灌浆施工在塔西水库土坝加固处理中的应用

吴学刚

摘 要：土坝坝体灌浆加固施工技术被广泛应用于水库除险加固工程。塔西水库利用灌浆的施工工艺加固坝体。该文介绍了大坝充填灌浆的施工技术，水库经过坝体灌浆加固，坝体的防渗能力明显提高，原坝体基础渗漏得到了有效的解决。

关键词：充填灌浆 坝体加固 施工技术

中图分类号：TV641 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）04（c）-0056-01

塔西水库位于海河流域子牙河水系七里河一支流上，坝址在河北省邢台县西黄村镇塔西村西北500m处，是一座以灌溉、防洪为主的小（2）型水库，控制流域流域面积1km2，总库容40.40万m3，调洪库容11.40万m3，兴利库容25.80万m3，死库容3.2m3，塔西水库于1957年12月兴建，1958年3月竣工。水库主要由大坝、放水洞、溢洪道组成。依据《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000），塔西水库属小（2）型水库，确定本工程等级为Ⅴ等，主要建筑物及次要建筑物为5级。防洪标准为20年一遇洪水设计，200年一遇洪水校核。由于土坝长期渗漏，需要对大坝进行充填式灌浆进行加固。

1 准备工作

在灌浆前先进行灌浆试验，首先对不同配比（水土比）的浆液进行试验，根据施工图纸编制钻孔和灌浆作业措施计划，内容包括：钻孔和灌浆工程的施工布置图、钻孔和灌浆的材料和设备、钻孔和灌浆的程序和工艺、质量保证措施、灌浆试验大纲、施工人员配备、施工安全措施、灌浆工程原材料试验和质量检验成果、钻孔灌浆压水施工记录、钻孔岩芯取样试验成果、质量检查和质量事故处理记录。选择与大坝灌浆区地质条件类似的坝段做为试验区。试验孔试验参数为布置方式、孔深、灌浆分段、灌浆压力等。在试验区内，按批准的灌浆试验大纲拟定的施工程序和方法进行灌浆试验检查灌浆效果，并将试验成果报送监理单位。

准备2台流量计、3个压力表、200 m压力软管、400 m供水管及足够的阀门等备用品。灌浆泵容许工作压力应大于最大灌浆压力的1.5倍，灌浆管路应能承受1.5倍最大灌浆压力。

2 灌浆的实施

钻孔设备采用回旋式钻机2台，BW200/40型双缸泥浆泵2台，D-07单桶打浆机1台，潜水泵1台，1195柴油机1台，摩擦杆、输浆管若干。钻头采用硬质合金钻头，钻孔过程中在监理工程师旁站子下对钻孔的垂直度、钻孔冲洗水、钻孔压力、芯样长度等因素进行检测和记录，测量孔斜比率，如果孔斜超过规范要求，及时采取措施加以纠正。

灌浆采用粘土浆，灌浆压力的参考值0.03～0.05Mpa。在灌浆前，对所有灌浆孔进行冲洗和压水试验。浆液中掺入的粘性土的质量遵守SL 62—1994第2.1.6条的有关规定，其掺入量通过试验确定，试验成果提交监理工程师。灌浆用水遵守JGJ 63—2006的规定，拌浆水的温度不高于40℃。

灌浆孔按顺序分序加密的原则进行施工。孔序以避免孔间串浆为原则，当相互串浆时，采用群孔并联灌注，但并联孔数不多于3个，并控制灌浆压力。灌浆分两个次序施工，先进行第一序孔的钻孔、灌浆，而后进行第二序孔的钻孔、灌浆，后一序孔的灌浆孔即可作为前一序孔的检查孔。

2.1 造孔

包括勘探孔、灌浆孔、检查孔的钻孔，以及为钻孔和灌浆工程所需进行的钻取岩芯和试验、钻孔冲洗、压水试验、灌浆前孔口加塞保护等钻孔作业。

首先按设计要求布孔，基本孔孔距和排距为2m，孔深为10m。然后按序进行造孔，造孔要保证铅直，偏斜不大于20cm。造孔要采用干法，不用清水循环钻进。进行勘探孔、灌浆先导孔、观测孔、检查孔等的钻孔取芯，按取芯次序统一编号、填牌装箱、绘制钻孔柱状图和进行岩芯描述。钻孔取芯試验由具有相应资质试验单位完成。妥善保护施工图纸所示的所有钻孔，防止流进污水和落入异物，直到验收合格为止。

2.2 冲洗及压水试验

在灌浆前对所有灌浆孔（段）进行冲洗和压水试验。冲孔采用钢管伸入孔内，通过高压水对孔壁进行冲洗，把孔内沉渣冲洗干净，并测定实际孔深。冲孔结束后再用灌浆机进行洗孔，洗孔采用脉动式，直至回水澄清并延续10min方可结束，冲洗压力为灌浆压力的80%且不大于1MPa。钻孔冲洗遵守SL 62—1994第3.3.1～3.3.3条的规定。压水试验遵守SL 62—1994第3.3.5～3.3.9条的规定。

2.3 制浆

采用泥浆搅拌机制浆。在迎水坡坡肩处挖一个泥浆过滤池、一个泥浆池，用D-07单桶打浆机制备纯黏土浆，制浆土料采用重壤土和粉质粘土，其成分为30%-45%的粘粒。45%～65%的粉粒，细沙含量不大于10%，有机质含量小于2%，可容盐含量小于8%。制成浆液经2mm网筛过滤后流入泥浆池。制浆的土料塑性指数IP>12，是由上级主管部门指定地点并经检验合格后确定使用的。

2.4 灌浆

灌浆方式为充填式灌浆，自上而下，下套管分段灌浆，每段5m。灌浆开始采用稀浆，经过3～5min后加大泥浆稠度。灌浆遵循由稀到浓的原则，开灌水土比为5∶1，以后按操作规程要求以5∶1、3∶1、2∶1、1∶1、0.8∶1、0.6（或0.5）∶1逐级变浓。每个灌浆孔都要经过多次复灌，孔口压力控制在设计最大允许灌浆压力之内。注浆管下至距孔底20cm左右，泥浆从注浆管下口沥出，复灌2～3次或基本不吃浆时，将注浆管提升1～2m，达到间隔时间后，再复灌。充填灌浆在规定的压力下，灌浆孔停止吸浆后，延续灌注5分钟即可结束。当每孔灌完后，待孔周围泥浆不再流动时，将孔内浆液抽出，扫孔到底，用直径2～3 cm、含水量施工的粘土球分层回填捣实。

3 灌浆的验收

在钻孔和灌浆过程中，按规定的各类灌浆工程的质量检查项目和内容，进行灌浆工程的逐项验收。各类灌浆工程完工后，提交以下验收资料：灌浆工程的竣工图、钻孔和灌浆的各项试验成果、钻孔岩芯取样试验的岩芯柱状图和摄影资料、质量检查记录和质量事故处理报告。

充填灌浆质量检查可采用钻孔注浆法，即向孔内注入水土比2∶1的浆液，在规定的压力下，初始10 min内注入量不超过10L认为合格。

质量检查应在该部位灌浆结束7 d后进行。检查孔应布置在脱空较大、串浆孔集中以及灌浆情况异常的部位，其数量应为灌浆孔总数的5%。

4 结语

塔西水库经过充填式灌浆使主坝基础不再渗漏，防渗能力大大提高，得到了良好效果和经济效益。