技术的适用条件并分析技术的优缺点，通过对灌浆效果进行对比提出一些建议，供大家參考。

【关键词】小型水库；除险加固；灌浆技术

【中图分类号】TV697.3 【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2017）02-0061-03

1 灌浆的必要性

我国大部分的水库修建于20世纪50～60年代，受到历史条件、施工技术、水库设计及运行管理等因素的制约，工程存在老化、人为破坏、自然侵蚀等现象，为了水库能继续安全运行，需要对水库存的问题及隐患进行排查、修补、加固。尽管新技术、新材料不断涌现和发展，但在基础处理及大坝防渗、补强等工程中，水泥灌浆仍然在技术上、经济上保持着最为重要的地位。

2 常见的几种灌浆技术

2.1 充填灌浆

充填灌浆：对存在空隙的地层（主要为土体）进行低压灌注。以渗透理论、充填理论为基础，强调采用浆液自重或低压（如<0.5 kgf/cm2，供浆压力）进行灌注，以不产生新的裂缝为原则。

某水库主坝上游坝坡虽然不存在滑坡的危险，但主坝填土压实度为0.90，不能满足规范要求；坝外坡坡脚反滤体已受破坏，排水失效，坝体有渗漏现象。上游坝面干砌块石护坡修建于1980年，经过多年的运行，护坡损坏已相当严重，原水泥砂浆勾缝大部分已经开裂脱落，正在逐渐失去其保护坝体抵御风浪的功能。为消除工程隐患，本次除险加固拟进行防渗处理，同时对坝面护坡进行全面改建，以保护大坝的安全。坝体防渗设计：根据本坝的实际情况，加固设计方案考虑2个方案。方案一为在坝体进行充填灌浆防渗；方案二为在坝前设置砼截水槽，坝内坡正常蓄水位以下铺设土工膜与坝前截水槽相接防渗。经过方案对比，决定采用方案一。充填灌浆防渗包括坝基础防渗和坝体防渗，通过机械灌浆，在坝基、坝体内形成一道密实的防渗帷幕，从而提高坝的防渗能力，达到防渗的目的，以保证坝的安全。灌浆材料采用为水泥黏土浆液，水泥掺量为20%。该水库主坝最大坝高为17.60 m，根据地质勘测资料分析，灌浆深度至少到岩层以下3 m。一般帷幕延伸至水库正常水位与相对不透水岩层范围线两岸相交处，由于左岸均为较厚的山体，隔水性能好，故帷幕灌浆范围为向两侧坝肩各延长5 m，灌浆长度为566 m。灌浆孔中心线距坝顶上游侧2.0 m，灌浆孔分2排布置，排距为1.5 m，孔距为2 m，共设置了376个灌浆孔。实践证明，经过充填灌浆处理后的大坝的防渗效果良好。

2.2 劈裂灌浆

劈裂灌浆：采用大于临界水力压力的压力值对土层先劈裂后再进行灌浆。即在充填灌浆的基础上适当加大压力，有计划、有控制性地劈裂坝体，然后对裂缝及与浆脉相通的洞穴和裂隙进行灌浆。

某水库1987年10月对坝坡裂缝进行开挖及回填夯实处理，并对大坝进行加厚加固。经过多年运行且缺少维修资金，水库设施已经老化。因此，必须对坝体进行黏土水泥劈裂灌浆，沿坝轴线方向按梅花状布置，采用这样的灌浆方法能使灌入的浆液比较集中，从而形成一条较好的防渗带，以达到止水和降低渗润线的目的。灌浆孔为2排，排距为1.00 m，孔距为2.00 m，孔径为100 mm，根据各孔所在位置，孔深超过坝基底1.00 m深为准，灌浆孔为110个。经过对水库工程进行除险加固处理后，使水库工程由现在的三类工程进入二类工程，保证了水库工程的安全运行，确保时六灌区约80万m2（1 200亩）农田灌溉用水需要，恢复灌溉农田面积约14.67万m2（220亩）。大大提高了时六灌区系统的灌溉供水能力，保护了水库下游防洪人口，耕地面积约53.33万m2（800亩），真正发挥其应有的经济效益。

土坝中采用劈裂灌浆进行防渗，主要是考虑了大坝特定的应力分布条件，并不是在所有土体中都能定向劈裂。劈裂灌浆施工如果控制不好，容易对大坝造成破坏。堤坝劈裂灌浆是一项专业性非常强的作业，要想保证灌浆的质量，不但需要一个好的灌浆设计队伍，还必须有一支具有丰富灌浆经验的高素质专业施工队伍，它必须具有对灌浆施工过程进行全面监测的手段及能力，出现问题时能及时地采用正确的处理措施，将隐患消灭在萌芽之中。如果做不好，劈裂灌浆就会变成破坏灌浆。

2.3 帷幕灌浆

帷幕灌浆：为了提高地基的防渗能力，对岩层中存在的裂隙等，用水泥浆液进行压力封堵。某水库水库坝址以上集雨面积为1.23 km2，主河流长度为1.60 km，比降为3.09%，多年平均降雨量为1 811 mm，多年平均径流量为154万m3。库区为山区地形，山岭起伏，森林茂密，植被良好。主坝为水力冲填坝，干密度低，下游坝坡的抗滑稳定安全不满足规范要求，大坝内坡护坡质量差。坝外坡在78 m水位运行时，局部存在渗漏现象；输水涵管也有漏水现象；大坝渗流安全性评为C级防渗处理。地质钻探资料表明，坝基主要为全风花岗岩至强风化花岗岩，全风化层厚度为5～15 m。全风化花岗岩，土状，渗透系数为K=9.0×10-5 cm/s，属弱透水性，但局部有小构造破碎带存在，岩石破碎，透水性较强。本次加固设计拟对坝基进行帷幕灌浆防渗处理，坝体进行充填灌浆处理。灌浆孔沿坝轴线布置，采用单排布孔，孔距为1.5 m，孔径为75 mm。灌浆分2段灌浆，坝基以下3 m为帷幕灌浆，灌注材料为纯水泥浆；岩土分界线以上至坝顶为充填灌浆，灌注材料为含20%水泥的黏土浆。灌浆效果要求达到渗透系数小于1.0×10-6 cm/s，灌浆压力通过现场灌注试验确定。施工结束后，采用钻孔方式检查灌浆效果，灌浆效果较好。

2.4 固结灌浆

固结灌浆：该种灌浆方式是为了提高地基或围岩的完整性，增强地基或围岩的整体性能，如提高地基承载力、提高围岩防渗能力、提高边坡稳定性等，而对破碎岩层进行的有压力的灌浆。

1993年5月，某水库工程内坡出现漏水，同年7月虽然坝体进行水泥固结灌浆处理，但是水库工程到现在还没有彻底除险，还存在不少问题，严重威胁水库的安全运行。大坝内坡旧涵管顶高程459.00 m处有一圆形陷坑，崩坑直径为2.0 m，深0.8 m，其四周12 m的范围内出现多次崩塌缝，漏水严重。大坝坝体在高水位时，下游坝坡高程455.05 m处以上坝面有水渗漏，严重威胁大坝的安全运行。根据水库工程的现状，对坝体进行灌浆，对坝身内坡陷坑处及内坡坝面边坡损坏段和排洪道等设施进行除险加固处理。对坝体进行水泥浆固结灌浆，沿坝轴线方面按梅花状布置。采用这样的灌浆方法能使灌入的浆液比较集中，从而形成一条较好的防渗带，以达到止水和降低渗润线的目的。灌浆孔为2排，排距为1.0 m，孔距为3.0 m，孔径为100 mm，根据各孔所在位置，孔深超过坝基底1.0 m深为准，灌浆孔为101个。施工结束后，采用围井布置方式检查，灌浆效果良好。

3 适用的条件及优缺点分析

静压灌浆指的是进浆管不动，采用一定压力的浆液灌注。固结灌浆、常规帷幕灌浆及充填灌浆均属于静压灌浆。广义地说，只要有压力，进浆管不动则称之为静压灌浆；狭义地讲，主要是指基岩灌浆。静压灌浆适用于淤泥质土、粉质黏土、砂土、砾石、卵（碎石）石等松散地层。砾石等地质条件也可以进行静压灌浆，如遇上漂卵石地层，则要分析漂卵石块径大小。漂卵石块径太大了静压灌浆喷不开，搅不动，或搅动效果不好，造成胶结不好，达不到防渗要求。因此，相关规范要求在这些漂卵石地层里面采用静压灌浆进行防渗处理时要先进行试验。目前，对大块径的漂卵石，特别是含泥的漂卵石，灌浆工艺还是存在很多问题，如高喷灌浆喷不开、静压灌浆也难灌好。充填灌浆方案的优、缺点分析：既不需降低水位，也不需圍堰就可以施工，但施工期较长。可以在坝体内形成铅直而连续的防渗墙，堵住漏水通道，提高坝体的防渗能力，同时通过浆、土互压和湿陷，使坝体、坝基内部应力重新分布，提高坝体、坝基的稳定性。能充分利用上游现有的干砌石。灌浆防渗的施工技术要求比较高，而且整个施工过程都必须对大坝的稳定性进行严密的监测；从施工质量来说，灌浆防渗的施工都是在坝体内进行，质量比较难把握，灌浆防渗的寿命短。

灌浆压力需要控制好，使用的压力也不可大于土体抗裂强度。充填灌浆是对土层进行防渗处理最早使用的方法，但大量的实践证明，它的成墙性或封闭性很差，防渗效果不好，特别不适合对大面积的土层进行防渗；仅适用于处理性质和范围都已确定的局部隐患。

4 建议

（1）为了查出岩石的透水率，压水试验是用高压方式把水压入钻孔，根据岩体吸水量计算岩体裂隙发育情况和透水性的一种原位试验。压水试验是用专门的止水设备把一定长度的钻孔试验段隔离出来，然后用固定的水头向这一段钻孔压水，水通过孔壁周围的裂隙向岩体内渗透，最终渗透的水量会趋于一个稳定值。

（2）灌浆压力的控制：灌浆尽可能地采用比较高的压力，但应控制在合理的范围内。灌浆压力的大小与孔深、岩层性质和灌浆段上有无重压等因素有关，应通过试验来确定，并在灌浆施工中进一步检验和调整。

（3）土坝中采用劈裂灌浆进行防渗，主要是考虑了大坝特定的应力分布条件，并不是在所有土体中都能定向劈裂。劈裂灌浆施工如果控制不好，容易对大坝造成破坏。这些防渗加固措施根据具体工程又可细分为不同的施工方法，丰富的防渗措施为处理复杂的大坝渗漏问题提供了基础，也增加了技术选择的难度。因此，只有将技术应用在最适合的范围内，才能达到最佳效果。劈裂灌浆技术经济、机理明确、工艺合理，在很多工程中得到了应用。但是，该技术在实践中还存在一些问题，比如工程长、施工技术理论不完善等，因此还需要对其施工工艺流程进行探析。

参 考 文 献

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[责任编辑：陈泽琦]