高压喷射灌浆技术在大坝防渗的应用

朱绍伟

摘要：文章介绍高压喷射灌浆设计及施工工艺，对坝体进行高压喷射灌浆后防渗复核，高压喷射灌浆达到了预期要求，消除了工程隐患，满足且提高了坝体的防渗能力，充分发挥了水库综合效益。

关键词：水库大坝；高压喷射；防渗；灌浆工艺

中图分类号： TV543文献标识码：A文章编号：

Abstract: the article introduces the design of high pressure jet grouting and the construction technology, by analyzing of high pressure jet grouting seepage control after review, high pressure jet grouting to reach the expected requirements, eliminate the engineering hidden danger, and increase the dam meet the anti-seepage ability, give full play to the comprehensive benefit of reservoir.

Keywords: dam; High pressure injection; Seepage control; Grouting process

1工程概况

该水库是一座具有防洪、灌溉、养殖等综合效益的小（Ⅰ）型水利工程。该水库控制集雨面积 12.43 m2，总库容 476 万 m3，正常蓄水位63.30 m， 正常库容 460 万 m3， 校核洪水位 64.15m，死水位 53.60 m。 大坝为均质土坝，坝顶高程 67.6 m，最大坝高18.0 m，坝轴线长 106.0 m，坝顶宽 4.5 m；枢纽工程主要由大坝、溢洪道、放水涵洞等组成。水库于1958 年动工兴建，1959 年竣工。 由于该工程施工受当时条件制约，工程设计标准偏低，多年的带病运行，暴露出来的渗流问题越来越多，越来越严重。 坝身、坝肩和坝基渗漏严重，并有加强趋势，直接影响水库大坝的安全，因此，该水库除险加固的难点是解决大坝渗漏问题，经过工程技术经济论证，最终确定采用高压喷射灌浆方案。

2 高压喷射灌浆设计

（1）灌浆孔布置。 在大坝坝顶轴线处布设一排高喷灌浆孔， 高压摆喷灌浆起始桩号为 Z0+000， 终点桩号为Z0+105。 高压摆喷灌浆起始高程 67.6 m，下部与坝基及两坝肩帷幕灌浆搭接形成一道封闭、连续的防渗墙。 设计孔距1.25 m，孔深伸入到建基面。 在施工过程中，孔距等设计参数可根据现场试验成果作适当调整。

（2）灌浆工艺参数。 拟定的高喷墙主要用于防渗，参照同类工程初选的高压喷射灌浆参数详见表1。

表1 高压摆射灌浆参数表

（3）防渗板墙连接形式。 大坝坝体高压摆喷灌浆深入基岩接触面。 设计采用摆转喷射灌浆构筑防渗板墙，确保其连续性和厚度。 按常规旋转高压喷射灌浆施工方法施工，孔距为 1.25 m，以保证灌浆的可靠性 ，不使形成薄弱环节。

（4）灌浆材料。 灌浆材料为强度等级不低于 32.5 的新鲜合格的普通硅酸盐水泥，若地下水活动频繁 ，回浆比重达不到设计要求时， 宜在水泥浆中加入一定比例的速凝剂。

（5）施灌次序。本工程高压喷射灌浆分两序进行，单数孔号为一序，双数孔号为二序，同序孔距2.5 m，最终孔距1.25 m。

工艺流程如图1 所示。

图1 高壓摆喷工艺流程图

（6）喷射灌浆。首先在孔底静喷（2～3）min，待孔口冒浆且比重达1.25 以上时再开始提升，提升速度因地层而异；同时，在施灌过程中若孔口不冒浆应立即停止提升，直至孔口冒浆比重达 1.25 以上方能提升。 当喷杆提升到设计高度后即可移机。

（7）封孔回填灌浆。 封孔回填灌浆是保证防渗板墙顶部质量的关键。 喷射完后，应随时用回浆池中的浆液作静压灌即可移机，同时应做到随沉随补 ，直到浆液不再析水下沉为止。

3质量检查

当施检部位的喷射工程施工完成7 日后， 即可进行开挖检查，测定成墙效果；完成 14 日以后也可通过钻孔注水试验测定高喷墙体的渗透系数； 为测定防渗墙的整体效果，设计还特别要求在墙体处上、下游钻孔分别进行水位或抽水观测。

4高喷灌浆后复核

通过对坝体进行高压喷射灌浆加固措施后， 对坝体防渗进行分析复核，确定坝体是否满足防渗要求。

（1）分析方法。 渗流分析采用有限单元法，运用岩土软件Geo-Studio 中 SEEP/W 模块分析该水库坝体渗流 。该分析模块功能强大，界面友好，能分析较复杂的渗流问题，可满足实际工程渗流分析的精度要求。

（2）分析工况。 根据 《碾压式土石坝设计规范》（SL274-2001）规定[3]，渗流计算时应考虑水库运行中的不利条件。 故该坝体渗流计算分析分别按大坝上游为正常蓄水位、设计洪水位、校核洪水位及上游水位 54.6 m（1/3 坝高）共四种工况（定义为工况一～工况四）进行稳定渗流分析以及上游水位由校核洪水位降至瞬时水位（定义为工况五）进行非稳定渗流分析。

（3）分析参数。 高喷灌浆加固后坝体材料分区见图 2，材料参数见表2。

图2 高压摆喷加固后坝体分区图

表2 高压摆射加固后坝体渗透系数表

（4）分析结果。 各种计算工况下渗流分析的最大渗透坡降值见表3。

表3 高喷灌浆加固后坝体渗流分析结果表

5结语

（1）通过表3 渗流分析结果可以看出 ，正常蓄水位工况下稳定渗流最大渗透坡降值为0.35，校核洪水位 、设计洪水位工况下的最大渗透坡降为0.35， 均小于允许渗透坡降。 对坝体进行高压摆喷灌浆后，渗流满足要求， 消除了水库大坝渗流隐患。

（2）喷射灌浆的质量直接影响防渗效果，因此，灌浆过程中一定要严格遵守操作过程，切实按照设计所提交图纸和有关施工要求施工。 做好过程控制，过程控制很重要。

（3）高喷灌浆后要对加固结果进行复核，评价该方案是否满足要求，并达到预期目的。

参考 献

1 陈长富．高喷灌浆在水库防渗中的应用［J］.吉林农业,2010,246(8),233.

2 张萍，黄端梅．高压喷射灌浆技术在小水库加固中的应用[J].黑龙江水利科技，2009,37(6),174-175

3 黄河水利委员会勘测规划设计研究院．SL274-2001 碾压式土石坝设计规范

[S]．北京：中国水利水电出版社，2002.

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。