水库大坝水库坝体灌浆工程施工技术

 [摘要] 文章首先介绍坝体水文工程地质条件，分析坝体防渗灌浆设计、防渗体灌浆方法及工艺，通过灌浆有效解决了坝体渗漏和大坝稳定问题。 

[关键词] 水库大坝灌浆浆砌石坝体施工技术 　　 

1.工程概况 

　　本水库枢纽工程由浆砌石重力坝、输水管道、坝后式电站等组成。 最大坝高44.00 m，坝顶宽5.00 m，坝轴线长182.5m，坝底宽35.00 m，坝顶高程1266.03 m，水库正常蓄水位为1265.03m，总库容为 1032 万 m3，水库是以灌溉防洪为主，兼顾发电、养殖等综合利用效益的中型水利工程。工程于1997 年 10 月建成并投入使用。 建坝时，由于施工工艺粗糙等种种原因，运行后 ，病险相继出现 ，2008年9 月经相关单位安全评估为三类病险坝 ，列入除险加固工程。 
　　
2.坝体水文工程地质条件 

　　根据钻孔揭露，坝体浆砌石块体为粉红色花岗岩，主要矿物有正长石、石英、及少量暗色矿物，其中块石多为弱风化，少数为强风化，结构松散。大多数块石间不见砂浆，连接不密实。砌石之间多呈松散堆积状态，钻进时，多数孔段无回水，压水试验时连水位均无法观察到 ，砌石间空隙多且大，连通性极好。 前期安全评估时，现场测得坝体密度最小为1.76 g/cm3、最大的仅2.12 g/cm3，坝体空隙率极高，坝体漏水严重，水库不能正常蓄水。 

3.坝体防渗灌浆设计 

　　原设计坝体防渗灌浆孔为三排， 排距 1 m, 上游排在坝下0+000.1m 处 ，下游排在坝下0+002.1 m 处，中间排在0+001.1 m 处，上 、下游排孔距为2.0 m，中间排孔距为1.0 m，分三序进行施工，自孔深1m 开始自上而下每5m一段进行灌浆，灌浆压力根据试验确定。灌浆水泥使用P.O42.5 级普通硅酸盐水泥。防渗标准q＜5 Lu。此外，防渗体后至坝址设计了孔、排距分别为3 m 的坝体固结灌浆孔。 
其他要求按《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》（DL/T 5148-2001）执行。 

4.防渗体灌浆施工技术 

　　4.1 防渗体灌浆生产性试验 
（1）防渗体灌浆生产性试验技术要求。 
根据设计要求， 生产性试验安排在大坝左岸 0+139～0+144 m 段进行。 防渗体灌浆试验采用自上而下分段孔内循环灌浆方法，段长原则上 5 m 一段，，但当钻孔回水消失，不受段长限制；灌浆压力：上、下游排（1～6）m，压力 0.2MPa ；（6～16）m，压力0.4 MPa；（16～26）m，压力 0.6 MPa；26m 以下0.8 MPa；中间排（1～6）m，压力 0.3 MPa；（6～16）m，压力0.6 MPa，（16 ～26）m，压 力 0.9 MPa，26 m 以 下 1.2MPa；分Ⅲ序逐序施工。 在各段规定压力条件下，当注入率小于1 L/min 时，继续灌注 60 min，灌浆结束；封孔采用导管将孔内余浆置换成为水灰比0.5∶1 的浓浆 ，而后进行纯压式灌浆封孔。灌浆结束 7 天后，在试验区适当位置检查孔，进行钻孔取芯和压水试验检查，评价灌浆效果。 
（2）防渗灌浆生产性试验施工。 
按照防渗灌浆生产性试验拟定的施工参数和技术要求，完成试验灌浆孔11个，进尺 162.78 m，简易压水38 段，灌浆段长151.78 m，共注入水泥 189.6 t。检查孔1个，进尺 15.5 m，压水试验3 段，压水试验结束后全孔灌入水泥 400 kg。 
（3）施工时出现的特殊情况。 
钻孔孔口回水情况：Ⅰ序排钻孔时全部没有回水，中间还有少量掉钻；上游排Ⅱ序孔及中间排Ⅲ序孔钻孔时上部段回水情况有所好转，有少量回水 ；到中间排Ⅲ序孔钻孔时回水有明显好转，但是在钻进过程中仍有某些部位仍然出现回水减少，甚至消失，说明坝体内空洞通过上、下游排Ⅰ、Ⅱ序孔灌浆后仍存在少数空隙未得到充分灌注。灌浆段坝坡冒浆情况及处理：在灌浆过程中，出现多处漏浆现象。 特别是刚开始对下游排Ⅰ序孔灌浆时，从下游坝坡不同高程 处多达20余处出现冒水和漏浆。灌浆时，冒浆量较小处，随浆液水灰 比变浓 ，漏浆点逐渐消失， 按正常灌浆方式灌注至结束标准；当冒浆量较大，采取用水不漏和棉纱等材料嵌缝、地表封堵方法封堵，再采取低压、浓浆、限流、限量、间歇灌浆等方法处理 ，灌至结束标准。 
灌浆段大量吸浆情况及处理方法：由于坝体裂隙、空洞较多，结构较松散，导致灌浆过程中孔段吸浆量非常大，如下游排的Ⅰ序孔 K21″、K23″孔， 其分别灌注水泥 59.5 t和49.3 t，平均单耗达到4.25 t/m 和 3.18 t/m。整个灌浆试验的平均单耗为1.25 t/m。 远大于设计的 100 kg/m。 
4.2 防渗体灌浆技术要求的补充 
通过防渗灌浆生产性试验成果分析，结合灌浆过程中各种不同情况的处理结果，经深入总结探讨，对防渗体灌浆技术要求补充如下： 
（1）灌浆材料。防渗体灌浆上、下游排出现大量吸浆时添加细砂，要求洁净，含泥量＜3%。 出现漏浆时掺加水玻璃，掺加比例为3％～5%。 
（2）灌浆方法。大坝防渗体灌浆上游排和下游排孔先自上而下用水泥砂浆进行充填灌浆， 出现漏浆时掺水玻璃进行堵漏处理，再按防渗体灌浆要求，自下而上分段孔内循环灌浆方法复灌至结束标准。 防渗体灌浆中间排采用纯水泥浆自上而下分段孔内循环灌浆方法进行灌浆。 
（3）施工参数：段长原则上为5 m，但当遇孔内钻孔回水消失，即停即灌，不受段长限制；纯水泥灌浆压力上、下游排（1～6）m，压力0.2 MPa 、（6～16）m 采用 0.4 MPa，16 m 以 
下采用0.6 MPa；中间排（1～6）m，压力 0.3 MPa，6 m 以下压力0.6 MPa；充填灌浆当孔口无回水 ，采用掺加细砂 10％～20%进行空隙充填灌浆，一旦出现坝外漏浆，结合掺加水玻璃进行，至孔内填满溢浆为止；浆液的水灰比，充填灌浆浆液一律为0.8∶1，掺砂量按 20%左右进行；砂浆充填灌满至孔口返浆，充填灌浆结束。 
双液灌浆至漏浆现象停止，停止掺加水玻璃，再按纯水泥浆灌浆要求灌至结束标准。 
（4）灌浆时地表冒浆处理：灌浆过程中，发现冒浆、漏浆，应先查明原因，根据漏浆量的大小，选用不同方法处理：如漏浆量较小，按正常灌浆方式灌至结束标准；当漏浆量较大时，暂停灌浆作业，对灌浆影响范围内的廊道、坝坡、结构分缝等进行逐项检查并进行封堵处理后再恢复灌浆；恢复灌浆时，采取灌注水泥砂浆加水玻璃结合低压、限流、间歇、待凝等方法处理。 
4.3 防渗体灌浆效果 
防渗体灌浆按照设计布置和相关技术要求，施工完成钻孔364 个，累计灌浆段长 8 161.08 m，灌入水泥 3942.5t，单位注入量 483.1 kg/m，砂480t，水玻璃100t。 防渗体灌浆施工完成后，综合效果表明防渗体灌浆质量良好，达到预定效果。 
（1）单位注入量逐排逐序减少明显。 先施工的下游排单位注入量914.7 kg/m，上游排单位注入量643.0 kg/m，后施工的中间排单位注入量193.1 kg/m。 序次上先施工的下游排Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ序单位注入量分别为1189.3，1073.3，691.4 kg/m，上游排Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ序分别为 952.9，648.8，481.1kg/m，中间排Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ序分别为 257.8，231.7，141.8kg/m，逐排逐序减少明显。 
（2）浆砌石内空隙充填密实。坝体随机钻孔容重检测试验，坝体容重达到 2.33 t/m3。此外，溢流面开挖揭露，水泥结石已基本密实地充填在空隙中，钻孔岩芯多呈柱状，胶结良好。 
（3）坝内防渗体检查孔压水试验透水率均＜5 Lu,满足设计要求。防渗体灌浆完成 14天后，施工检查孔37个，压水试验190 段，透水率均＜5 Lu，全部合格。 

5.结束语 

　　本水库坝体浆砌石空隙率高，结构松散，透水性强烈，是形成加固前工程的主要病因。 灌浆时浆砌石坝体到处出现漏浆，吸浆量大，较大地提高了除险加固工程费用。针对本水库坝体浆砌石空隙率高，结构松散，透水性强烈的特点，及时调整灌浆方法、灌浆材料、工艺参数、特殊孔段处理措施，从根本上保证了防渗体灌浆施工质量。