摘要： 2011年姚安縣排砂河小(一)型水庫土壩防滲中采用充填灌漿技術，保證土壩在高水位運行情況下進行充填灌漿施工，并取得了成功，為今后在高水位運行情況下土壩防滲加固提供了實踐經驗。

　　關鍵詞：高水位  土壩  充填灌漿  姚安縣  排砂河水庫

　　Abstract: The year 2011 YaoAnXian row sand river small (a) seepage control modes in the reservoir type filling grouting technology, guarantee the high water level operation modes of filling grouting construction, and success, high water level for the future operation modes under reinforcement provide practical experience.

　　Keywords: high water filling grouting YaoAnXian row main river sand reservoir

　　中圖分類號：TV62    文獻標識碼：A     文章編號：

　　目前，我國土壩壩體灌漿一般都按中華人民共和國行業標準SD266-88《水工建筑物水泥灌漿施工技術規范》進行。該規范的1.0.2條和1.0.6條指出："本規范適用于壩高50m以下的均質土壩和寬心墻壩"及"土壩壩體灌漿一般應在水庫低水位期進行，以加速泥漿固結，保證土壩安全"。

　　姚安縣排砂河水庫是楚雄州2010年度重點除險加固的小（一）型水庫工程。水庫為均質土壩，最大壩高28.4m，正常蓄水位 2242.64m，死水位 2227.60m，工程于2010年10月開工程建設,2011年4月完工。水庫灌漿防滲處理單項工程于11月開工，該庫灌漿防滲處理時庫水位為2237.64m，次年3月成功地完成了大壩充填灌漿、壩基帷幕灌漿施工。

　　一、工程概況和存在的主要病險情況

　　排砂河水庫1965年動工，后經3次擴建，1983年5月竣工。水庫水庫徑流面積10.2Km2，為年調節水庫。是一座以灌溉防洪為主，結合城鎮供水和養殖的綜合利用工程。

　　該庫正常蓄水位2242.64m，相應庫容為113.0萬m3；校核洪水位2246.64m，總庫容154.00萬m3；死水位2227.60m，相應庫容18.00萬m3。壩頂高程2247.64m，最大壩高28.4m，壩頂長129m，壩頂寬4m。

　　該庫是在壩址地質情況尚未作全面了解時，就急著興建的"三邊工程"，加之施工過程中，存在清基不徹底、土料選擇不嚴格和壩體填筑不密實等問題，致使大壩在建成蓄水至正常蓄水位時，大壩散浸潮濕浸水面積112.6m2。經壩基經壓水試驗，壩基巖石透水率：最大36.6～48.7Lu、一般23.5～38.1Lu、最小16.9～17.4Lu，巖體透水性不均，存在壩基滲漏。

　　根據該工程地質勘察孔及物探報告分析，壩基座落高峰寺組砂巖夾頁粉質泥巖層上，質地較軟，全強風化層厚度約為7m。左、右岸巖層節理裂隙較發育，巖層破碎較嚴重，分別有2條小斷裂帶通過，基巖表層5-15m為中等透水帶，漏水率為18-47lu。

　　原填筑的壩體鉆探取樣試驗證實，填土主要是由粉砂巖、頁巖風化土填筑，土中含頁巖、砂巖碎塊石10-30%，壩體下部細粒土較多，壩體碾壓松密不均，總的不夠緊密，壩體透水性不均，鉆孔注水試驗，其滲透系數為2.23×10-3cm/S～1.28×10-4cm/S，下游兩戧臺鉆孔水位只低于地表0.6-0.8m，地表已形成沼池地，表土稀軟，已威脅大壩安全。

　　結合現場實際滲漏情況分析，各有關業務管理部門和專家一致認為：管涌和集中滲漏主要是由2條斷層切割造成強透水破碎引起；右壩頭滲漏是壩體填土與巖層接觸面清基不徹底及壩基斷層擠壓破碎帶滲漏所引起；壩后坡大面積濕潤是壩體填土不密實和壩址地基斷層所形成的強透水破碎帶所致。

　　水庫運行48年以來，一直控制蓄水，因而水庫無法正常運用和發揮應有的綜合效益。為保大壩安全，2010年決定對壩體進行充填灌漿、對壩基及左右兩壩端破碎帶采用壩基帷幕灌漿處理的綜合灌漿方法。

　　二、灌漿設計

　　1、布孔與孔深

　　河床段在壩頂上游側距壩軸線上沿程布置鉆孔，河床灌漿段長度85m，共布鉆孔34個，孔深入壩基5-10m；共布孔34個，先灌第一序孔，再灌第二序孔，最后灌第三序孔，即Ⅰ序孔距10m，Ⅱ序孔距5m，Ⅲ序孔距2.5m。

　　對左右壩頭岸坡段及兩壩端與壩體部分，仍在同一軸線上布上鉆灌，孔距為2.5m。先鉆灌第一序孔，再灌第二序孔，后最灌第三序孔，共33孔，由河床段往左（或往右）岸坡段及壩端逐孔鉆灌。其完成大壩帷幕鉆孔67孔，完成鉆孔進尺2192.6m，帷幕灌漿進尺1812.2m，最深孔深30m，最淺孔深15m，平均孔深22.5m。

　　2、灌漿施工順序原則

　　先進行河床段兩條破碎帶的壩基帷幕灌漿（由下而上分段灌注，段長5m），再分別進行兩壩頭破碎帶的壩基帷幕灌漿和壩體充填灌漿，后進行壩兩邊岸坡段和兩壩頭充填帷幕灌漿。當進行壩基帷幕灌漿時，第1次造孔深入至強風化層5m，注漿管落至離孔底0.5m處，按7個比級灌注純水泥漿，待凝8h后再往下鉆至設計孔深，并按造孔、洗孔、裝漿和回漿管及膠栓塞、灌漿、終灌的順序進行。

　　3、灌漿主要技術要求

　　（1）選擇合適的漿材，是保證灌漿技術實施的重要條件。通過試驗，選擇當地重粉質粘土做灌漿材料，其物理性能指標為：塑性指數17.7和25.1，砂粒含量46%和42%；粉粒含量18%和19.5%，粘粒含量36%和38.5%。壩體填土層部分采用重質粉粘土灌注，壩基接觸帶及兩岸壩頭采用粘土水泥（32.5號普通硅酸鹽水泥）混合漿灌注，水泥摻量15%。壩基及岸坡的擠壓破碎帶采用純水泥漿灌注。泥漿密度1.3-1.5g/cm3；水土比為1:0.8-1:1.3。為加快泥漿的流動性和析水固結，在拌漿時摻附加劑（Na2SiO3）約1%。

　　（2）設計灌漿孔口壓力

　　灌漿壓力是保證灌漿質量的重要指標，一般采用經驗公式計算，并結合現場灌漿試驗后修正確定。對壩體充填灌漿則根據不同孔深相應控制不同的灌漿孔口壓力，一般為0.2-0.35MPa；對壩基斷層擠壓破碎帶帷幕灌漿的回漿壓力采用0.35-0.55Mpa。現場試驗結果與設計值相接近。

　　（3）壩體充填灌漿方法

　　采用孔底注漿全孔灌注純壓式，每孔復灌次數不能少于7次，每次復灌間隔時間5d以上，實際施工中每孔復灌次數8-13次，每次灌漿量的控制依次為1.0、0.7、0.5m3/m，第4次以后為0.4m3/m。

　　（4）兩壩端帷幕灌漿

　　采用孔口封閉、孔底注漿、全孔灌注純壓式實施，每孔復灌次數不能小于5次，每次復灌間隔5d以上。

　　（5）對壩基斷層破碎帶灌注水泥漿

　　采用循環式方法施灌，并由下而上分段灌注實施。無論初灌或復灌一律采用先稀后濃的方法灌注，灌粘土漿和混合漿時，稀漿粘度25-30s，待灌15min或孔口壓力明顯降低時，再改灌40-60s的濃漿，灌純水泥漿時，水灰比為8:1、5:1、3:1、2:1、1.5:1、1:1、0.8:1等7個比級，每個比級量600L。

　　（6）造孔要求

　　鉆孔時要保持垂直，孔偏斜率不能大于1度，孔位偏差不能大于10cm，每個灌孔的注漿管必須落至離孔底（或相應段次孔底）0.5m處。

　　（7）終灌標準及封孔

　　壩基帷幕灌漿終灌標準：達到設計孔口回漿壓力30min內單位吸漿率小于1L/min。

　　壩體及兩岸坡段灌漿終灌標準：（a）開灌20-30min壩面連續兩次縱向裂逢冒漿；（b）孔口壓力連續兩次達設計壓力，并能穩定在20min以上；（c）逐孔復灌次數達7次以上，灌孔基本不吃漿。只要滿足上述3點要求，即可結束某孔終灌。

　　封孔：采用最稠的粘土水泥混合漿以機械封孔，待孔內漿液下沉后，次日再灌1次，3d后再用粘土封填夯實。

　　（8）設立壩體沉陷位移觀測

　　分別在壩頂下游，壩肩上游及背水坡高程2246.00m處各設1排觀測點（共3排），點間距離為30m。灌漿期間每5-10d觀測1次，每次壩體位移量不得大于20mm；每次灌漿控制壩頂縱向裂縫寬度不能超過30mm，壩頂縱向裂縫長度控制在50m內，達到上述控制值時即暫停灌漿，可作一次灌漿，如發現橫向裂縫時立即停灌，待查清原因并處理后再灌。

　　灌漿期間沉陷位移觀測共18次，最大位移量6mm（在壩項靠下游壩肩測線第3-4樁號）；最大沉陷量累計48mm（在壩頂靠下游壩肩測線第4樁號）。停灌后據2011年5月28日觀測，其水平位移已有回復趨勢。

　　三、施工和效果檢查

　　該庫土壩灌漿工程自2010年11月25日開工至次年3月20日完工，歷時250天。總計完成造孔67個，累計造孔進尺2192.6m，耗用水泥486t和粘土450m3。形成防滲帷幕總面積10746m2。

　　工程施工順序為：先進行河床段兩條斷層破碎帶的壩基純水泥帷幕灌漿；再進行兩壩頭基礎斷層破碎帶純水泥帷幕灌漿；然后進行河床段壩體充填灌注粘土漿；最后進行左、右壩段（包括溢洪道底板）和兩壩頭的混合漿液充填帷幕灌漿。

　　造孔采用4臺中XJ-150型地質鉆機鉆進。制漿機采用GD5000型泥漿攪拌機，灌漿機采用BW-250/50型三缸泥漿泵同時作業鉆灌。

　　大壩灌漿施工后，庫水位達正常蓄水位以上，經檢查，外壩坡散浸已全部消失，說明通過全壩的灌漿防滲處理，達到了預期的效果。

　　為檢查灌漿質量，施工結束后對大壩的防滲效果進行了探槽、滲漏及滲流量現場檢測。

　　探槽檢測：灌漿結束15d后，在河床段上開挖了3個長2.0m、深3.5-6.0m的探井，發現所灌漿液均已沿壩軸線形成了連續的粘土防滲帷幕，主漿脈厚3-10cm，多條副漿脈形成樹枝狀，厚1.2-2.5cm，漿脈寬度隨探槽深度增加而增厚，在漿脈兩側的范圍內，壩體內部有漿液滲入，并形成充填密實的防滲板墻。

　　滲漏檢測：在左、右壩段及溢洪道底板下共設5個試驗孔，壓水試驗表明：灌漿后的單位吸水量都降至0.02Lmin·m·m，僅為灌漿前的1/4-1/10。從壩體15個測壓管測量所得數據可知，灌漿前、后，在同級庫水位2242.64m，壩體浸潤線明顯下降。

　　滲流量測量：通過對壩腳三角量水堰，測得灌漿前、后大致相同的水位下的滲流量數據表明,灌漿后滲流量為0；

　　四、實踐體會

　　排砂河水庫土壩充填灌漿是在水庫水位持續較高（即壩前水深在16-18m）的情況下進行的，對大壩安全存在較大的風險，為了壩體安全和確保灌漿質量，施工中相應采取了較嚴密的監測控制措施，同時，由于鉆孔較易偏斜，要使其準確地形成連續防滲帷幕，施工難度很大。施工實踐主要體會是：

　　1、布孔位置準

　　為了保證充填灌漿防滲帷幕按設計要求準確形成，必須使鉆孔準確落在軸線上。為此，布孔采用經緯儀，控制鉆孔后，套管中心軸線上下游方向偏差不超過10cm；否則當事故處理，予以返工。

　　2、鉆孔嚴格垂直

　　為保證壩底部灌漿帷幕的連續對接，要求孔中心偏斜不大于孔深的0.5%。為此，引進XJ-150型造孔機，干法造孔，在孔深20-30m情況下，偏斜都控制在20-25cm以內。

　　3、嚴密監視

　　在灌漿施工過程中，嚴密監視充填灌漿過程中壩體位移和裂縫開展，以確保大壩安全，大壩灌漿期間，在壩頂前沿邊線（防浪墻側）及外壩坡戧臺2246.00m，每隔30m布設1個變形觀測點（混凝土樁），共布設了10個觀測點，分別進行橫向水平位移和豎向沉降位移的觀測。在灌漿期要求每班測量1次，非灌漿期，每5d測量1次。對大壩原已裝的15個測壓管，施工期間每個班觀測2次。測壓管觀測和左右巖坡及壩腳下的3處量水堰觀測結合進行，以監視大壩滲流變化情況。此外，并對灌漿出現裂縫和冒漿的現場進行監視。對裂縫發展太快的部位要加位監視，若發現余向或橫向裂縫，立即停灌。

　　參照規范要求，結合該工程實踐，灌漿期間，每次壩體橫向水平位移不得超過20mm，縫長不得超過50m，達到上述控制值即暫停灌注，可作1次灌漿。

　　4、嚴格采取"少灌多復"的原則

　　具體是限量灌注（每次灌漿量依次限制為10.7、0.5、0.4m3/m），復灌次數不能少于7次，每次間歇時間應5d。應主要在"少灌多復"上做文章。如：河床段19號孔（即鉆孔最深30m處）施工時曾冒漿3次，復灌8次，合計注漿88.0m3，都在正常作業之中。然而在灌主13號孔時，孔深28.5m，結果冒漿4次，復灌達15次，該孔總計注漿量達到50.60m3。對這類吃漿量異常大的孔，施工中應作特殊處理。一是降低灌漿孔口壓力（控制在0.4Mpa以內），注漿速度不超過2L/min，促使快凝；二是在漿液中適量加速凝劑（Na2SiO3），用最濃漿液灌注；三是摻砂、摻砂量（占水泥份量比）按10%、20%、30%、50%逐步增加，砂粒由粉砂至細砂逐步加粗，灌注更濃漿液；四是若還不解決問題就暫停2-3h，每次只灌200-300L，灌灌停停，讓其靜靜固結，對于大吃漿量孔位，每次復灌這前，都須重新鉆進、掃孔到底再復灌。

　　參考文獻：

　　1、張景秀，壩基防滲與加固技術，北京：水利電力出版社，1992

　　2、《防滲技術》編輯部，渠庫防治論文集.陜西：三秦出版社，1994