浅谈土石坝坝基灌浆与坝体填筑施工程序的安排

2010-08-15欧阳幸

水利建设与管理 2010年10期

关键词：心墙盖板坝基

欧阳幸李杰

（昆明市水利水电勘测设计院 650231）（中国华水水电开发总公司北京 100059）

1 问题的提出

坝基灌浆质量好坏对拦水大坝整体防渗和安全至关重要。因此，大坝整体施工中坝基灌浆是一个主要工序，安排施工工期时应给予足够的重视，并给予合理的工期，包括灌浆施工质量检查的工期。

坝基灌浆应在混凝土盖板龄期14天或强度达到50%后进行，先做坝基固结灌浆，后做帷幕灌浆。坝基灌浆主体工程结束，经检查合格后方能开始下道工序（大坝填筑）施工。如灌浆检查发现缺陷，要采取措施补救（包括加密灌浆），直至全部合格为止。

但是，目前有些新建工程，特别是小（1）型或部分中型水库的建设方为了追求实物形象进度，往往在坝基河床段灌浆尚未完成，又无任何后续保障措施的情况下，停止坝基灌浆的施工，让出工作面进行大坝筑坝施工，使汛前大坝填筑到设计的度汛坝顶高程，安全度汛。汛期或汛后在度汛坝顶重新恢复灌浆施工。个别高达60多m的大坝，一个施工面上几次调换施工项目，挤占坝基灌浆时间，使大坝坝基灌浆检查孔只好在大坝封顶后从坝顶打孔，孔深超过90m。这种重大坝填筑、轻坝基灌浆，顾此失彼的做法甚为堪忧。

2 坝体中钻孔灌浆的弊病

在坝体填筑完成后再进行钻孔灌浆，有许多弊病。

a.增加了非灌段工程量，影响大坝坝体质量。大量的坝体非灌段钻孔，增加了灌浆的投资，破坏了坝体的整体性，给大坝留下隐患。如坝体钻孔封孔质量欠佳、回填土料同周边坝土不能紧密结合，会给坝体留下垂直渗水通道。当钻孔底部遇到没有设反滤的渗透层，会造成因钻孔出口渗漏水的影响在此处出现管涌，从出口逐渐向上发展危及大坝的安全。

b.钻孔加深，孔底偏斜加大，影响帷幕的连续性。地层的差异、钻机操作手的技术熟练程度、机械的精度和型号等都会影响钻孔的垂直精度。钻孔的偏斜同钻孔深度有关，钻孔深度越大，孔底的偏斜越大。

在大坝坝顶钻孔检查坝基灌浆效果不科学，难以检查到灌浆的真实效果。如果通过检查孔做压（注）水试验得到的结果透水率满足设计要求，这说明操作手钻孔技术上乘。一旦检查孔测得的透水率不合格，则不能说灌浆质量就一定不合格，因为可能是检查孔偏斜造成的影响。这就给灌浆质量评定造成困难，难以决定是否应进行补救灌浆。如不补灌，当坝基灌浆质量真的欠佳时，又会因判断失误造成坝基渗漏。

c.在坝体上钻孔灌浆或打检查孔可能造成坝体劈裂，产生渗流破坏。中国水利水电科学研究院的渗流专家刘杰在专著中多次强调“尽量避免在防渗体内钻孔（包括在坝体上打孔检查隐患），特别是尽量少在防渗体的上游面钻孔，因为防渗体上游面承受的水压力较大，最容易发生渗流破坏”。如河北省龙门水库、山东省太河水库等大坝的渗流破坏多是由于在防渗体中钻孔检查防渗体的质量而造成的。

理论分析表明：土坝心墙中的小主应力σ3接近水平方向，为压应力，且随深度加深增大。如果采用湿法钻孔，当钻孔中水压力p＞σ3-σp时（σp为心墙土料的极限抗拉强度，单轴拉伸试验结果σp=-30kPa），心墙将会沿坝轴线方向劈裂，出现纵向裂缝，钻孔将会大量漏水。为了证实上述理论分析结果的可靠程度，专门在心墙中心位置采用湿法钻孔，钻孔中的水压力劈裂了心墙，使心墙出现了劈裂。

钻孔中水压力p能否劈裂坝体，除与p的大小有关外，还同坝体土料性质有关。我国东北地层土质以蒙脱土为主，抗冲刷能力低；南方土质以高岭土为主，粘粒含量高，渗透系数小，特别是云南红粘土粒团稳定性好，抗渗强度很高；北方土质多属于过渡型，以伊里土为主，并含有一些高岭土和蒙脱土，塑性指数小于20%，粘粒小于30%，粉粒多，属于粉质壤土或重粉质壤土。因此，在坝体中采用湿法钻孔时，北方地区的坝体受钻孔中水压力的影响出现劈裂的现象多，而南方（特别是云南红土）地区的坝体受钻孔中水压力的影响发生水力劈裂的几率会少得多。

3 避免在坝体上钻孔灌浆或打检查孔的措施

既然在坝体中钻孔灌浆弊多利少，就应避免此种情况出现。根据以往的经验和教训，建议从以下几方面解决大坝坝基灌浆滞后大坝填筑、不得不在大坝填筑到一定高程才钻孔灌浆的局面。

a.设计时，要综合考虑不利因素（气候、资金、移民、交通等）的影响和各个阶段需要的形象进度（如度汛要求的坝体填筑高程）等，对坝基灌浆、大坝填筑等主要施工程序作出统一合理的布置和工期安排，并留有余地。在不影响设计效果的前提下，坝基灌浆施工试验最好能与大坝清基、混凝土灌浆盖板施工同时进行，为灌浆施工争取工期。

某水库在坝基附近选择相同地层部位提前做好坝基固结灌浆、帷幕灌浆施工试验，提前选定了灌浆参数的做法值得效仿。

b.建设方适时做好招标投标工作，按有关程序及早确定施工单位，并在施工队伍进场前按规定做好业主要求的一切前期工作，如移民征地、三通一平等。切不可人为地造成拖延工期的局面，给施工带来被动。

c.施工单位一旦中标，应立即组织进场，并依据工程规模、工期要求等配足技术、施工力量和机械设备，包括备用设备。要严格按照灌浆规范组织施工，既可避免走弯路，又能够保证施工质量，避免返工补救，有利于缩短工期。如遇特殊情况要及时向监理、设计反映，进行讨论研究调整参数或改用适宜的施工工艺，比避免较长时间的等待或窝工。按期或提前完成坝基灌浆施工和质量检查，准时或提前将施工场面交给下道工序（坝体填筑）进行施工。

d.混凝土灌浆盖板同岩基接触如不密实，不仅影响灌浆效果，而且会因盖板开裂或周边冒浆严重，不得不反复间歇灌浆拖长工期。盖板与岩基结合密实程度同施工质量好坏有关。施工单位应明白混凝土灌浆盖板的重要性，在浇筑盖板前锤击出露岩体判断是否松动，尔后挖除松动岩块，用高压水冲洗后，彻底清除废渣、岩粉和污水，并用抹布摸净基础岩面，然后按先砂浆后混凝土，分块、分层，按设计要求厚度浇筑成混凝土盖板。凡是按上面工序施工的混凝土盖板，大多数能一次完成好接触段的灌浆，质量好，耗用时间也少。

e.如果施工安排不当，坝基灌浆不得不在大坝度汛高程或某一高程进行钻孔灌浆或打检查孔时，建设方和设计方除认可增加的坝土非灌段工程外，还应实事求是地给予封孔费用。如发现钻孔中突然漏水，说明坝体已被水力劈裂，还要对坝体裂缝进行粘土或水泥粘土浆液灌浆。施工单位要认真对坝体非灌段进行封孔，封孔材料应使用不易干缩并有一定膨胀量的土料，如膨润土，使回填料既在孔内不架空，又能同周边坝土结合紧密。避免钻孔给坝体留下隐患。