劈裂灌浆技术在水利土坝工程中的应用

□朱建生（广东省东源县水利水电勘测设计室）

0 引言

水利工程是国家基础建设的重中之重，而土坝建设又是水利工程的基础。由于过去土坝碾压质量差，施工接头多，我国建设的土坝工程存在大量隐患。主要是坝体土块有架空现象，坝面排水不畅，下雨后造成坝面积水，形成塌坑等。为了减轻上述隐患的威胁，关键是要消除坝体中的裂缝、洞穴，增加坝体的密实度，消除坝体的湿陷性。针对以上问题，我国水利部门在土坝建设施工时开始使用劈裂灌浆技术。通过大量的水利工程施工案例研究表明，采用劈裂灌浆技术对消除坝体中的裂缝、洞穴效果良好。

1 劈裂灌浆技术应用在水利工程的土坝中的背景

随着时间的推移，我国的国家水资源网络的前几期水利工程的堤坝不可避免地出现了一些问题。这些问题主要是由于国家在进行前几期水利工程建设时没有足够的经验，工程规划不足，工程建设时出现了纰漏而导致的。一是建造堤坝的材料物质分布不均匀，密度分布大小不一，不符合填筑标准，可能造成堤坝自身险情；二是缺乏把地基表面的杂质清除干净的意识，造成堤坝与地基的联合处存在不稳固的问题；三是由于堤坝地基本身的透水性大，堤基表面不够坚固。综上所述，在水利工程建设时有必要要对堤坝渗漏的问题进行有效的解决，即使用堤坝防渗加固技术。

我国现阶段水利工程防渗技术主要有灌浆技术和防渗墙技术，用这些技术达到对堤坝的加固作用，其中劈裂灌浆技术使用较为广泛。

劈裂灌浆技术，就是在土坝轴线方向布置若干孔，由于水利工程中的坝体小，主应力基本上都是按照坝轴线分布的，因此顺着坝轴线采取灌浆压力对坝体进行劈裂，并灌注泥浆构成浆体防渗帷幕的措施，使得那些坝体内部、肉眼看不见的裂缝、洞穴被泥浆挤压密实，最终达到预定的防渗加固的目标。

另外，劈裂灌浆技术造价成本低，对施工人员的技术要求不高，适合在大型水利建设工程中实施。此外，在把握工期上，劈裂灌浆技术有较强的优势，成为现阶段水利工程土坝加固施工常用的施工方法。

2 劈裂灌浆技术在水利工程的土坝中的应用优势

质量可靠，防渗透效果显著。在水利工程土坝中运用劈裂灌浆技术可以沿着堤坝轴线形成垂直连续的浆体帷幕，有效提高坝体质量，达成对堤坝渗透防护与加固的目的。同时，如果水利工程的土坝坝体存在局部隆起、冒浆、滑坡等问题，同样可以采用劈裂式灌浆技术进行解决。例如：在广东省开平市狮山水库工程中，为了解决堤坝渗漏的问题，施工单位便采用了劈裂式灌浆技术。通过对大量工程实践的总结分析可知，在水位较高的情况下，采用劈裂式灌浆技术能够有效的降低施工部位的测压管水位，同时大幅度的抑制渗透量，从而达到消除坝体表面渗透现象的目的。

强化水利工程中土坝坝体密实度。在水利工程施工的初期，劈裂式灌浆技术主要是通过向钻孔中填充低压浆液的方式减少土坝坝体的空隙，防止因穴洞、裂缝以及缝隙等因素引发的渗透现象，从而实现坝体密实度的提高。通过实践可知，在灌浆范围内的土坝坝体密实度出现了显著的加强，同时灌浆轴线一块的稳固性也得到了相应的提升。

相对其他技术，成本低廉。一般情况下，应用劈裂灌浆技术进行堤坝防渗工作，每平方米的造价在50～70元之间，而采用其他方法进行堤坝防渗工作时，每平方米的造价在500～2 000元之间。比如：应用高压喷射灌浆防渗墙、塑性混凝土防渗墙、塑性沥青混凝土防渗墙等技术来进行堤坝的防渗加固工作，所需要的成本是每平方米150元以上。

器械自给，操作简易。现阶段我国水利工程部门在建设堤坝时，使用的劈裂灌浆技术中所用到的设备都是国家自主生产的，无需从国外进口。

劈裂灌浆技术使用的设备主要有钻孔机和搅灌机械，这些设备大多体积较小，十分轻便，且都是容易上手的类型。按照配备的灌浆步骤说明，只要经过简单的培训，技术人员就可以掌握与运用劈裂灌浆技术。同时，劈裂灌浆技术的操作简便，除了粘土之外的其它材料都可以就地取材，且不会污染环境，因此使用范围十分广阔。

3 劈裂灌浆技术在水利工程的土坝应用中存在的问题

3.1 劈裂灌浆技术在实际应用过程中仍存在困难

当劈裂灌浆在实际操作过程中因为事故被迫中断时，应使用清水来冲洗钻孔，以确保后续工作的顺利进行。当灌浆工作恢复时，应先进行吸浆，如发现钻孔不能够吸浆，要对灌浆设备的浆孔进行扫孔工作，扫孔需穿透混凝土层到达基岩或空腔后方可继续进行灌浆工作。

通常在进行劈裂灌浆前我们会布置三排孔，排距设置为1.50 m，第一排、第三排距下游坝肩为1.50 m。第二排孔位采取梅花形交错布置，各孔之间距离2 m。但即使这样灌浆过程中仍然可能会发生串浆现象，这时就需要等待被串浆的钻孔排出泥浆后将其堵塞，然后从灌浆孔继续进行灌浆工作。等到灌浆结束后，才能对灌浆孔开展扫孔灌浆工作。待所有的灌浆工作结束后，要及时清除钻孔内的污物杂质，使用砂浆将所有钻孔密封抹平，最后割除露出的预埋管。

水库土坝转弯段较多，在转弯段施工轴线上，将设计灌浆孔连续钻完，然后逐孔轮流灌浆。单孔灌浆时，灌浆要做到少量多次的原则。如果在灌浆时发现孔口裂缝现象，应马上停止灌浆工作，转而灌注其他孔。如果发现每个钻孔都出现小裂缝，并且各裂缝相互交接时，可以开始逐渐增加注浆量，一直到灌浆工作完成，形成的泥浆防渗帷幕和转弯段轴线一致的时候为止。

3.2 劈裂灌浆技术在水利工程建设中的质量检测和管理问题

劈裂灌浆技术的设备操作简单，对技术人员的技术要求不高，但是对灌浆的设计技术要求较高。所以在进行灌浆工作时，施工单位必须做好对施工质量的检测和管理，使施工团队严格遵照设计好的步骤和规划来进行灌浆工作。并做好对施工时所用到的材料进行质量检测，不使用不过关的材料。

在施工过程中，施工单位要对施工人员给予鞭策与鼓励，充分调动员工的积极性。督促技术人员积极仔细地参与灌浆工作，保质保量地完成劈裂灌浆工作。对于施工过程中出现的问题，要事先制定出相应的解决对策，做好预防工作，把工程损失和资源损失都降到最低。

4 结语

我国是一个水旱灾害频发的国家，新中国成立以来，我国在不断开展大规模的水利工程建设的同时，也在逐渐发展完善水利工程中的堤坝防渗技术。目前，在处理堤坝防渗加固问题时，采用最多的还是灌浆技术，尤其是劈裂灌浆技术。应用劈裂灌浆技术使得我国的堤坝防渗施工技术得到了极大的改善和提升，有效减少了堤坝渗漏对人民生活的影响。同时，劈裂灌浆技术也将在未来水利工程的发展中继续发挥重要作用。

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