帷幕灌浆在砂卵石坝基防渗加固中的应用价值分析

田 原

(辽宁省水利水电科学研究院，沈阳110003)

帷幕灌浆在砂卵石坝基防渗加固中的应用价值分析

田 原

(辽宁省水利水电科学研究院，沈阳110003)

目前较为常用的坝基防渗处理方法有高压喷射、帷幕灌浆以及混凝土防渗墙。高压喷射灌浆适用性强、施工占地面积小、施工过程灵活性高，但专业性要求极高，与下部基岩帷幕灌浆工序衔接难度大，加大了对工程进行检测难度，减少了有效检测手段使检测工作不全面。这些都导致工程所需工期长、造价成本高，在一些大型的混凝土或砌石体为挡水建筑物的加固、改建工程中并不适用。比起高压喷射帷幕灌浆兼具适应性能强的同时，施工更为方便、对于施工中的问题能更快更好的处理，节省投资提高了工程效率。文章以某水库为例，分析帷幕灌浆在砂卵石坝基防渗加固中存在的应用价值。

帷幕灌浆;砂卵石坝基;防渗加固;灌浆效果;应用价值

0 引言

20世纪60年代，开始加强对中小型水库和拦河堰坝的建设，但由于当时科学技术不发达导致工程所需的大型开挖、运输和抽排水机械设备物资十分匮乏。

加上受技术标准低、建设管理知识不足等因素的影响，在许多原有的坝基河床砂卵石覆盖层中都存在开挖、清理不彻底的问题，都是导致水库、堰坝在蓄水之后发生渗漏情况的根本原因，在情况严重时还会危及大坝安全。

1 水库坝基砂卵石覆盖层特点

在某水库除险加固施工过程中，在改造工程的勘探和施工过程中发现了砂卵石层，它的特点是级配不良、大粒径组较之小粒径组明显较多、透水性强。

其中某水库拦河坝基中的砂卵石层厚度为0.8～6.3 m，透水性从中等到极强程度不等，砂卵石最大粒径超过110 mm。

由于该坝基含泥量少，在利用帷幕灌浆进行打孔工作时，循环液损失量严重，绝大部分甚至直接从孔底段的砂卵石层的空隙中直接渗漏［1］。经压水测试之后，发现其最大透水率为845.5 Lu。

2 水库除险加固工程的施工

在本次利用帷幕灌浆进行坝基防渗加固处理时，采取了以下主要参数和施工工艺，参照类似的工程经验通过了灌浆测验，顺利完成了加固工程并达到了预期效果。

2.1 主要施工参数

主要施工参数包括:孔深与段长、孔距、排数与排距和孔序与排序。

2.1.1 孔深与段长

初次深入砂卵层的深度在1～2 m处即可，之后都必须控制在2～4 m处。进入基岩时，与基岩接触段长为0.6～1.9 m。可根据现场所存在的砂卵石厚度做适当调整。基岩段灌浆工作会依据我国《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》相关要求进行合理施工［2］。

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2.1.2 孔距

就本次帷幕灌浆工程中考虑到当地砂卵层的流动情况并在合乎防渗要求下决定，孔距采用2.5 m。

2.1.3 排数与排距

结合当地坝基砂卵石层厚度、渗透性进行分析之后，通过试验从而确定本次工程中所需灌浆排数。

当覆盖层厚度过大、透水性过强的地段时，可增加排数以达到预期效果［3］。本次工程排距安排在1.6 m。

2.1.4 孔序与排序

在双排帷幕施工时，先对下游侧排进行施工，完成之后开始上游侧排施工。每排灌浆分3次进行钻灌，分别命名为施工Ⅰ序孔、施工Ⅱ序孔以及施工Ⅲ序孔［4］。等到前序施工完成，才能进行后序施工。

2.2 主要施工工艺

主要施工工艺包括:造孔、洗孔、压水试验、灌浆方式、灌浆材料和浆液的变化变换和封孔。

2.2.1 造孔

由于本次工程是砂卵石坝基，因此在造孔时将采用金刚石钻头进行钻孔工作。在钻孔时为避免打孔周围砂卵石塌落，需利用单管清水钻进减少造孔时的进水量。

2.2.2 洗孔

在砂卵石层段，无论有无回水情况都可冲洗10 min。若遇到回水情况，在回水清澈之后才开始清洗。

2.2.3 压水试验

对每孔各灌浆段都要进行简易压水测试，时长20 min即可。灌浆压力为平时孔内压力的85%。当流量≤40 L/(min·m)时，测试时间可适当缩短。

2.2.4 灌浆方式

从上到下，形成循环的灌浆式。

2.2.5 灌浆材料和浆液的变换

当单位进浆量增大或维持不变、灌浆压力保持不变时，在注入开灌水灰比浆液达到400L之后，浆液每次都要比上一次进浆变浓一级。当吸浆量过大时，可用灌灌停停、浓浆待凝等方式有效避免泥浆扩散半径增大，从而保障灌浆质量［5］。

2.2.6 封孔

在完成所有孔内灌浆工作、待浆液凝固结束后，才能将孔内积水放出。

浓水泥浆可用于基岩及混凝土，黏土心墙用黏土即可完成封孔工序。

3 水库除险加固工程灌浆效果分析

以某水库除险加固工程为例，对灌浆效果进行分析。灌浆材料注入量、孔压水测试、灌浆前透水率是帷幕灌浆效果的主要分析对象［6］。

某水库主坝为黏土心墙砂壳坝。某水库总库容为1 584万 m3，坝高约16.9 m，坝顶总长270 m，采用套井回填黏土为坝体防渗加固。受透水性极强的砂卵石层影响，在套井施工时底部曾涌入大量流动水导致塌孔，入岩与岩基在套井时无法形成防渗闭合圈。

综合考虑，决定在砂卵石顶面上方0.4～0.7 m处进行底端套井工作，下方则采用帷幕灌浆进行防渗，堵口段帷幕灌浆分两排(桩号0+180-0+235)，其余坝段与两岸山体统为一排(桩号0+028-0+265)。双排、单排帷幕灌浆上游排位与套井轴线持平。

本次工程共完成156只孔，上游排119只(桩号0+028-0+265)，下游排37只(桩号0+180-0+235)。

总灌浆段次435段，其中砂卵石灌浆324 m，基岩段灌浆762 m。

3.1 单位水泥注入量统计分析

该工程灌入水泥总量为420 581 kg，平均单耗467.5 kg/m。

随着孔距得不断加密及排序、孔序不断增加，下游排各空单位水泥灌入量较上游排明显增加，证实下游排在灌浆完成后防渗效果显著。

对各排、各序次孔单位水泥注入量进行数据统计，具体数据统计表见表1，通过分析可知各序次孔单位水泥注入量呈明显递减趋势，与一般灌浆规律相符。

表1 各排、各序次孔单位水泥注入量统计表

3.2 平均透水率统计分析

通过对本次帷幕灌浆的435段灌浆前以及23段检查孔进行压水试验，得出透水率并对数据做统计，其具体数据表见表2。

可以看出随着孔距得不断加密以及排序、孔序的增加，下游排各序次孔平均透水率较上游排相应增加，通过分析可看出各序次孔平均透水率呈明显递减趋势，与一般灌浆规律相符。

表2 各排、各序次孔平均透水率

4 结语

在对砂卵石坝基进行防渗加固施工时，通过对某水库的除险加固工程中上游坝基灌浆资料和检查孔结果分析，可知帷幕灌浆对此类坝基防渗加固达到预期效果。证实采用帷幕灌浆手法:

1)对砂卵石覆盖程度高的坝基进行防渗加固施工是可行的，施工上游灌浆结果达到预期，基本完成设计指标，符合一般设计要求。

2)造价低、效率高、影响坝体结构程度低，与坝基基岩灌浆易于结合等优势都使帷幕灌浆成为砂卵石坝基防渗加固的最佳施工方案，值得大力推广和采用。

［1］刘建光.帷幕灌浆在砂卵石坝基防渗加固中的应用与研究［J］.浙江水利水电专科学校学报，2012，24(02):18-22.

［2］任习祥.帷幕灌浆施工技术在水库大坝基础防渗加固处理中的应用［J］.广东建材，2009(02):52-54.

［3］吴彬，王东，董新光.某工程坝基防渗帷幕灌浆可灌性分析［J］.工程勘察，2007(06):19-23.

［4］王立彬，毕明亮，许小东.深厚砂砾石层防渗帷幕灌浆施工技术［J］.灾害与防治工程，2009(01):68-71.

［5］曾凡杜.坝面帷幕灌浆技术在竹银水库主坝坝基处理中的应用［J］. 水利水电科技进展，2011，31(06):55-58.

［6］李林枫.横泉水库坝基风化基岩帷幕灌浆施工技术［J］.西北水电，2011(01):36-39.

Application Value on Curtain Grouting in Seepage Control and Reinforcement of Sand and Gravel Foundation

TIAN Yuan
(Liaoning Province Water Conservancy ＆ Hydropower Scientific Research Institute，Shengyang 110003，China)

The commonly used treatments for dam foundation seepage prevention method are high pressure jet grouting and the concrete cutoff wall at present.High pressure jet grouting has a strong applicability，small construction area，flexible construction process，but also very high professional requirements，and difficult grouting procedure connection with the lower bedrock，increasing the detection difficulty on engineering，reducing the effective and comprehensive testing means.All these lead to a long construction period，high cost.It is not suitable for some large-scale concrete or masonry as water retaining structure reinforcement，rebuilding project.Compared with high pressure jet grouting，curtain grouting is characteristic of adaptation，strong performance，convenient construction at the same time，some problems in the construction can be solved faster and better，saving investment and improving construction efficiency.Taking a reservoir as an example，the application value of curtain grouting in seepage control and reinforcement of sand and gravel dam foundation is analyzed.

curtain grouting;sand and gravel foundation;seepage control and reinforcement;grouting effect;application value

TV543

A

1007-7596(2014)05-0010-03

2013-12-09

田原(1968-)，男，辽宁兴城人，工程师。