那双坑水库主坝右段坝体坝基灌浆防渗加固方案设计

2015-10-21霍键源

建筑工程技术与设计 2015年8期

关键词：水库

【摘要】本文根据那双坑水库主坝右段坝体坝基存在的渗漏问题，介绍了防渗灌浆的设计原则与施工要点，采取切实可行的施工方法进行防渗灌浆处理，并提出施工检测标准，以达到防渗加固的目的，为处理类似工程问题提供了参考。

【关键词】水库；灌浆防渗，加固计划

1. 工程概况

那双坑水库位于开平市沙塘镇，集雨面积为3.66km2，总库容为121万m3，坝长为175.0m，坝高为35.3m，属小（1）型水库。

根据工程地质勘察资料得知，坝体由全风化的板岩残积土填筑，夹有大量的风化块石，粘土的主要成份为含砾重粉质，中粉质和轻粉质壤土，并存有不良级配的粗砾，填土中碎石砾石含量很多，特别在坝面表层以下约5.0m深度，含砾量在19～71%的范围变化，填土中随处可见大量直径为20～30cm的红褐色或黄褐色的强风化块石。壤土含粉粒平均值为59.9%，平均含水量为29%，填土的干容重均在1.45g/cm3以下，坝体填土的渗透系数值在1.4×10-3～9.2×10-3cm/s，而在坝体的右段和中坝段，渗透系数值均大于1×10-2cm/s，相当于粗砂或砾石的渗透性。

在左、右坝段的基础均为灰白色中风化板岩，红褐色与黄褐色强风化板岩，红褐色强风化板岩遇水易于崩解，用手可捏成粉末状，左岸基岩风化程度较深，具有原层的褐红色强风化板岩及全风化残积壤土，透水性較右坝段弱。而右坝段基岩主要为灰白色，黄褐色中风化程度的板岩，裂隙节理异常发育，分隔层面纵横交错，较大的裂隙容易形成渗水通道。

该坝体右坝段已出现部分坝后滑坡崩方的工程破坏，存在渗水的范围均分布在右坝段约100.0m的长度，坝基山头存在多处的集中渗漏出水口，在后坡的填土与山体的接合部位，同时存在多处的渗水点。右坝段山头坝基与填土的接合部分可能存在明显的渗水通道与现象，已经直接影响该水库的安全运行，并威胁着水库下游居住人员生命与财产的安全。有必要对有渗水的部位进行填土层的劈裂灌浆和对山头坝基进行充填帷幕灌浆的防渗加固处理，以达到消除该坝的隐患，恢复该水库的蓄水运行功能的目的。

二、灌浆施工设计原则及灌浆孔的布置

1、灌浆施工设计原则与分析

本次灌浆加固的重点放在右坝段山头坝基与填土的接合部分进行注浆加固，让注入的浆液能充分地在这些可能存在渗水的部位较好地扩散、挤压、充填并达到封堵渗水通道的目的。

2、灌浆孔位的布置与工程量的确定

本次对那双坑水库灌浆加固右坝段100.0m长度，对坝体的劈裂灌浆在坝顶布置一排灌浆孔，孔深根据加固范围填土层厚度7.0m至41.0m深进行变化设置，孔距为3.0m，约需布置灌浆孔33个，统计的灌浆进尺为506.9m。两排合计灌浆进尺为1013.8m。

对右坝段山体的帷幕灌浆需布置两排灌浆孔，孔距3.0m，排距1.5m，同样在坝顶面进行布孔，第一排利用劈裂灌浆孔，在对坝基帷幕灌浆施工完毕后再对填土坝体进行劈裂灌浆施工。第二排帷幕灌浆造孔必需穿过坝体填土后才能进行帷幕灌浆造孔。两排帷幕灌浆布孔66个，灌浆进尺为1010.6m。

3、灌浆材料的选择

根据灌浆设计要求，坝体劈裂灌浆采用粘土水泥浆，水泥用量为干料量的10%；而帷幕灌浆采用灌注纯水泥浆，小裂隙的岩层可采用低级膨润土水泥浆，膨润土与水泥的掺入量为1∶1。而在吸浆量较大的孔位，可掺入约占水泥用量30%的粉细砂进行制浆，并根据吸浆变化情况进行调整。为确保灌浆质量，粘土采用离库区稍远并能满足要求的山坡土，而灌浆水泥采用R42.5普硅水泥。

4、帷幕灌浆的施工工艺流程

测量放线确定孔位→钻机就位→测量钻机水平及垂直度→钻孔→下套管至坝基填土底部→继续钻至灌浆深度→冲孔→水位观测→注（压）水试验→下灌浆及管孔口封闭→压力灌浆→起管→待凝→继续钻灌下一段→机械浓浆封孔。

帷幕灌浆造孔采用地质钻机根据设计要求的深度，并随下套管跟进至需进行帷幕灌浆的始点面深度后，用灌浆栓塞封闭套管；再继续钻至坝基设计深度。

为取得良好的灌浆效果，在灌浆前，需要经过洗孔和冲孔等手段，将沉淀在孔段内的砂粒，残积的岩粉、铁末和裂隙或空洞所充填的杂土杂质等物清除，并让水在压力作用下，进入灌浆段的裂隙岩缝中流动，同时使破碎岩缝两壁压缩扩缝。冲孔压力控制在0.2MPa以下。冲孔完毕后，即进行灌注水泥浆液，开始时先灌稀浆逐级变浓，水灰比采用8∶1、5∶1、3∶1、1∶1及1∶0.6。灌浆压力控制在0.4MPa以下为宜。

当灌浆的吸浆量小于设计要求0.2～0.4升/分，并延续灌注30分钟后，可终止坝基帷幕灌浆。此时可通过钻机拔起并取走套管，提升灌浆管，使管底高程在设计的劈裂灌浆要求位置，用粘土回填固定和封好孔口后，再利用原注浆管进行下一序的灌浆施工。

5、坝体劈裂灌浆施工工艺流程

测量放线确定孔位→钻机就位→测量钻机水平及垂直度→造孔（用锤击干打法）下1.5寸镀锌管作注浆管→孔口封闭→灌浆→间歇5天以上复灌→达设计要求的复灌次数和灌浆压力等要求可结束该孔灌浆→起管→机械浓浆封孔。

（1）劈裂灌浆施工的工艺要求

依设计要求灌浆管埋入灌浆设计深度后，采用孔口封闭、孔底注浆、间歇轮灌、少灌多复的施工工艺。各孔每次的吸浆量以孔深计每米孔深控制在0.5～1m3，时间亦控制在3～5小时以内。第一次注浆让浆液在孔底吸浆范围内挤压扩散充填，或在孔底初步劈裂形成帷幕墙，第二次至第五次的灌浆使帷幕防渗墙增大加厚并向坝顶发展，以满足本次灌浆的设计要求。

（2）灌浆程序

采用灌浆机进行施工，在埋设第一序灌浆管后，先灌河床段，后灌岸坡段。分二序孔钻灌，孔距分别为6.0m、3.0m。

（3）为使灌入的浆液固结，复灌时要间歇一段时间，一般不少于5天，每孔灌浆次数不少于5次。

（4）灌浆压力的控制

严格控制灌浆压力，尽量推迟和限制坝面出现缝，坝面在劈裂时控制的纵向缝控制在2.0cm以内。灌浆压力的控制与孔深，坝体的填筑质量以及灌浆施工过程有关，一般由现场试灌确定。灌浆压力如下表所示。

孔深（m） ≤10 10～15 20～30

最大孔口压力（MPa） 0.1～0.15 0.15～0.25 0.25～0.35

（5）终灌标准

当浆液上升至孔口坝面，即坝顶或坝面出现冒浆，经连续3次达到设计灌浆压力，即可终止灌浆。

三、灌浆效果检测标准

1、在灌浆前后，沿坝轴线方向分别布置2个检查孔，每隔5.0m一段进行注水试验，灌浆后的渗透系数值应不得大于1.0×10-4cm/s，如发现较大的渗漏部位应进行补灌处理。

2、在运行水位条件下，灌浆加固长度范围的后坡明显湿润及渗水现明应消失，原渗漏水的渗水量应减少在60～70%以上。