水库大坝水库坝体灌浆施工的分析

水库大坝水库坝体灌浆施工的分析

郑剑锋

核工业井巷建设公司

摘要：本文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44.00m，坝顶宽5.00m，坝轴线长182.5m，坝底宽35.00m，坝顶高程1266.03m，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

通过钻孔之后发现，坝体浆砌石块体采用的是粉红色花岗岩，其大致是由石英、正长石以及若干暗色矿物构成的。在这当中，块石小部分是强风化，绝大部分是弱风化，结构较为松散。同时，大部分块石之间没有用砂浆连接，连接的紧密度较差。砌石之间大部分处在松散堆积状态，在钻入过程中大部分孔段不存在回水问题，压水试验过程中不能观测到连水位，砌石孔隙大而多，连通性能比较优越。在前期进行安全评估的过程中，现场观测坝体的密度的最高值与最低值分别为2.12g/cm3、1.76g/cm3，坝体存在严重的漏水问题，孔隙率相当高，水库无法增长蓄水。

3.防渗体灌浆施工技术

3.1防渗体灌浆生产性试验

（1）防渗灌浆生产性试验施工

依据防渗灌浆生产性试验确定技术标准与施工参数，设置11个试验灌浆孔，进尺为162.78m，灌浆段有151.78m长，简易压水三十八段，总共注入了189.6t水泥。同时，进尺15.5m，设置了一个检查孔，压水试验三段，待试验完毕后全孔灌入水泥400公斤。

（2）防渗体灌浆生产性试验技术要求

依照设计的相关规定，在大坝左岸0+139～0+144m段开展生产性试验，由上往下分段孔中采取孔内循环灌浆法进行防渗体灌浆试验，从原则上讲，每段的长度应当是5m。然而，在钻孔回水消逝之后，其不会由于段长而受限；灌浆压力：上下游排26m以下，其压力为0.8MPa；16至26m内的压力是0.6MPa；6至16m内的压力是0.4MPa；1至6m内的压力是0.2MPa。中间排26m以下，其压力为1.2MPa；16至26m内的压力是0.9MPa；6至16m内的压力是0.6MPa；1至6m内的压力是0.3MPa；分三道工序依次开展施工工作。基于各段规定压力的影响下，在注入率没有超出1L/min的时候，应灌注一小时，灌浆完成。同时，要借助导管封孔，把孔中余浆转变为水灰比是0.5：1的浓浆，紧接着实施纯压式灌浆封孔。待灌浆完一周之后，应当在合适区域在试验区检查孔，开展压水钻研检查，实施钻孔取芯，并对灌浆效果作出评价。

（3）施工过程中发生的特殊状况

钻孔孔口的回水状况：I序排钻孔过程中均不存在回水情况，中间有些许掉钻问题；中间排III序孔与上游排II序孔钻孔过程中上部段回水状况得到一定好转，但依旧存在一些回水问题；到中间排III序孔进行钻孔的过程中回水问题得到了显著改善，这意味着坝体中孔洞可在下游排与上游排II、I序孔灌浆之后依旧有一些空隙进行灌注。灌浆段坝坡冒浆状况与处理：在进行灌浆时会有许多地方出现漏浆，尤其是初步阶段进行下游排I序孔灌浆时，由下游坝坡不同高程位置存在二十多处存在漏浆问题与冒水问题。在灌浆过程中，冒浆量比较小的位置其会由于浆液水灰比的逐步增加，漏浆点会慢慢消失，因此应依据正常灌浆方式进行灌注直至达标。冒浆量比较大时，应选用棉纱等诸多材料进行嵌缝，通过限流、间歇灌浆、低压等方式进行处理，直到灌注完毕且达标为止。

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59.5t和49.3t，平均单耗达到4.25t/m和3.18t/m。整个灌浆试验的平均单耗为1.25t/m。远大于设计的100kg/m。

3.2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）灌浆时地表冒浆处理：在灌浆时，如果察觉到漏浆、冒浆问题，应及时找出缘由，结合灌浆量采取相应的方式进行处理：倘若灌浆量比较大，应暂时中止灌浆作业，逐一检查灌浆影响区域中的坝坡、廊道以及结构分缝等，同时实施封堵处理，再进行灌浆。当灌浆操作恢复之后，应采取水玻璃与水泥砂浆相结合共同灌注的方式进行处理；如果漏浆量比较少，则应当采取常规的灌浆方式进行灌注，直到达到相关标准为止。

（4）施工参数：从原则上讲，段长是5m，然而一旦碰见孔中钻孔回水立马会消失，即停即灌，不会由于段长因素而受限；纯水泥灌浆压力下游、上游排16m以下压力是0.6MPa；6至16m内压力是0.4MPa，1至6m内压力是0.2MPa；中间排6m以下压力是0.6MPa；1至6m内压力是0.3MPa。在孔口没有回水的条件下进行充填灌浆时，应当采用掺入10%至20%细砂的方式实施空隙充填灌浆。倘若发生了坝外漏浆的问题，应当掺入水玻璃同步实施，直到孔中填满溢浆为止。不论是充填的灌浆浆液还是浆液的水灰比均是0.8：1，依据20%的比例掺入砂量，砂浆充填灌满之后直到孔口返浆。双液灌浆到漏浆问题中止，不再掺入水玻璃，然后依据纯水泥浆灌浆规定进行浇灌，直到达标为止。

3.3防渗体灌浆效果

依据有关设计及技术要求进行防渗体灌浆，施工设置了364个钻孔之后，灌浆段的总长度长达8161.08m，单位注入量为483.1kg/m，灌入了3942.5t水泥、100吨水玻璃、480吨砂。防渗体灌浆施工工作结束后发现，防渗体灌浆质量较优，其成效符合预期。

（1）单位注入量在逐道工序、逐一减少。首先进行施工的上游排与下游排单位注入量分别是643.0kg/m、914.7kg/m，而之后进行施工的中间排的单位注入量是193.1kg/m。从秩序上看，率先施工的上游排II、I、III序单位注入量分别是231.7、257.8、141.8kg/m，下游排II、I、III序单位注入量分别是1073.3、1189.3、691.4kg/m，逐序、逐排减少显著。

（2）浆砌石中孔隙充填密实度高。坝体随机钻孔开展容重检测试验工作，坝体的容重可达2.33t/m3。同时，溢流面开挖完毕之后，水泥结石差不多都可紧密地充填于空隙内，钻孔岩芯大部分像柱子，胶结较好。

（3）坝中防渗体检查，经过孔压水试验最终得出透水率始终都小于5Lu，符合设计标准。防渗体灌浆工作结束两周后，设置37个施工检查孔，压水试验190段，透水率都小于5Lu，均符合要求。

4.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。