维普资讯 http://www.cqvip.com 第４期 ２００８年７月 广东水利水电 ＧＵＡＮＣＤ０ＮＧ ＷＡＴＥＲ ＲＥＳＯＵＲＣＥＳ ＡＮＤ ＨＹＤＲＯＰＯＷＥＲ Ｎｏ．４ Ｊｕ１．２０ｏ８ 劈裂灌浆在大水桥水库土坝的应用 黄琼珠 （湛江市水利水电勘测设计院，广东湛江５２４０３７） 摘要：大水桥水库大坝坝体筑坝填土多为全风化高液限粉质土，其结构疏松，局部透水性较大。为了解决土坝坝基及坝体 的防渗问题，设计采用劈裂灌浆方案，该文重点对水库２＋４６３～４＋９００坝段劈裂灌浆的设计及灌浆效果进行了介绍。 关键词：土坝；劈裂灌浆；设计；施工 中图分类号：ＴＶ５４３＼７ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００８—０１１２（２００８）０４—００６２—０３ １工程概况 １０～～４．９５×ｌＯ－％ｍ／ｓ之间，属于中等透水；建坝时，局部 坝段坝体与坝基接触面处理不够彻底，造成２＋４６３～ ４＋９００坝段下游坝脚多处出现渗漏现象。 综合以上分析，大水桥水库进行加固工程首先应解 大水桥水库位于湛江市徐闻县城以东３ｋｉｎ大水桥 河中下游，是一座以灌溉为主，兼有防洪、城镇供水、发 电和养殖等综合效益的大（二）型水库 该水库总库容 为１２ ７０１万ｉｎ ，该工程建于１９５７年，后经１９６４年、 １９７６年两次续建、扩建，枢纽工程包括土坝、溢洪道、放 决土坝坝基及坝体的防渗问题，经多方案论证，最好的 方法就是采用劈裂灌浆方案，其施工速度快、工程造价 最低，因而应分别对坝基和坝体进行劈裂灌浆处理。 水涵、电站等建筑物。土坝主要是由主坝和东西副坝组 成。主坝坝顶高程为６０．０ｍ，坝顶宽为５～６ ｉｎ，为均质土 坝。 ２土坝灌浆设计 ２．１土坝渗流分析 大坝存在主要问题：大水桥水库于１９５８年建成投 入使用，坝体筑坝填土多为全风化高液限粉质土，其结 构疏松，天然含水量、透水性较大，渗透系数介于１．２× 为了进一步查明土坝下游坝坡和坝脚（２＋４６３～ ４＋９００）渗漏情况，大水桥水库管理单位于２００１年１２月 ８日组织有关技术人员进行现场测量，测量结果见表１。 表１坝坡和坝脚渗漏情况统计 收稿日期：２００８—０３—１０； 修回日期：２００８—０３—２７ 作者简介：黄琼珠，女，工程师，主要从事水利水电—亡程设计工作。 ・６２・ 维普资讯 http://www.cqvip.com ２００８年７月 第４期 黄琼珠：劈裂灌浆在大水桥水库土坝的应用 根据１０个主要渗流点观测，在库水位为５５．９２ ｍ的 渗流量达９．９９ Ｌ／ｓ，仅此段２＋４６３～４＋９００坝段水库年渗 漏量达３１．４４万ｍ （未包括反滤体渗漏量），可见，土坝渗 漏严重，水库水损失大，因此，对土坝采取灌浆防渗处理 是刻不容缓的。 ①土料要求 灌浆用土料可采用附近玄武岩风化的粘土或粉质 粘土，其颗粒组成应符合表３的要求。 表３灌浆土料要求 ２．２劈裂灌浆设计 １）劈裂灌浆的原理和方法 劈裂灌浆是根据坝体应力分布的特点，即在坝顶沿 ②浆液配比及浓渡 考虑到灌浆前期一、二次灌入浆液在灌浆孔附近的 坝轴线方向存在一个小主应力面，而且由于填土疏松， 小主应力很小（出现弱应力区）。在坝顶沿坝轴线布置灌 浆孔，利用一定的灌浆压力劈裂坝体，然后维持较大的 吸浆量，灌入浆液部分充填、灌浆孔周围的疏松土体，部 分沿劈裂裂缝向上充填、扩散，逐步形成防渗帷幕墙。 经过多次反复劈裂——回弹后，在坝轴线附近形成从下 到上纵向连续的防渗墙，堵塞漏洞、裂缝或切断软弱层， 以提高坝体的防渗能力；同时通过浆、坝互压和湿陷，使 坝体内部应力重分布，提高坝体变形稳定。 ２）灌浆孔的布置 在２＋４３０～５＋１００共２６７０ｍ范围内，在坝顶沿坝轴 线布置单排灌浆孔，在２＋４３０～２＋８５０和４＋４００～５＋１００， 坝高低于８．０ｍ的坝段，孔距按１／３坝高布设（初拟为 ２．０～２．５ｍ）；在２＋８５０～４＋４００的坝高超过８．０ｍ坝段，孔 距为５．０ｍ；灌浆孔总共８７１个。 ３）灌浆孔深 本次劈裂灌浆目标是坝体人工素填土层和坝基全 风化层，对于２＋４３０～２＋８５０和４＋４００～５＋１００坝段，灌 浆孔底深入坝基３．０ｍ；对于２＋８５０～４＋４００坝段，灌浆孔 底达到强风化层的顶部。根据地质钻探结果，灌浆深度 范围为７．５～３１．０ｍ，８７１个孔灌浆总进尺为１８ ８３５．０ｍ。 ４）灌浆压力 灌浆压力是指注浆管上端孔口压力，根据国内大 量的实践经验，疏松土坝灌浆前期浆液以充填、穿透为 主，中期大部分浆液在劈裂裂缝里作纵向、竖向向上充 填、扩散，而后期浆液上升至坝顶，形成了从下至上的 灌浆泥墙。因此，疏松土坝灌浆前期压力较低，中期压 力较大，后期压力稍低，它与灌浆过程有关。灌浆压力 按表２控制。 表２灌浆压力 ５）灌浆材料 充填作用，为加速排水固结和封堵集中渗流通道，应掺 加占干土１５％的水泥。在不堵塞输浆管、满足流动性前 提下尽量采用浓的浆液，浆液的物理力学性能设计要求 为：重度１．２～１．６ｋＮ／ｍ ，粘度２０～７０ｓ，稳定性０．１～０．１５ ｇ／ｃｍ ，胶体率大于７０％，失水量１０～３０ ｃｍ３／３０ｍｉｎ。 ６）灌浆工艺 本次灌浆执行《土坝坝体灌浆技术规范｝（ＳＤ２６６—８８）， 具体要求如下： ①灌浆程序：先灌河床段，后灌岸坡段；每排分两 序，孔距分别为１０ｍ（孔深大于１５ｍ时）、５ｍ（孔深小于 １５ｍ时）。分序分次施灌能使灌人坝体中的泥浆得以尽 快析水固结，强度及时提高，同时，能迅速消除由于灌浆 引起坝体中局部孔隙水压力升高的威胁，保证大坝施工 期的安全，各排灌浆中，先对第一序孔轮灌，采用“少灌 多复”的方法，待第一序孔灌浆结束后，再进行二序孔。 ②采用孔底注浆全孔灌注的方法。灌浆前，在孔口 下３～５ｍ深套管护壁，将注浆管放置在下至距孔底 ０．５～１ｍ处，密封孔口，而后开始进行孔内注浆，泥浆从 注浆管下口溢出，使坝体由下部逐渐向上劈开，每孔复 灌２～３次或基本不吃浆时，将注浆管提升３～４ｍ，达到 间隔时间后再复灌，直至注浆管距坝顶２ ｍ左右为止。 ③为了使灌入浆液初步固结，复灌时要间歇一段时 间，一般不少于５ｄ，每孔灌浆次数不少于５次。每次灌 入量控制在每１ＴＩ孔深０．８ｍ 以下。 ④尽量推迟和坝面出现裂缝，纵向劈裂缝控 制在２．０ｃｍ以内。 ⑤终灌标准。当浆液升至孔口，即坝顶或坝面冒 浆，经连续复灌３次达到设计灌浆压力，即可终止灌浆。 即：一是每孔每１ＴＩ灌浆量平均不少于１ｍ 干土；二是坝 顶纵向裂缝反复冒浆；三是经过分序、分次反复轮灌后， 坝体基本不再吃浆，坝体内所有裂缝、洞穴等坝体隐患， 均被泥浆充填挤压密实即可终灌。 ７）灌浆效果检查 灌浆结束后，在吸浆率较大的灌浆孑Ｌ附近布置检查 孔，孔数为灌浆孔数的１０％，共９０个。预计灌浆进尺为 ・６３・ 维普资讯 http://www.cqvip.com ２００８年７月 第４期 广东水利水电 １ ８００ｍ，土层造孔２ １００ｍ： ３）该土坝灌浆工程结束至今已接近５年，监测结 在土层进行现场注水试验。 值坝顶以下５ｍ范围 内应小于５×１０－４ｃｍ／ｓ，５ｍ以下 小于１×１０％ｍ／ｓ。同 时取泥墙土样进行室内试验分析。 果表明：采用土坝劈裂灌浆技术加固坝体，在技术上是 可行的，经济上是合理的，采用的施工工艺和技术要求 是安全的，灌浆期间能使坝体内部的孔隙压力、坝体位 移量和坝顶裂缝宽度控制在允许范围以内而不危及大 坝的安全。 经过劈裂灌浆后，水库在正常水位附近运用时，坝 体与坝基接触带的渗漏水消失，反滤体处集中渗流量减 少７０％以上。说明灌浆效果明显，达到预期目的。 ３效果分析 ４）为检查灌浆施＿丁是否满足设计要求，在施工结 １）大水桥水库灌浆工程已于２００３年竣工，从灌浆 施工情况来看，第二序孔吃浆量明显减少，灌浆压力升 束后，开挖２个探井，从探井开挖情况看，坝内均自上而 下形成近乎铅直连续的浆体防渗帷幕，且浆体帷幕宽为 １５ ｃ ｍ。从浆脉形状可清楚地看到，在浆脉较宽处，土质 高，大部分孔产生坝顶裂缝、冒浆，日．两孔劈裂缝连接， 这足以说明浆体防渗帷幕已形成，在坝体表层比较疏松 的部位形成了密集的浆脉，坝体中的裂缝和洞穴泥浆充 松散，坝体质量较好，同时，坝体中的裂缝洞穴均被充填 密实，符合设计要求。 在探井开挖过程中，分别从２个探井取土样进行现 填密实。 ２）通过浆坝互压作用和坝体湿化变形，使坝体的 小主应力得到补充，调整了坝体内部的应力状态，建立 了坝体内新的平衡状态，增加了坝体的稳定性。 （上接第５５页） 场试验，灌浆后干容重最小为１．５３ｇ／ｃｍ ３最大为 １．７２ｇ／ｍ ３其平均值为１．６１ｇ／ｍ ３与灌浆前坝体干容重 值１．３７ｇ／ｃｍ 相比提高了约０．２４ｇ／ｍ ，灌浆的效果是显 著的，灌浆设计 处理方案是合理的。 本次试验得出，当水泥用量为３１０ｋｇ／ｍ 时，水泥用 量增加１０％，砌砖砂浆强度增加３．４ＭＰａ，增长３６％；砌 石砂浆强度ｔ￣ＪＪＨ ２．０ＭＰａ，增长２６％。在拌和砂浆时，砌 砌筑砂浆分为水工砌筑砂浆和建筑砌筑砂浆，两者强度 保证率Ｐ不同，概率度系数ｔ也不同，在相同砂浆强度 等级条件下，水＿】：砌筑砂浆配制强度大于建筑砂浆配制 强度。 砖砂浆稠度要求比砌石砂浆稠度大，在相同水泥用量 条件下，砌砖砂浆用水量大于砌石砂浆。但是，由于砖 的吸水率大于砌石砂浆，故砌砖砂浆强度高于砌石砂 浆强度。同理，在相同灰水比条件下，砌砖砂浆强度高 于砌石砂浆强度，两者之间的差值随着灰水比增大而 增加，灰水比每增加０．１，两者之间强度差值增加约 １．２ＭＰａ。 ５．２在砂浆材料、配合比相同的条件下，由于砌体材料 的吸水率不一样，砂浆强度不同，砌体材料吸水率大，砌 筑砂浆强度高，砌砖砂浆强度高于砌石砂浆强度。 参考文献： ［１］ＧＢ５０２０３—２００２，砌体工程施Ｔ质量验收规范［ｓ］． ［２］ＳＬ１７６—２００７，水利水电Ｔ程施Ｉ：质量检验与评定规程［ｓ］． ［３］ＪＧＪ９８—２０００，砌筑砂浆配合比设计规程［ｓ］． 『４ １ ＳＬ３５２—２００６，水１二混凝上试验规程［Ｓ］． ５结语 ５．１根据水利工程和建筑 程的特点及要求不同，应将 （上接第６１页） 快。故粉喷桩喷粉量不应强求上下一致，桩下部可适当 减少喷粉量，桩 部可适当增加喷粉量及搅拌次数，以 求得最佳经济效果及加固效果。本工程施工过程中，桩 顶６ｍ范围内采用“三喷六搅” ｊ 艺，而６ｍ以下范围采用 “二喷四搅”工艺，整桩平均水泥掺入比控制在１５％左 右，通过对桩体卜部的加强，较好地解决了土层含水量 偏大的问题，使复合地基承载力标准值满足设计要求。 符合设计要求的前提下，沉降计算就成为控制设计的关 键因素，减少沉降意味着增加投资，于是确定一个合适 的沉降控制标准将可以最有效控制地基处理工程的投 资，达到节省工程造价的目的。 参考文献： 『１］ＴＢ１０１ １３－９６，粉体喷搅法加同软弱上层技术规范［Ｓ］． ［２］ＹＢＪ２５—９１，软土地荩深层搅拌加固法技术规程［Ｓ］． ４）本：［程采用粉喷桩处理地基，目的是提高地基 ［３］ＧＢ５０２８６—９８，堤防工程设计规范［Ｓ］． 承载力和减少沉降量或沉降差。故在满足地基承载力 ・『４］ＧＢ５０００７—２００２，建筑地基基础设计规范［Ｓ］． ６４・
