学文网摘要:充填灌浆具有造价低、适应性强等特点，是水库大坝除险加固中广泛应用的工程措施。本文结合实例，介绍了充填灌浆在水库大坝坝体除险加固中的应用，阐述了充填灌浆的设计和施工中常见问题与处理，取得了较好的效果，为类似工程的应用提供参考。
关键词:充填灌浆；设计；施工；处理
中***分类号：P343.3 文献标识码：A 文章编号：
充填灌浆法是水库除险加固工程中常用的处理措施，其原理就是在建造水利工程堆石体坝基时，通过借助一定的压力，将粘土浆液渗入扩散到堆石体内，从而填充堆石体内的缝隙，以降低其稳定性，从而提升水库的安全性能。其目的就是基于堆石体坝基的内部结构不稳定，而达到防塌、防渗和抗滑的目的，从而提高水库坝基的稳定和安全。下面，结合工程实例，对充填灌浆的设计和施工作了介绍，说明该方法用于水库坝体除险加固中是可行的。
某水库坝体系均质土坝，最大坝高35.5m，控制流域面积484km2，总库容3.05亿m3，正常蓄水位汛前80.0m，汛后82.6m，相应库容(1.49～1.87)亿m3，灌溉面积2.1万hm2，是一座以防洪灌溉为主，养鱼等综合效益的水利枢纽工程。
为了使坝体与已处理的砂卵石高喷板墙和坝基防渗帷幕有效衔接，形成一个完善的防渗系统，分两期对坝体内坡进行了充填灌浆处理，累计完成进尺12703.4m，总灌段长10591.1m，灌入粘土3932t。
1 大坝坝体填筑土质量分析
1.1 坝体填筑土基本概况
坝体由黄色粘土和浅黄色含少量碎石或含砾粘土组成。根据施工期间现场取样260件评价质量检查结果，平均合格率仅为58.2%，具体情况如表1。
表1
从坝体各断面来看，合格率分布极不均匀，(69～72)m标高以下合格率为70%，以上仅为60%，左坝段基本为粘性土，但右坝段在P2处(70～80)m标高之间有大量细砾、砂卵石，碾压不密实，南涵管上部的竖井开挖表明该处填土杂乱，含有大量碎石和砂卵砾石，碾压不密实。各部位取样试验表明，74.0m标高以上多为含细砾的填土，结构松散，右坝段填土及施工质量均较差。从整体上看，坝体填筑质量下部优于上部，左端好于右端，经过30多年运行，存在透水性大，浸润线偏高等问题。
1.2 充填灌浆施工揭露的坝体填筑土质量
充填灌浆施工过程中，发现在大坝内坡不同高程部位出现串冒浆、塌坑等现象109次，占总孔段的15.4%，造成这些现象的主要原因是:
(1)坝体内弱面与灌浆孔直接或间接相通；
(2)坝体填筑时的施工接头处碾压不密实，不均匀沉陷引起坝体裂隙，在灌浆压力作用下发生相邻孔串浆。
上述现象表明，坝体存在以下问题:
(1)部分坝体填筑土内摩擦角与凝聚力合格率低；
(2)两种不同介质面的渗透冲刷出现的淘空；
(3)施工填筑中接头和合拢段处理不当和土料的不均一性引起渗漏；
(4)填筑过程中碾压不密实。
2 充填灌浆机理与设计
2.1 充填机理
沿坝轴线用一定的泥浆压力灌注泥浆，利用浆坝互压，泥浆析水固结和坝体密实等作用，使与浆脉连通的裂缝、洞穴、砂层等得到充填、挤压、密实，形成竖直连续的防渗墙。
2.2 设计的基本原则
根据坝体存在问题的性质，隐患的部位加以研究分析，因地制宜地选择灌浆方法和施工工艺，做到安全可靠，经济合理，保证质量。
2.3 充填灌浆目的和任务
为了改善坝体的填筑土质量，降低坝体浸润线和渗透系数，堵住坝体因不均匀下沉和施工时存在的弱面，使下部已施工的防渗帷幕，高喷板墙与坝体有效衔接，达到水库安全运行的目的，在坝体内坡共布置钻孔704个，累计进尺12703.4m，钻孔共分10排，4m×4m呈梅花形布置，对坝体进行灌浆处理。
2.4 灌浆材料
充填灌浆材料主要为粘土，原则上要求灌入的浆液土料与坝体土料的物理力学性质基本接近，以偏粘为宜，这样，泥浆在析水固结过程中，能与边界条件排水能力相协调。本工程灌浆材料主要技术指标为塑性指数10%～20%，粘粒含量40%左右，粉粒含量50%左右，砂粒含量小于10%，有机质含量小于2%，浆液指标如下。
表2 粘土泥浆物理学性质指标采用值表
2.5 灌浆方法
采用自下而上分段灌浆的方法。
3 充填灌浆施工
(1)浆液制备:将符合质量要求的粘土运至施工现场，在泥浆池中浸泡(1～2)d，用过滤筛网清除杂质后，送入拌合桶中，拌合时间不少于10min。
(2)施工程序:根据设计意***，严格分排，分序进行施工，“先上排，后下排，再中排”，并穿行，每排孔先灌Ⅰ序，再灌Ⅱ序，按序施工。
(3)钻孔
钻孔放样:采用测量仪器，进行钻孔定位，孔位误差控制在10cm以内。
孔斜:单孔施工时，先用水平尺核对机架机座，保证钻孔铅直，钻孔孔斜满足规范要求。
造孔:采用旋转钻机钻进，钻进时先打入套管，再钻进，并严格控制水量，防止出现塌坑和坝体滑坡，一般钻至砂卵石层3m左右处停钻。
(4)灌浆
灌浆方法:采用自下而上分段，孔内循环的灌浆方法。
灌浆段长:从80m高程以下开灌，灌段10m以内按1段进行灌浆，(10～20)m分2段进行灌注。
灌浆操作程序:只有一段灌注的钻孔，先将射浆管到离钻孔底部0.5m处，启动灌浆泵，泥浆由射浆管下射出。为了防止浆液沿射浆管上返，在射浆管上部用栓塞栓紧。灌浆开始(3～5)min，采用比重为1.2的泥浆灌注，随后加大浓度，采用1.4的浆液灌注，最后用1.6的浆液灌至结束。灌浆时，每15min测一次比重，每10天测定一次自由析水率。
分两段灌注的钻孔，每1段灌注完毕后，将套管拨至第2段顶部，进行第2段灌注，每次灌入最大量控制在(0.4～0.5)m3/m，并且按“少灌多复”的原则进行，单孔均保持复灌4次以上，尤其是Ⅰ序保证复灌5次，每次复灌时间间隔不少于5d。
(5)终灌与封孔
当灌浆进行到连续复灌3次不再吃浆，灌浆孔内的浆液面基本不下降，表明/灌饱0即可终止灌浆，终止灌浆后，把孔内泥浆抽出，回填预先加工好的直径为(2～3)cm的泥球捣实。
(6)特殊孔段处理
所谓特殊孔段是指坝体有裂隙、空洞或其它情况而导致吸浆量大，不易达到正常结束标准的孔段，如串浆冒浆、塌坑，单孔吸浆量过大，缩孔卡钻等，遇到这些情况处理措施如下:
串浆:在安全的情况下，采用灌浆孔与串浆孔同时灌浆，如果不能同时灌浆，用栓塞塞住串浆孔，然后继续灌注。
冒浆:处理方法是:浓浆灌停灌等间歇性灌浆方法解决，在施工过程中，若是其下游冒浆现象严重，当即停灌在冒浆处挖开一个小坑，压砂作反滤，使其只冒水不冒浆，经过一段时间后，冒浆自动停止。若是在坝坡底部冒浆严重，说明有与灌浆孔相连的大通道，其处理方法是把灌浆孔口用木塞塞堵，孔口周围用土围成堰，堰里先注些泥浆，再加土料拌合成(0.5～1.0)m3的浓浆(比重在1.7以上)然后拔去堵孔木塞，把这些浓浆连续涌入孔内，堵住冒浆通道，停(3～5)d后再灌，冒浆现象消失。
孔口冒浆:主要是造孔期间钻具与孔壁摩擦，将坝体内的裂缝糊死或把孔口挤密，初灌时不进浆出现孔口冒浆，处理方法是在孔口挖坑回填适宜含水率的粘性土夯实成阻浆盖，或在孔口冒浆处的缝隙内填细砂，用钢筋棒捣实作反滤，然后用稀浆冲孔，待进浆顺利后逐渐变换浓浆。
转载请注明出处学文网 » 充填灌浆在水库大坝坝体除险加固中的应用