改进灌浆技术在小型水库除险加固中的应用

赵晓军

(新疆汇通水利电力工程建设有限公司，乌鲁木齐 830000)

改进灌浆技术在小型水库除险加固中的应用

赵晓军

(新疆汇通水利电力工程建设有限公司，乌鲁木齐 830000)

这些年以来，新疆对多座小型水库进行了除险加固，其中在防此坝基和坝体防渗中，多均采用了灌浆技术，文章对改进灌浆技术在小型水库除险加固中的应用情况进行分析。介绍了新疆某水库概况及存在问题，灌浆技术的产生，探讨改进灌浆技术在小型水库除险加固中的应用，最后对全文进行总结。

小型水库；除险加固；灌浆技术；限流模式；降低压力形式；数次灌浆；改进旋喷技术

中小型水库的除险加固成为近几年来水利事业中的头等大事。为了提高水库的使用寿命，在新疆某水库的除险加固施工中就采用了改进灌浆技术，以达到加固地基的目的，从而来提高水库在施工方面的技术含量。

1 新疆某水库工程概况及存在问题

新疆某一水库是座引水灌注模式的水库,主要以灌溉为主，兼有城镇供水、防洪、发电等综合效益的小型水库枢纽工程。该水库为均质土坝，设计坝高25.7m，坝顶高程329m。水库隧洞工程全长107m，整体为无压明流隧洞，设计流量为0.4m3/s，隧洞进口接矩形箱涵，隧洞断面呈现城门型，净宽度为1.5m，高为1.8m，圆弧半径为0.75m，采用厚度为300mm钢筋混凝土衬砌，并进行回填灌浆。隧洞洞身经过凝灰岩质绢云母千枚岩，洞身埋深19m，最大埋深25m。其围岩为弱强岩性，抗压强度超过10MPa。

2 灌浆技术的产生

水利工程出现漏水现象，主要是两种原因导致的：一种是在进行工程建设时选址不当，因为这种地质条件常会形成喀斯特溶洞和溶沟，从而导致漏水现象时有发生； 另一种则是没有先进的灌浆技术手法，满足不了当前施工过程中的需要，而使得工程的施工效果也不明显[1]。所以，工作人员为了防止这些问题的出现，灌浆技术便在运用范围内得以产生。这种技术可以在一定程度上充实原本疏松的土体结构，在混合浆的浆刃影响下，浆液会沿着坝体的最小主应力面形成启劈裂缝，浆液也会继续充填和扩张启劈裂缝，最终使坝体沿着纵向劈裂；停止灌浆后，孔口的压力会逐步消散，混合泥浆也会浓缩固结，泥浆的压力将逐渐减小，坝体就会进行回弹压缩浆液。此外，通过灌浆的压力和土体的湿化变形，坝体内部的应力会进行再分配，逐步趋向均衡，从而使坝体达到稳定的变形目的。

同时，灌浆技术在很多应用范围内都得到大力推广，如在透水强度高的砂卵石、堆石渣层及砂卵漂石中，都是使用率非常高的[2]。并且利用泥浆固壁的方式，提出了冲击钻造孔的一种新方法，这不仅使得转钻孔技术存在的不足得以弥补，还拥有以下优点：

1)提高了成孔的效率，孔的斜度也容易控制。

2)浆液的渗透能力加强，能量的消耗则逐步减少。

3)加快了施工的进度。

4)钻孔工具消耗降低，机具的磨损也相对减少。随着技术的不断发展，应用领域的快速扩张，使水利工程和水电工程对于该项技术的应用不仅可以用于松散的地层防止渗漏，也可用于低水坝的坝基渗漏，还可以修补混凝土渗墙断裂[3]。

3 改进灌浆技术在新疆小型水库除险加固中的应用

虽然小型的水库其库容量不是很大，但是它在新疆省的水库总数中占有很比重。如果水库发生事故，就会直接危及到人民的生命财产安全，并且对当地的经济发展也会带来一定影响。因此，通过改进灌浆技术解决水库的除险加固问题就成为新疆省水利工作的一件大事。

3.1 采用限流的模式

灌浆技术工作人员可以将注入率以每分钟10～15L的概率操作，从而使浆液以较快的速度沉淀下去。在速度逐步减小之后，在慢慢提升其注入的速度，但是要保持它的平稳性，当灌浆达到标准时，就可以停止操作了。

3.2 采用降低压力的形式

这种方式主要用于依靠自流来进行灌浆，一直在浆液成为凝固的状态时，并且浆液不会在自行流动，这时候可以将灌浆的压力逐步提高，最后达到最开始的状态水平，之后就继续按照原本的工序进行操作。

3.3 采用数次灌浆进行处理

数次灌浆也就是所谓的阶段性灌浆，但并不是盲目，无控制，而是要按照特定的灌浆数量和灌浆时间作为依照，在达到最后的要求时就可以停止灌浆，之后过一段时间，再继续进行之前的工作。这样数次灌浆之后就可以达到所要求的标准了。

3.4 采用改进旋喷灌浆技术

改进旋喷灌浆技术技术流程：

1)制作浆泥：使用的浆液要是密度在1.6～1.7g/m3的普通硅酸盐水泥(425#)。高速搅拌机的搅拌时间应>30s，而使用普通的搅拌机时应>90s。进行浆液筛选后，要定时的去检测其浆液密度。

2)进行钻孔：这一操作工程中，首先要确定其施工的孔号以及所要求的桩位，之后要深度确认按照设计所进行的钻孔程序，在钻孔结束后，要达到孔深后测斜的标准。

3)试喷实验：在将喷射管放进灌浆孔内中之前，需要进行地面的试喷，不能直接使用。喷头要按照设计的深度放入，之后将符合规定的水、气、浆放入，当浆液溢出孔外后，提升到设计高度，同时要注意喷射时的记录，严格按照设计规定，准确控制施工过程所要求的质量。

4)改进喷旋灌浆：在这一过程中，所要采用的喷旋技术为三重管喷射，这一环节中最重要的是要明确喷旋顺序：①要固定旋喷机的位置；②要将喷管下放到预计中的孔的深度；③要将浆液回到孔口进行反浆；④打开高压泵和空压机；⑤旋喷开始并逐步提升；⑥停止旋喷操作；⑦将孔口封闭，结束旋喷灌浆。这一步，也是最为重要的一个环节。

5)封闭孔口：当场将制作好的浆液封住孔口。这种改进喷旋灌浆技术与其他普通的灌浆技术相比，它具有以下自身的特点：①这种技术的成本较低；在施工操作过程中速度比普通的技术要快；而且它的可靠性也要较高。②这种灌浆技术是通过利用高速的水流运动，强制性的改变土体形成另一种固结体，这种方式在覆盖层中是一般不会出现可灌性等现象；③因为高速度的喷射只在土体破碎的范围内实行，浆液就不容易流失，可以保证加固的范围以及其固结体的形状；它的喷射方式有两种，水平方向和倾斜方向；最重要的是它具有环保作用，不会造成环境污染，噪声污染和地下水污染。

4 结 语

新疆大多数水库都是于20世纪60—70年代建设而成的，由于当时各种条件的不成熟，比如结构设计不合理、技术条件差及施工方式落后都是产生病险水库的原因。多年运行、管理不善、工程设施老化等因素导致了水库渗漏、淤积严重,有时甚至发生垮坝事件。根据其产生病害的成因不同，其整治的方式也就不同。运用传统的常规加固方法，对于现在的病险水库除险加固并不是都很实用，因此探索新技术，试验新方法，比如采用劈裂灌浆、高压灌浆技术等。很多工程最后实践证明,这些灌浆技术方法施工不仅简单,而且造价低,施工速度也快,水库经过常年的运行,效果也是非常显著。因此，这些具有针对性的水库加固方式对于新疆乃至全国水库的病害整治提供了非常好的实践经验。

[1]王小媚.小型水库除险加固施工灌浆技术分析[J].江西建材,2013(05):162-163.

[2]柴敬轩.高压摆喷灌浆技术在庙朱水库除险加固中的应用[J].河南水利与南水北调,2013(08):4.

[3]罗云清.劈裂式灌浆技术在中小型水库除险加固工程中的应用[J].世界华商经济年鉴·城乡建设,2013(03):269.

1007-7596(2014)10-0213-02

2014-04-12

赵晓军(1973-)，男，新疆乌鲁木齐人，工程师。

TV543；TV697

B