劈裂灌浆在上林水库大坝防渗加固中的效果分析

摘 要：漳平市上林水库大坝坝体防渗加固采用劈裂灌浆技术，成功的解决了坝体渗透变形问题，施工速度快，效果良好，并且造价低，为土坝坝体防渗加固提供了先进经验。

关键词：劈裂灌浆; 土坝; 效果

一、工程概况

漳平市上林水库位于永福镇上林村，是一座中型水库。水库大坝为均质土坝，最大坝高27.32米，长276米，坝顶高程812.32米。经过设计单位勘察结果显示：坝体填土松散，孔隙比偏大，渗透系数较高，经过二十几年运行后，坝后坡出现湿坡现象，已存在渗漏问题。本次除险加固对坝体的防渗加固采用劈裂灌浆工艺，在坝体中建立完整防渗帷幕，同时解决坝体渗透稳定和变形稳定，消除隐患。

二、施工方法

分两序，先灌完一序孔，再灌二序孔。灌浆量按0.5～1.0m³/米/次控制，浆液比重1.3～1.4g/cm³，复灌间隔时间3～5天，遵守“孔底灌浆、全孔灌注、少灌多复、综合控制”原则。坝体基本不吃浆且经计算达到设计要求后终孔。

三、施工效果分析

（一）从灌浆量分析效果

劈裂灌浆共灌入坝体土方（虚方）2800m³，粘土浆液5717m³， 折合成干土重2529.2 t，按灌浆一年后浆脉干容重1.5t/m³计算，灌入坝体干土的体积是1686.1m³，在坝体内共建立5588m²防渗帷幕，经计算泥浆脉的平均厚度为30.2cm。

前期应力调整阶段泥浆充填坝体内空隙及渗漏通道所用泥浆约占总泥浆量的5%，坝坡及旧涵洞冒浆约为50 m³，扣除后经计算泥浆脉的平均厚度约为28.4cm。

（二）从坝面裂缝及坝坡冒浆点分析效果

劈裂灌浆期间，坝顶出现了大量的裂缝，原因是泥浆从坝体内部劈裂到坝顶的结果。施工前期在两坝肩劈开多条斜向或横向裂缝，原因是坝体填土因不均匀沉降产生变形差，使两坝肩受拉，在坝肩内部形成横向或斜向小主应力面，浆液灌进坝体后很容易沿小主应力面劈开，造成坝顶或坝坡冒浆。小主应力面被劈开灌入泥浆，得到灌浆压力的补充，经过多次复灌，此部位的应力水平达到平衡，后期灌浆时裂缝调整为沿坝轴线的纵向裂缝。在河槽段因小主应力面基本是纵向的，所以劈裂缝都平行于坝轴线，在灌浆期间，河槽段一次劈裂长度达8～10米，最大宽度10～20mm，随着灌浆次数的增加，裂缝沿上下游排軸线基本连续起来，坝顶多次劈裂冒浆，充分发挥浆坝互压的作用，补充了纵向的小主应力不足，同时在坝体中从下到上形成封闭防渗帷幕。

劈裂灌浆期间，共在前后坝坡发现冒浆点33处，分布在两个坝肩处，其中左坝肩桩号k0+000至k0+068共发现18处，右坝肩k0+223至k0+276共发现15处。冒浆点集中于两坝肩是因为在两坝肩产生贯穿上下游的渗漏通道或连续的弱抗渗土区，灌浆时，浆液击穿这部分土区造成坝坡冒浆，经过多次灌浆，浆液反复对这一土区充填、挤压，堵塞渗漏通道。

实际测量数据显示坝前坡基本没有位移量，后坡各个测点的累计位移量都较明显。其中B2点位移量为14.5cm，后坡807.3高程7个观测点（B点）平均位移量12.4cm，801.0高程7个观测点（C点）平均位移量8.6cm。劈裂灌浆过程中坝高1/2以上的位移量较明显，灌浆后坝体的位移回弹比约在一年内达到0.5以上。泥浆劈裂坝体裂缝的宽度一部分转化为坝体向外的位移量，一部分转化为泥浆对坝体的永久压缩变形量，所以与位移点相同高程的泥浆脉厚度要大于此点的位移量，由此推断，B点高程的泥浆脉厚度应大于其位移量，和开挖探坑的结果基本吻合。

（三）施工中几种现象的效果分析

在劈裂灌浆过程中，位于右岸坝底的废弃旧涵洞的顶部和侧部有多处漏浆点，说明此部位有渗漏通道，分析原因是坝体填土与涵洞外壁接触部位产生不均匀变形而形成渗漏通道，已产生接触冲刷，是隐患部位，采取如下措施解决此部位的隐患：

a对漏浆的孔采取少灌多复措施，加大泥浆稠度，使比重达到1.4g/cm³，每次灌半个小时即停灌，隔一天后再灌。

b施工人员进入洞内，把漏浆孔洞堵塞，加大灌浆压力，用稠浆灌注。

采用以上措施对漏浆孔经过3～5次灌注后漏浆通道被堵塞。

（四）开挖探坑效果分析

为检测劈裂灌浆施工效果，在坝顶开挖四个探坑，开挖情况如下：

从开挖情况观测，坝体填土均匀密实，水平疏松土层中有浆液充填。在两排劈裂灌浆轴线之间形成浆脉若干条，从下到上连续完整，由于坝体上部3～5m为土体横向受拉区，所以上部浆脉之间分散平行，下部逐渐聚到一齐，形成主浆脉。如C探坑深0.5m处即清晰可见浆脉多达12条，浆脉相互平行，间距1～2cm，向下发展成一条主浆脉和多条副浆脉，因坝体中部小主应力最弱，容易劈裂，所以越向下部会发展成为一条主浆脉，同时也会越厚。观察探坑内坝体填土，分层明显，但是在相邻土层中浆脉的厚度相差较大可以说明每层压实质量相差较大，如D探坑在一层压实质量较差的土层中浆脉厚度为5cm，但是到下一层压实质量较好的土层变成了2cm，浆脉厚度相差如此之大，证明了大坝在分层施工时压实质量很不均匀。灌浆轴线附近土体经过压力泥浆的多次劈裂、挤压、渗透后，内部应力达到一个平衡状态，土的密实度提高，由泥浆渗透力（p+rh，p指灌浆压力，r指浆液容重，h指孔口至坝体内某点的泥浆柱高度）加固坝体所形成的抗渗力已远远大于最高库水位时水的渗透力（r₁h₁，r₁指水的容重h₁指坝体浸润线以下某点水柱高度），所以灌浆轴线两侧的坝体土与泥墙帷幕形成了一道联合防渗带。

四、结束语

劈裂灌浆是沿坝轴线劈开坝体灌注泥浆形成防渗帷幕，同时对坝体进行应力调整，解决坝体的渗透稳定和变形稳定。根据上述分析，说明劈裂灌浆的效果是良好的。

参考文献：

[1]王蕾等.土坝除险加固综合防渗技术在半岭水库中的应用[J].水利建设与管理，2006（3）.

[2] 白永年等.土坝渗透破坏的原因及治理技术，水利水电技术，2002.10.