浅析土坝坝体劈裂灌浆技术

罗永锋+李蔚林

在近年参加对多座病险水库土坝坝体防渗加固工程中，通过应用土坝坝体劈裂灌浆技术，取得了较好的效果，为使此项技术得到广泛应用及发展，现试将劈裂灌浆技术作如下肤浅的剖析：

一、劈裂灌浆概述

依据机理：1.沿土坝轴线小主应力面可劈开坝体；2.能量的调整、转换；3.浆、坝互压；4. 湿陷作用；5.泥浆对坝体充填；6.泥浆的固结和压密。共同验证：劈裂灌浆通过灌浆压力和坝体的湿陷变形，原有的土坝体裂缝充分开裂，使已出现的弱应力区和强应力区之间应力的应变互相传递转换，打破原坝体内部应力的不平衡，建立新的应力平衡。随灌、随劈裂随充填，缝开浆到、料满。随着复灌次数增加，多次充填挤压，使浆体和原坝体得到挤压密实，形成防渗能力较高的帷幕体，因而达到充填坝体隐患和构造防渗帷幕的目的。

二、劈裂灌浆设计要点

（一）适用范围：（1）坝体浸润线较高，坝后坡存在大面积湿润或有管涌、流土破坏现象。（2）坝体辅土过厚，施工碾压不突、土质疏松、存在架空现象。（3）坝体出现不均匀沉陷的横向裂缝，较弱带、适水沙层或较多的蚁穴兽洞等隐患。

（二）灌浆孔的设计

（1）布孔位置：一般沿坝轴线偏上游单排布孔，对重要的坝或坝体普遍碾压不实，土料混夹有风化块石，存在架空隐患，可双排或三排布孔。

（2）分序钻孔：每排孔序数宜分为二序。

（3）孔深、孔径：孔深多至坝底深入其基岩弱风化层0.5—1米，斜率控制在1.5%以内，孔径采用5—10厘米为宜。

（4）终孔距离：终孔距离视孔深孔位而定，河槽段孔深15米左右时，可采用3—6米，在岸坡段宜适用1.5—3m孔距。

（5）排距：需双排或多排孔，排距0.5—1.5米。

（三）坝体灌浆控制压力的确定，灌浆压力一般指孔口的压力值，即灌浆时限制的最大压力，灌浆压力的设计是一个比较复杂的问题，与坝型、坝高、坝体质量、灌浆部位、浆液浓度及灌浆泵量的大小等因素有关，可根据《土石坝养护修理规程》提出的孔口压力值不超过24.5Kpa的灌浆压力上限值综合数值。

（四）防渗泥墙厚度，一般为5—20㎝

（五）灌浆期，复灌次数及复灌时间间隔

一般孔要求灌浆5次以上，两次灌浆间隔应大于5天。

三、劈裂灌浆施工工艺

结合相关规范要求及实际施工工艺，总结如下：

1.钻孔：按设计图纸布好孔位，用京探100型液压钻机造孔，硬打孔口管2-3米，钻孔要求铅直，分序钻进，先疏后密。造孔采用稀泥浆护壁钻进，不得用清水循环钻进。

2.制浆：采用高速搅浆机湿法制浆，随测泥浆密度，满足设计要求.其密度1.2—1.7g/㎝3， 先稀后浓，封孔时达到1.7g/㎝3。

3.灌浆：“稀浆开路、浓浆灌注、分序施灌、先疏后密、少灌多复、控制浆量”。孔底灌浆、全孔灌注是劈裂灌浆保证坝体安全及灌浆质量的重要环节，具体工艺为：将注浆管下到离钻孔底部0.5—1.0m，泥浆由射浆管喷出，孔口设置一道或多道止浆设施，以便浆液从孔底压入坝体，以期达到坝体下劈上不劈目的。开始用稀浆，经过3—5分钟后再逐步加大泥浆浓度；在灌浆中，应采用“少灌多复”的方式轮灌，每孔每次平均灌浆量以孔深计，每米每次孔控制在0.5—1m3，各灌段灌入浆量的计算，可以各种比重的泥浆每立方米中含的干土料由表可查得，由此可得出应灌入的泥浆量。

4、终灌、封孔：直观上要以饱、满、实为度，具体标准是：

①连续复灌三次不再吃浆。

②坝顶连续三次冒浆，或连续三次超过控制压力、位移和裂缝宽度达到控制（宽度控制在1—3cm以内）。

③每孔灌浆次数和灌浆量达到或超过设计数量

封孔一般用稠浆（1.6—1.7 g/cm3）封孔。在终灌后，将孔内清水抽出，然后注入稠浆，最后表面用土夯实。

四、劈裂灌浆的质量控制

劈裂灌浆属隐蔽工程，很多业主对该工程施工不是很了解，难以对施工企业严加监督，导致灌浆质量参差不齐，有的甚至出现一些新的病害。结合近年参加的一些工程施工及相关资料，总结以下几点：

1、泥浆质量必须达标：土料选择在《土坝坝体灌浆技术规范》中有明确要求，重要的工程作专业的土料及浆液的土工试验检测，野外作业时把握的要点是：土料湿润时，用刀切，切面非常光滑，刀刃有粘滞阻力，湿土手能搓成0.5-1.5毫米的土条，长度不短于手掌，手持一端不致于断裂，种植土须揭尽，土料溶后，高速搅拌均匀，可作一些简单的检测，如含沙率、失水率、成浆率等简易试验。制浆时要湿法高速机械制浆，泥浆过14目筛，过滤筛时可用人力来回振荡泥浆，促使泥浆顺利过筛，若结合灌浆消灭白蚁，在浆液中可掺入少量灭蚁药（五氯酚钠或敌白电虫），药剂在水中的含量为0.1%—0.2%。

2、灌浆压力控制：灌浆压力不超过设计允许值，劈裂灌浆开始时慢慢加压，压力表指针慢慢转向高处，到一定值时，指针会在此摇摆，大约1分钟左右，指针会突然下降，即坝体被劈开了。劈开前的孔口压力可大于设计允许值，但维持时间不能超过2—3分钟，否则可能发生坝体位移、滑坡、抬动等，影响坝体安全。劈开后的孔口压力值，一般都很低，有的坝质量差，还会出现负值。

3、控制进浆流量：进浆流量不要大于80L/min，即使出现负压值，也不要超过此量。宜宾县喜捷风吹寺水库就出现此种情况，说明此坝质量差，采取限流量，加大浆液密度，复灌间隔时间加长到10—15天等措施保证了坝体安全及灌浆质量，工程质量满足设计要求。

4、控制灌入量：达到设计灌入量后即可结束该段灌浆，若因某种需要中途暂停灌注，以后可继续再灌。

5、出现问题的处理

①当坝面出现纵向裂缝后，应分析缝的原因，湿陷缝，可继续灌浆。劈裂缝，加强观测，裂缝宽度（1—2cm）时，立即停灌，待基本闭合后再灌；当坝面出现横缝时，立即停灌开挖检查，可以用粘土回填夯实后继续灌浆。如裂缝较深，可用稠浆灌注裂缝。

②坝顶和坝坡冒浆，应立即停灌，挖开冒浆口，用粘土回填夯实，钻孔周围冒浆，可用压砂处理后，继续灌浆，如白蚁洞冒浆，应在冒浆口压砂堵塞洞口，再继续灌浆，水下坝坡或土坝与其他建筑物接触带冒浆，可用稠浆间歇灌注，

③灌浆前期，若出现相邻孔串浆，在确认对坝体安全无影响可用木塞堵住串浆孔，继续灌浆。当在后期，发现邻孔串浆，证明已形成连续泥墙，可低压限流同时续灌，培厚泥墙厚度。

④坝坡隆起，立即停灌，如确认不是与滑坡有关的隆起待停灌间歇5—10天后，可用稠浆、低压限流等手段继续灌浆。

只要结合相关规范要求，严格、认真地执行好以上四点，土坝坝体劈裂灌浆工程的质量就能确保。endprint