洋坑水库石坝除险加固技术探索

2015-07-25荚永君

陕西水利 2015年1期

荚永君

（福建江隆水利水电工程有限公司福建龙岩 364000）

1 工程概况

洋坑水库地处三明市清流县东南面，距赖坊乡12km，地理位置在东经116°47′～116°59′，北纬 25°32′～26°12′，库区主河道为沙溪支流文昌溪的小支流，属闽江水系。坝址以上流域集雨面积8.00km2，主河道长4.55km，河道坡降7.48%，是一座以灌溉为主，结合防洪、发电、养殖等综合利用的小型水库。

大坝为细骨料混凝土砌石双曲拱坝。水库主要工程由大坝、溢洪道、输水涵洞、渠道电站等组成。

该水库正常蓄水位426.30m，设计洪水位427.37m，校核洪水位427.64m，总库容705.5万m3，兴利库容614.5万 m3，死库容10.0万 m3。坝顶高程427.20m，最大坝高27.20m，坝顶宽2.4m。溢流堰净宽12m，堰顶高程426.30m。溢洪道型式为堰顶自由溢流，溢流段为12m，堰顶高程426.30m。

2 存在问题分析

洋坑水库石坝工程运行24年来，虽经多次局部维修加固，但效果不佳，存在安全隐患。由于建设时期具体的历史年代及当时受技术和经济条件所限，缺乏设计和施工经验，大坝“漏水”现象十分严重，成为制约其安全运行的首要安全隐患。

针对大坝漏水的问题，通过对工程结构体及外在因素进行细致分析，可知：局部结构存在裂缝、断裂或勾缝脱落的现象，无防渗墙或是工程质量较差，地质条件不佳，受腐蚀及生物化学作用。

3 除险加固技术

为了确保大坝安全运行，充分发挥水库的作用，针对大坝、溢洪道、放水系统等建筑物不同程度的漏水现象，采用灌浆治漏加固技术，对大坝进行除险加固。

3.1 方法简介

该方法主要由以下4部分组成：

（1）通过对结构体漏洞和间隙进行灌浆，从而形成整体性防漏结构体。

（2）为了更好的发挥大坝的蓄水作用，提高工程结构体的稳定性和整体性，在其上游面加层灌浆。

（3）为了更全面的防治渗流现象，在下游设置监测点，观测有漏水的坝面，当坝内蓄水在安全许可范围内，在坝后结构体内钻水平或斜孔，进行逆向灌浆以达到加固大坝整体结构，提高防渗制漏的目的。

（4）为了进一步提高大坝防渗漏能力，加强其结构体刚性和抗冻性、抗雨水腐蚀能力，采用高标号水泥砂浆对大坝结构体表面层进行重新勾缝。

3.2 技术措施

3.2.1 前期工作

为了更好的确定工程施工措施，保证施工质量，施工前期对大坝结构体勘探和试验。分别进行：（1）坝体和坝基勘探；（2）压力抬动试验；（3）压水试验；（4）灌浆试验。

3.2.2 设备及材料选择

垂直造孔宜采用回转式液压钻机，若钻孔浅时，可用风钻；水平或斜造孔，应当使用风钻或“7655”型汽钻机造孔。注浆设备为：搅拌机，多缸活塞式灌浆机，承压输浆胶管，注浆管，胶塞，压力表，比重计等。注浆加固工程使用材料为“425”普通硅酸盐水泥、砂子、粉煤灰、石英粉、水、外加剂等。

3.2.3 注浆孔的布置和钻取

图1 施工步骤图

表1 水泥浆液水灰比与比重对照表

第1部分：从坝体结构上，在漏水段沿坝体结构顶端中心线的基础上，造出孔距3m、孔径50mm或75mm的钻孔，深度为漏水部位以下1m～2m，如遇到接触带或基岩漏水，钻孔可钻至不透水基岩以下1m～2m，或是根据工程施工实际情况确定具体方案。注浆孔可分以下方式造孔：一次性完成或是分序完成。大坝破碎地区可分为上下分序、分部完成造孔和注浆工作，在浆体凝固一周左右后，再进行向下钻孔，这样做的目的是为了防止钻机被卡、孔塌等事故的发生，保证施工的安全有序进行。

第2部分：从坝体与地表岩层上，在上游坝基处浇筑0.3m左右厚度的混凝土结构体，待其凝固后在此基础上造倾角小于5°的斜孔或是垂直孔进行注浆加固，不断提高坝体与地表岩层交接处和底层坝基的结构整体性。

第3部分：从上、下游面基上，①在坝基上游漏水段按“梅花”状造间距和排距为1m～3m的注浆孔，再进一步根据漏水情况确定附加方案。然后在裂隙位置，沿裂隙每隔1m布置孔径为42mm、孔深0.7m～1.5m的工程孔。②沿坝基下游面基裂隙每隔1m布置排距和孔距为2m～3m的“梅花”状注浆孔，可根据实际情况适当加密布置。

3.2.4 施工步骤

灌浆治漏加固技术施工步骤如图1所示。此过程中应尤为注意造孔和注浆的过程，控制好施工质量。

3.2.5 施工要求

注浆加固施工可分为以下几个方面进行：

（1）注浆前：放空水库或将库水位降至注浆部位并做好灌浆各项记录。

（2）注浆过程：钻孔后应当采用风水联合冲洗的手段对孔壁、孔底及裂隙进行冲洗，简称冲孔。冲水时水压力不大于其孔注浆压力的75%，程度为回清水。从坝基结构体上注浆加固而言，可分为一次性自上而下或自下而上分段最后一次性全孔完成注浆；另一种为分段间歇性注浆，先灌注一段凝结后再进行下一段的灌注。通过论证，注浆压力应当严格按照预先设计好的范围要求进行，要低于抬动试验极限压力，一般而言为0.2MPa左右。针对大坝面基的加固和逆向注浆的特点，在孔内预先填埋内径20mm，长50cm的注浆钢管，插孔深度为40cm，预留出5cm～10cm；可采取单孔、双孔及四个孔为一组的并联注浆的方式，然而针对大坝漏水较为严重的孔位亦采用单孔单个注浆，压力一般在0.2MPa～0.25MPa之间。

（3）针对浆液浓度要求如下：注浆时应遵循由稀到浓的原则，而后压水试验逐级改浓。当坝基孔注入浆速度大于30L/min时可增加其浓度。当某一级浆液灌注400L以上，而灌浆压力和吸浆量均无明显改变时，可改浓一级浆液灌注。浆液水灰比一般采用九个级别的重量比如表1所示。根据设计，必要时还可掺和粉煤灰、砂于、石英粉、铝粉等。在灌浆过程中，浆液要每隔一小时测定一次比重。注浆时要分2步～3步进行注入，同时一定要进行复注。在设计压力下，当吸浆速度不大于0.4L/min时，再续注30min即可。

（4）注浆封孔：当大坝基础性注浆结束后，采用机械导管法，以1∶2水泥砂浆从孔底向上逐渐提升封填密实，坝面固结灌浆水平孔封孔，采用低水灰比1∶2水泥砂浆人工填堵捣实后用竖直的方式对注浆孔进行封孔。注浆填充材料宜用膨胀性的水泥砂浆。

（5）特殊处理：通过表面封堵及降低压力等方法解决注浆过程中出现的冒浆情况。当注浆过程中有串浆现象，应当立即停止工作，而后1孔、2孔相串可进行联合并注；当注浆过程因故中断超过30min以上的，应及时冲洗或扫孔后注浆孔；在水压超过0.2MPa的出水段注浆时，先测定水压和出水量，而后采用自上而下的注高浓度的浆液同时可是当增加注浆压力。注浆过程中，出现回浆变浓的现象，可变换浓度低的浆液注入，若无效应立即停止灌注。

总体而言，在工程施工过程中，应加强监督力度，随时监测坝体结构位移和变形特征，如有发现不正常的地方，应当立即停灌或降低压力，而后采取补救措施。