灌浆施工技术在水库大坝除险加固工程中的应用研究

2021-01-09王燚

黑龙江水利科技 2021年1期

王燚

(六枝特区东风雾步冲水库联合服务中心，贵州六枝 553400)

1 水库大坝除险加固概述

水库大坝大都由主坝、重力坝、溢洪道等构成，主要有两类，即土石坝、混凝土坝。土石混合坝、堆石坝等都属于土石坝，坝体、护坡、排水体、防渗体是其主要构成部分，又可以将其叫做当地材料坝，具有多样化的优势特点，比如，坝址地基要求不高、可以就地取材，拱坝、重力坝等属于混凝土坝，需要综合考虑大坝建设区域的自然条件、施工条件、工程造价、导流等，明确水库大坝的类型。在坝料质量、周围环境、自然灾害等作用下，水库大坝存在隐患问题，随着渗流、裂缝等日渐加重，水库调节区域水流、蓄水、防洪等功能也会受到一定程度影响，除险加固工程的重要性不断显现。针对水库坝坡、坝顶、溢洪道等具体情况，从排水、截渗、流量等方面入手，在应用灌浆等技术过程中对水库大坝进行规范化除险加固，使其具备较高的安全性、实用性以及经济性[1-2]。

2 灌浆施工技术的具体应用

2.1 填充灌浆技术以及劈裂灌浆技术

填充灌浆技术、劈裂灌浆技术在水库大坝除险加固中的应用是比较常见的，主要是围绕大坝灌浆流程，利用大小不等的压力，对大坝进行防渗、加固等处理，提高大坝整体结构的安全系数。充填灌浆施工是在把握水库大坝除险加固质量标准以及具体方案的基础上高效调配、搅拌混凝土浆液，浆液强度达到相关规定后，利用较小的压力，向大坝的洞穴、裂缝等灌注适量的混凝土浆液。劈裂灌浆施工是在满足填充灌浆要求的基础上对大坝所在位置的土体进行压密处理，适当增大土体的压力，随着灌浆压力不断增大，沿着主坝的轴线劈开，多次间断灌注浆液，在反复压缩、回弹、挤压等过程中，坝体的密实程度也在不断提升，形成的浆体防渗帷幕具有较高的连续性以及稳固性。劈裂灌浆具有局限性，比如，水库大坝的坝高不能超过50米[3]，水位不能太高，当然，也具有一定的优势，比如，浆液灌注施工流程简单化、劈裂灌浆成本不高、较高的灌浆质量。对于这两类灌浆施工技术来说，有着明显的区别。要根据地区水库大坝各部位情况以及在除险加固方面的标准要求，尤其是灌浆中的注意事项，结合大坝所处位置的地质、水文、气象等情况，在分析灌浆影响因素的基础上对比填充灌浆、劈裂灌浆二中优势，在把控灌浆的工艺流程、关键性、整体质量等过程中，科学应用这两类灌浆施工技术，控制灌浆成本的同时提高除险加固有效性，确保地区水库大坝在除险加固基础上具有较高的运行效益。

2.2 高压喷射灌浆技术

泥浆是高压喷射灌浆施工中的重要材料，要根据水库大坝运行中呈现的各类质量问题，合理配置、搅拌泥浆，在源头上提高泥浆性能以及灌浆有效性。随后，对水库大坝除险加固现场进行标准化放线定位，选择规格、型号适中的钻机，规范化钻孔的同时注入质量达标的喷射管，按照从下到上的顺序，向大坝连续喷射泥浆，提高灌浆水平的同时最大化发挥泥浆作用，解决水库大坝隐患问题的同时进行加固处理，促使大坝运行更具安全性，实时发挥地区水库功效。如果水库大坝漏浆问题比较严重，可以在运用高压喷射灌浆技术过程中，及时控制喷射管的提升速度以及浆液的灌注量，实现原地灌浆，也可以适当增加浆液的浓度，向喷射的浆液中加入适量的速凝剂，向大坝孔洞灌注一定量的水泥砂浆，填充高质量的堵漏材料，在源头上解决大坝漏浆问题以及水库下游坡脚集水沟出现的涌水问题。此外，在对大坝进行除险加固过程中，必须随时关注高压喷射灌浆情况，一旦压力突然大幅度增大或者减少，浆液量突然增加，出现串浆问题等，要及时检查大坝相关位置，分析原因的同时有效处理灌浆问题。

2.3 帷幕灌浆技术

帷幕灌浆技术主要是采用钻孔灌浆方法，向岩体以及土层的裂缝注入适量的混合浆液，在浆液胶结硬化的基础上增强岩体以及土层的强度，形成阻水带的同时对水库大坝进行除险加固处理，防止坝体出现渗漏、裂缝等情况[4]。在现代水库除险加固过程中，帷幕灌浆技术的应用是比较频繁的。首先，必须重视帷幕灌浆施工准备。彻底清理水库大坝除险加固现场，提高施工场地整洁度，满足帷幕灌浆实际要求。在勘探、检测等过程中，了解水库大坝各部位情况，从除险加固现场实际出发，准确把控砂石、水泥等比例以及水灰比，科学配置的同时连续搅拌混合浆液，在控制搅拌时间的基础上保证混合浆液质量。其次，通过测量、检测等，了解现场基岩的性质、强度等，科学选择钻头的同时精细化定位，避免钻孔偏差超过10厘米，确保钻头顺利达到大坝裂缝位置的同时基岩具有较高的稳定性。根据除险加固现场基岩具体情况，规范化操作钻头，钻孔的力度、速度等要适中，钻孔深度范围通常为8-15cm，提高钻孔整体效果。最后，裂缝、孔洞冲洗干净后，采用循环式灌浆方法，严格按照从上到下的灌浆顺序，有效控制灌浆的压力、时间、速率，向孔洞灌注搅拌好的混合浆液。如果混合浆液灌注中出现串浆、中断等情况，要及时检查现场的灌浆泵、输浆管，适当延长相邻孔洞的施工间隔，防止后续灌浆中同类问题再次发生。灌浆结束之后，利用一定比例的纯水泥浆，灌浆压力为0.3MPa，进行灌浆封孔，在保证帷幕灌浆质量的基础上促使水库大坝除险加固更加实效。

2.4 大吸浆量灌注技术以及大漏水通道灌注技术

普通灌浆加固时间范围为1-3h，如果地区水库大坝建设位置地层特殊化，灌注中会有浆液不断从地表冒出，浆液使用率不高的同时也会影响水库大坝加固效果。针对这种情况，可以在大坝除险加固过程中应用大吸浆量灌注技术。先在降压处理的基础上灌注一定量的浆液，随时观察浆液流动状况，调整灌注压力，再利用限流方法，让灌注的浆液在短时间内沉淀，针对浆液灌注情况，进一步调整灌注压力，最后，借助浓浆灌注手段，增加水泥浆的黏稠度，减缓浆液流动速度的同时提高浆液沉淀质量，也可以利用间歇式灌浆、灌注砂浆等方法，控制浆液的流动性，使其更好地沉淀，达到除险、加固的目的。

如果水库大坝出现较大的缝隙以及大漏水通道，灌浆施工具有较大的难度，灌浆质量也很难得到保证，可以在综合分析的基础上巧用大漏水通道灌注技术。先合理调配黏稠度适中的泥浆，在孔口位置，对砾石、砂石等进行持续性冲灌，再利用模袋，灌注的同时析出水泥浆，让水泥颗粒留在袋内，增强固结强度的同时提升灌注效果，也可以利用双浆液灌注技术，通过灌注管道，混合水泥浆液、速凝剂，同一时间进入孔洞底部，保证灌注质量的同时对水库大坝进行高效除险加固处理。