单排帷幕灌浆在新城水库除险加固中的应用

薄 春，仲兆伟

(1.黑龙江省水利第一工程处，黑龙江富裕 161200;2.黑龙江省水利水电勘测设计研究院，哈尔滨 150080)

单排帷幕灌浆在新城水库除险加固中的应用

薄 春1，仲兆伟2

(1.黑龙江省水利第一工程处，黑龙江富裕 161200;2.黑龙江省水利水电勘测设计研究院，哈尔滨 150080)

单排帷幕具有投资少、工期短、见效快等特点，在新城水库消险加固中取得成功。在施工中针对遇到的问题，实施具体的解决方案，经过实践单排帷幕灌浆在小型水库除险加固中发挥作用，取得了良好的技术经济效益。

新城水库;单排帷幕;压水试验;效果分析

1 水库概况

新城水库位于黑龙江省延寿县城南偏东16km，在蚂蚁河右岸石头河中下游，于1958年动工兴建，1975年建成。经30多年的运行，虽然没有发生大的险情，但在溢洪道、拦河坝坝后始终有渗水现象，尤其是消险前几年渗水越来越严重，几乎一年四季漏水不断，土坝有多处塌陷。由于水库险情多，不能按设计安全运行，严重影响了水库效益的正常发挥，同时也对水库下游人民生命财产造成了严重的威胁。

2 地质概况

库区位于张广才岭低山丘陵区，岩石坚硬，节理裂隙发育、岩体破碎完整性差。该地区隶属于新华夏系第二沉降带与第二隆起带的过渡带，是伊春——延寿地槽褶皱系丰茂——亚布力地槽褶皱带。

地下水含水层岩性主要为级配不良砂、级配不良砾，地下水与河水的水力联系密切。基岩裂隙水分布于低山丘陵区的岩石裂隙中，受地形、构造、岩性的制约，分布不均匀。根据前期地质勘察和坝体外观现状发现拦河坝、溢洪道等建筑物基础坐落在全风化花岗岩体上，该层破碎或破屑状，以下是强风化带，节理裂隙较发育属中等透水岩层。

3 设计方案

此次施工帷幕长度为135 m，主要布置在渗水比较严重的大坝右侧，进行单排帷幕灌浆，孔距为1.5 m，黏土心墙孔深3～8 m，岩下孔深10 m;分3序施工，透水率设计标准为q＜5 Lu。

4 主要施工方法

4.1 工作流程

施工前准备→安装钻机→造孔→压水试验-灌浆→封孔→转移设备。

4.2 钻孔、冲洗及压水试验

4.2.1 钻孔

此次造孔选用SH-30型钻机和XY-2PC两种钻机。首先用30型钻冲击开孔，穿过混凝土;下φ127 mm套管护壁，然后用2PC钻机，用φ90 mm的合金钻头造孔，带φ89 mm套管跟进，至心墙底部;然后改用小口径φ59 mm的金钢石钻头进行岩石造孔。

钻孔是帷幕灌浆的关键环节，具体施工步骤为：

1)用水准仪测定孔位，孔位偏差控制在10 cm以内。

2)钻机固定牢固，钻孔方向保持垂直，采取KXP-1型测斜仪，孔斜误差控制在1.5%以内。

3)用水平尺操平钻机，对准孔位，低压低速开钻造孔。

4)对地层岩性的预测和判断，及时调整钻进参数。

黏土心墙造孔技术要求比较高，宜采取小压力、低转速、限水量、匀速钻进，为了避免黄泥堵死钻头，影响钻进速度和质量，施工单位研制了“外八字”型的钻头，不仅避免了烧钻的问题，而且大大提高了钻进速度。

4.2.2 冲孔

每当完成钻孔后，加大泵量，增加流速，使孔壁得到充分有效的冲洗，将孔内沉淀物冲出之后施以80%的灌浆压力，直到回清水后持续10 min，达到孔底沉淀物＜20 cm。

4.2.3 压水试验

各灌浆孔在灌前，每段进行一次简易压水试验。

4.3 帷幕灌浆

根据坝体钻探揭露，黏土心墙部位透水性较弱;接触段部位为花岗岩，呈全风化～强风化状态，渗透性较强，是此次灌浆的重点部位。为此将灌浆压力、段长、灌浆的上下顺序进行适当调整，具体见表1。

表1 各段段长与灌浆压力一览表

4.3.1 黏土心墙灌浆

黏土心墙灌浆采用充填式灌浆法。用黏土和水泥混合浆液，黏土与水泥的比例为8∶2。黏土选用原心墙建设时的土料场;黏粒含量为20% ～40%，粉粒含量为30% ～70%，水与干料的比例为3∶1，采用自下而上全孔灌浆，射浆管位置距孔底0.50 m。压力为0.05kPa。

4.3.2 基岩灌浆

将第一段设为岩下2.0 m，采用自上而下灌浆;其余各段段长为3～5.0 m，采取自下而上灌浆，分序加密，孔口封闭的施工方法。

接触段是灌浆的重点部位，渗透性较强，分2次灌浆，第一次用0.15 kPa低压开灌，水灰比为2∶1，第二次：待凝24 h后，重新扫孔，复灌，灌浆压力为0.20 kPa，开灌水灰比为4∶1。

其余各段灌浆压力为0.3 kPa，灌浆浆液的浓度由稀到浓，逐级变换。水灰比采用7个比级，开灌采用5∶1。

4.3.3 水灰比浓度的变换

在正常灌浆中，当某一级水灰比浆液灌入达到300 L以上或灌浆时间已达30 min时，压力、吸浆量均无改变或改变不明显时，改浓一级灌入。注入率＞30 L/min时，改为越级变浓。当灌浆压力不变，吸浆量均匀减少，压力均匀升高时不得改变水灰比。当吸浆量很小，已接近屏浆标准时，虽灌入量达到300 L，此时仍以原来的灌浆浓度灌至结束。

4.3.4 灌浆结束标准

采用自下而上分段灌浆法时，在该段最大设计压力下，注入率≤1 L/min继续灌注30 min可以结束;采用自上而下分段灌浆法时，继续灌注60 min可以结束。

4.3.5 封孔

基岩封孔：孔口采用压力灌浆封孔法。

心墙封孔：每孔灌浆完毕后，待孔周围泥浆不再流动时，将孔内浆液吸出，扫孔到底，用直径2～3 cm黏土球分层回填、捣实。

4.4 灌浆效果分析

本次帷幕灌浆共布置90个灌浆孔，灌浆总进尺1 350 m，其中：心墙450 m，基岩900 m，基岩注入水泥54 t，平均单位注灰量60 kg/m。黏土心墙注入干料1.57 t，平均单位注入量3.5 kg/m。

基岩各序孔注灰量呈明显递减规律，其中：I序孔单位注灰105 kg/m;II序孔单位注灰60 kg/m;III序孔单位注灰15 kg/m。

说明基岩中存在较大的裂隙，吃浆量较大，尤其接触段及以下2m区间有较大的空洞，是耗灰量最大的部位。

在该区共布置了7个检查孔，共压水14段，透水率全部满足设计要求＜5 Lu。所有压水段透水率最大为4.02 Lu，最小的为0.07 Lu。经质量评定全部合格，充分说明通过此次帷幕灌浆收到了明显的技术效果。

5 结论

单排帷幕灌浆具有投资少，占用施工场地小，施工方法简单，进度快，并可在地下水位以下施工等优点。通过新城水库帷幕灌浆的成功经验，证明土坝坝基是可采用单排帷幕灌浆进行防渗处理，只要选择合理的灌浆材料和技术参数，严格控制工序，根据实际改进钻进工艺，防渗目的是完全可以达到的，并能收到良好的效益。

［1］徐庆强.帷幕灌浆在土石坝除险加固中的应用［M］.长春：吉林科学技术出版社，2005.

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1007-7596(2011)04-0277-02

2011-03-12

薄春(1976-)，男，黑龙江密山人，工程师;仲兆伟(1956-)，男，黑龙江哈尔滨人，高级工程师，建造师。