古田岭里水库土坝涵洞周边高喷加固处理

卢祖贵

（福建省古田县水利局，福建古田352200）

1 工程概况

岭里水库位于福建古田县岭里村，水库坝址主河道长2.99 km，河道坡降69.5‰，坝址控制流域面积2.05 km2，水库总库容119.3万m3，是具有防洪、灌溉、供水和发电等综合效益的小（1）型水库。岭里水库大坝为均质土坝，最大坝高26.0 m，正常蓄水位614.8 m，坝顶高程619.0 m，坝底高程593.0～598.0 m，坝底宽96.30 m，坝顶长119.20 m，坝顶宽度5.0 m，大坝基础上游部分为土基，下游部分为岩基。

输水涵洞位于大坝中部偏左岸，进水口底高程602.0 m，为城门型钢筋混凝土结构，全长79 m，断面尺寸为0.65 m×1.2 m，出水口底高程599.2 m，涵洞水力坡降为3.5%，最大输水量为1.2 m3/s，主要为下游灌溉、人饮和发电等供水。

水库建于1980年，1986年和1996年两次对大坝进行劈裂灌浆加固，但效果不明显，2002年大坝被鉴定为三类坝。为早日消除大坝安全隐患，确保大坝安全运行，经充分论证和专家会商，决定采用高压旋喷灌浆对大坝进行防渗加固处理。

2 坝体及涵洞周边存在的主要问题

2.1 坝体问题

岭里水库大坝经过近30年的运行逐步进入老化状态，不仅存在管理严重落后、蚁患危害大等问题，而更为严重的是渗流安全问题。

（1）土坝施工质量差，局部出现接触漏水情况，坝体存在渗漏及接触渗漏，长期发展会形成流土、管涌等破坏。

（2）左岸坝肩凝灰熔岩风化层较厚，上部基岩较破碎，右岸接头和背水坡渗漏，危及大坝整体稳定，坝基未进行防渗帷幕灌浆，存在较严重防漏渗问题。

2.2 输水涵洞周边问题

岭里水库下游紧挨着岭里、坝头等村庄，保护人口6000人，灌溉耕地面积250 ha，电站装机270 kW。灌溉、供水和发电主要通过输水涵洞引水。根据地质勘探报告及现场检查情况分析，输水涵洞经过30年的运行，其周边主要存在以下问题：

（1）涵洞上部发现有规则干燥小裂隙，多处敲击有空鼓现象，洞顶土质存在不均匀沉降，涵洞与坝体接触处有明显空隙，渗流严重。

（2）由于土坝砌筑材料较差且含砂量大，输水涵洞与坝体无法形成整体，导致输水涵洞周边及下部渗漏量较大。

3 输水涵洞周边及底部加固方法及技术措施

根据岭里水库大坝除险加固施工设计要求，拟对坝体及坝基存在渗漏部位实行单管高压旋喷灌浆加固处理，主要采用的工艺技术参数见表1。

表1 岭里水库高压旋喷灌浆参数表Table 1:Parameters of the high pressure jet grouting for reha⁃bilitation of Gutianling earth dam

喷射介质为水泥基质浆液，使喷射管做一定角度的旋转和提升运动，利用高压水形成高速喷射流束，冲击、切割、破碎地层土体，并以水泥基质浆液充填、掺混其中，形成柱形断面板墙状的凝结体，以提高坝体防渗能力，从而增强坝体整体性和防渗性。由于输水涵洞处于大坝中部偏左岸，涵洞高程599.2～602.0 m，输水涵洞周边及底部无法全部采用原设计加固处理方案。经工程设计技术人员认真研究和探讨，拟通过不同的布孔及钻孔，在原设计高压旋喷的基础上，结合选用更改喷嘴方向、摆喷及定喷等灌浆方法，并采取相应的灌浆技术措施加以处理，确保涵洞周边达到设计及规范要求。

3.1 布孔及钻孔

布孔的合理与否是输水涵洞周边灌浆加固处理取得预期效果的前提。根据施工设计和相关工程的施工经验，结合本工程涵洞宽度（0.65 m），施工中主要在距涵洞中心0.8 m处的左右两侧各布设一孔，钻至基岩相对不透水层0.5～1.0 m处；在涵洞左右侧两孔中共布设3孔（间距为原施工设计的0.4 m），并钻至距涵洞顶0.5 m处，钻孔布置见图1。

图1 涵洞周边钻孔布置示意图（单位：mm）Fig.1 Grouting holes drilled around the culvert

3.2 灌浆方法

（1）涵洞底至坝底：主要通过涵洞左右两侧钻孔，采用定喷折接连接，如图2所示，左右两孔向涵洞中心线相对方向折向上游15°方向定喷连接。

图2 涵洞下部定喷折接横断图（单位：mm）Fig.2 Cross section of polyline connection in directional jet grouting under the culvert

（2）涵洞洞身部位：可采用旋喷和注浆相结合的方法。为了确保在洞身侧墙能承受的压力范围内，浆液能充分注满涵洞两侧空隙，根据比能值公式E＝（PQ）/（100V），可通过适当控制喷射灌浆压力、提升速度和注浆量来控制比能值E，在不劈裂洞身侧墙的情况下，达到水泥浆液注满空隙的防渗设计要求。

（3）涵洞顶以上0.5 m部位：采用两侧孔向涵洞中心线定喷和中间三孔更改喷嘴方向相结合的方法，左右两孔向涵洞中心线相对方向折向上游15°方向定喷连接，同时中间三孔也可在距洞顶0.5 m处更改喷嘴垂直于涵洞顶方向摆喷。通过定喷和摆喷的结合，能充分让浆液注满洞顶的所有空隙，达到防渗的目的。

（4）坝顶至涵洞顶以上0.5 m部位：坝顶至距涵洞顶0.5 m处按原施工设计方案，采用高压旋喷灌浆加固处理。

3.3 技术措施

施工中不仅要选择正确的布孔、钻孔和正确的灌浆方法，还要对水泥、浆液和各道工序的质量进行严格的控制和检查，主要应掌握以下施工技术措施和方法。

（1）必须严格控制钻孔垂直度、高程和平面位置，确保钻孔能布设在设计要求的位置是灌浆加固处理取得预期效果的关键，也是首要前提。

钻机就位后，用水平尺校正机身，使钻杆轴线垂直对准钻孔中心位置，钻孔过程中，每钻3 m必须用水平尺测量一次，以确保钻孔倾斜偏差控制在1%以内。

造孔结束后进行护壁，将钻杆提出，下设底端用透水无纺布包扎护壁管，进行成孔护壁，护壁套管接头用塑料密封带连接。护壁套管下至孔底后，采用YGB液压拔管机将套管分节拔出。

（2）配制浆液时，要确定相应水灰比的加水高度及加灰量（1.2∶1水灰比每次加入水240 kg，水泥200 kg），并在搅拌机上做好标记。配置过程中严格按照已标明的加水高度及加灰量进行控制，充分拌和后，用比重计对配制好的浆液密度进行测量，控制浆液密度，符合要求后方可进行送浆。

（3）下放喷射管之前，必须在地面上进行试喷，以检查管道的畅通性及各项指标是否达到设计要求，地面试喷同时调准喷射方向及角度，试喷正常后应用胶带把喷嘴封上，以避免入孔过程中发生喷嘴堵塞。当喷管下入设计深度后，应先进行原地静喷喷浆，待水泥浆液返出孔口，情况正常后方可开始高压喷射灌浆提升，并根据工程需要调节喷射压力和灌浆量，改变喷嘴移动方向和速度，控制喷射固结体的形状，即圆盘状、圆柱状、大底状、糖葫芦状、大帽状和墙壁状。

（4）灌浆过程应经常检测水泥浆液的进浆和回浆比重，当与设计水灰比的浆液比重误差超过0.1时，应停止作业，重新调整浆液水灰比。若因供风、水、电中断或拆卸注浆管不能连续喷灌时，重新进行高喷灌浆的搭接长度不应小于0.5 m，若中断超过30 min，恢复作业时搭接长度应大于1 m。

4 工程质量检查及评价

输水涵洞周边灌浆加固处理完成28 d后，采取在左右侧孔与涵洞边墙中心线上钻孔检查法，检查孔自上而下分段钻孔、取芯，进行现场静水头压水试验，同时做抗压强度及渗透系数试验。高喷检查孔注水试验成果见表2，芯样抗压强度范围为1.95～7.62 MPa。

表2 高喷检查孔注水试验成果表Table 2:Results of water pressure test at high pressure jet grouting holes

根据表2检查孔注水试验成果可看出，涵洞两侧从595.0～604.5 m高程（灌浆位置涵洞高程为600.6～601.8 m），2个试验孔现场注水渗透系数范围为1.21×10-6～7.26×10-6cm/s,均小于1.0×10-5cm/s，多呈微透水和极微透水，满足设计规范要求，总体防渗效果较好。

5 结语

近几年，随着土坝病险库安全状况日益受关注，越来越多的土坝病险库得到有效高喷灌浆加固整治，但特殊位置的涵洞周边喷灌加固却始终不够理想。岭里水库涵洞周边喷灌时，通过精确布孔和钻孔并结合采用各种喷射的灵活组合和调节喷嘴方向，同时注重技术参数的设置和严格的技术措施及工序管理，保证了涵洞周边喷灌质量达到了土坝除险加固的规范要求。从喷灌后对工程质量检查的结果看，岭里水库涵洞周边喷灌是成功的。■

[1]陈伊清.大坝除险加固处理技术课程讲义[M].

[2]陈伊清.溪西水库右岸土坝坝基渗漏问题和防渗处理[J].资源环境与工程,2010,24(5).

[3]黄宝德.影响高喷防渗墙质量的因素及防治措施探讨[J].人民长江,2010,41(5).

[4]DL/T2500-2004,水电水利工程高压喷射灌浆技术规范

[S].中国电力出版社,2005.

[5]SL189-96,小型水利水电工程碾压式土石坝设计导则[S].中国水利水电出版社,1997.