永忠水库大坝防渗加固技术

王 倩

（湖南省宁乡县水利水电勘测设计院，410600，宁乡）

一、水库工程概况

永忠水库位于湖南省益阳市桃江县城东南方向约6 km，是一座具有防洪、供水、灌溉、养殖等综合功能的小（2）型水库。水库集雨面积0.4 km2，总库容20.46万m3，调节库容2.19万m3。主要建筑物有大坝1座 （均质土坝，坝长 75 m，最大坝高 19.8 m）、溢洪道1座（正槽开敞式，堰宽2.0 m）、输水隧洞1座（直墙圆拱式，尺寸1.2 m×1.6 m）。水库于1973年动工，1975年1月竣工。水库按20年一遇洪水标准设计，设计洪水位58.69 m，洪峰流量 4.36 m3/s，200年一遇洪水标准校核，校核洪水位58.99 m，洪峰流量6.27 m3/s,水库正常高水位57.73 m，相应库容18.27万m3，死水位40.52 m，相应库容0.4万m3，流域多年平均年降雨量1 548.1 mm。

二、大坝存在的主要问题

经现场检查及地质勘探试验，永忠水库大坝为均质土坝，主要由含砾粉质黏土组成，土料质量一般，结构疏松～稍密，属中等偏高压缩性土,填土质量较差，土体密实度不均一，通过现场坝体注水试验表明，渗透系数平均为 2.4×10-4cm/s，透水性较强，属中等透水土体。

三、防渗加固设计方案

针对永忠大坝存在散浸的问题，本次设计决定采用黏土固化剂灌浆技术进行防渗加固。黏土固化剂属于新一代灌浆材料，2004年通过了水利部的科技成果鉴定，由该材料与黏土、水泥配制的特种黏土固化剂浆液具有优于现代普通水泥浆液、水泥黏土浆液的多项良好技术性能，渗透系数达到 10-6～10-9cm/s量级。

四、防渗加固工程措施

坝体黏土固化剂防渗墙中心线布置于大坝中心线位置，采用双排布孔，排距0.6 m，孔距1.0 m，单孔有效扩散直径1.2 m，防渗墙从坝顶至坝基，最大墙高19.8 m。

1.黏土固化剂设计参数

①特种黏土固化浆液配比的确定。黏土80%～85%，水泥 15%～20%，黏土固化剂为水泥用量的15%～20%，上述均为重量比。黏土可选用粉质黏土或红黏土，要求干净、含砂量小、黏粒含量应超过50%或塑性指数不小于1.5；水泥为P.O42.5普通硅酸盐水泥，其细度要求符合《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》（SL 62—1994）的要求；水要求使用无明显化学污染的灌溉水或饮用水；固化剂为雄禹牌黏土固化剂。

②浆液水料比确定。一般采用2∶1、1.5∶1、1.2∶1、1∶1 四档，2∶1 用于基岩开灌，1.5∶1用于基岩复灌和坝身灌注，1.2∶1 用于间隔灌注，1∶1 用于封孔，特殊情况依据技术人员要求可以对水料比进行微调。

③布孔方式。大坝坝体黏土固化剂上游排防渗墙中心线布置于大坝中心线位置，采用双排布孔，排距0.6 m，孔距1.0 m，施工时分两序施工。

④灌浆量设计。根据上述配比参数可参照黏土浆液或水泥黏土浆液进行。

⑤注浆方式。按设计要求自上而下分段灌注。

⑥压力控制。采用循环式和纯压式相结合的综合灌浆法，灌浆压力为0.1 M～0.2 MPa。

2.灌注工艺规程

为了确保灌注质量，根据设计要求，在灌浆中必须严格执行以下技术措施和操作规程：

①坝体防渗实行自上而下分段灌浆,第一段还兼有压浆的作用，套管0.5～1.0 m深，将栓塞拴在套管内进行灌浆；

②土体下段的钻孔必须在前段灌注后2小时以后进行；

③灌浆时加灌浆尾管，以将浆液送至灌浆段尾50 cm处；

④采用循环式和纯压式相结合的综合灌浆方式，确保浆液能达到细小缝隙和有效扩散距离；

⑤孔口由专人查看压力表和回浆阀，确保回浆压力达设计值；

⑥孔口开挖至土层以下30 cm处，用封口袋扎紧筑实，然后用黏土夯紧，制成孔口压浆板；

⑦对于孔壁不规则的孔先初灌一次，达到泥浆护壁，待24小时后扫孔复灌；

⑧同一灌注中如出现无压力、无回浆、吃浆量大的孔，采取分时的间隙灌注，并改用1.2∶1的浓浆，间隔时间首先是2小时，如果仍无压力、无回浆、吃浆量大，延长间隔时间至24小时；

⑨各灌浆段灌注结束，在压力正常且坝面未裂缝的情况下，一般不等浆液衬凝就实施下一段灌注,对坝面裂缝的孔严格在24小时后再实施下一段灌注；

⑩灌浆压力土体控制在0.1 M～0.2 MPa，基岩灌浆压力控制在0.2 M～0.5 MPa。

3.封口方法

①孔口开挖至土层以下30 cm处，封口袋扎紧筑实，然后用黏土夯紧，防止因孔壁不规则造成浆液沿套管外壁冒出；

②通过第一序孔灌注土层至坝面裂缝，制作压浆板，阻止浆液从碎石层冒出。

4.浆液浓度变换原则

施工中根据灌注的实际情况需要改变浆液浓度，浆液浓度的变换原则是：①在灌注基岩时首次采用2∶1的浆液，然后改为1.5∶1续灌，根据吸浆情况改为1.2∶1灌完；②土体中统一采用 2∶1 或 1.5∶1 的浆液。

5.灌浆结束条件

当灌注达到设计压力后，吸浆量小于4 L/min或1 L/min，续灌约20 min或10 min。对坝体而言，如果坝面出现细长裂缝，可以结束灌浆。

封孔采用“全孔灌浆封孔法”。

五、结 语

黏土固化剂灌浆防渗技术可以广泛应用于各种地质条件下土质水库堤坝坝基及坝体的防渗加固处理。永忠水库大坝经采用黏土固化剂灌浆防渗后，较好地解决了原坝体散浸的问题，提高了水库的综合效益。

[1]凌贤长，杜绍安，蔡德新.特种黏土固化浆液研制及其工程应用成套技术 [M].2004年水利科技成果公报.北京：中国水利水电出版社，2004.

[2]刘文水，王新刚，冯春喜，刘洪波.灌浆材料与施工工艺[M].北京：中国建材工业出版社，2008.

[3]江西省水利科学研究院.特种黏土固化浆液推广应用报告[R].2008.