劈裂灌漿技術在堤防防滲中的應用

　　劈裂灌漿防滲可以更好的解決堤壩滲漏問題，在施工中得到廣泛應用，本文主要研究劈裂灌漿技術在堤防防滲中的應用。

　　《水電與抽水蓄能》雜志(雙月刊)于1977年創刊，本刊以馬列主義、毛澤東思想、鄧小平理論和“三個代表”重要思想為指導，全面貫徹黨的教育方針和“雙百方針”，理論聯系實際，開展教育科學研究和學科基礎理論研究，交流科技成果，促進學院教學、科研工作的發展，為教育改革和社會主義現代化建設做出貢獻。

　　一、灌漿設計

　　水利上的堤壩是人工或機械堆筑成的長條形土料建筑物，為梯形斷面，由于受多種自然因素的影響，常出現一些不穩定現象。如果向不穩定的堤段造孔并向堤體孔內壓注漿液，加上漿液自重因素，使堤體沿軸線方向形成一道或數道粘土帷幕，則可達到消險固堤的作用。

　　1、灌漿形式選擇

　　由于壩體施工質量差，壩體密實度、土質均勻性較差，壩坡、壩基均滲水嚴重，因此本次壩體垂直防滲工程采用劈裂灌漿技術。

　　劈裂灌漿技術在堤壩、軟土地基、隧道、路基的加固中都有著廣泛的應用，劈裂灌漿利用最小主應力面和堤軸線方向一致的規律，根據土體水力劈裂的原理，順堤向布孔，在灌漿壓力下以適宜的泥漿液為能量載體，有控制地劈裂堤身，將與漿脈連通的所有裂縫、空洞、空隙等隱患用泥漿充填密實，同時漿壓將筑堤土壓密，最終在堤內順堤向形成密實、垂直、連續、有一定厚度的漿液防滲固結體，從而達到防滲加固的目的。

　　2、灌漿孔布置與孔序

　　本次除險加固工程主要解決壩體滲漏問題，針對工程實際情況，采用在大壩壩頂沿壩軸線上游側1.0m處進行單排布孔。為保證漿液對壩體隱患部位和壩身與壩基的接觸面得到充分浸透、充填和擠壓密實，孔深應深入壩基壤土層。

　　采用分序分次灌漿，分序的目的主要是使漿液在壩體中有充分的析水時間，據工程實際情況，采用兩序孔灌漿。第一序孔孔距6m，第二序孔孔距3m。本次灌漿設計單孔灌漿次數不少于5次，復灌間隔時間不少于5天。

　　3、灌漿材料

　　灌漿材料采用粘土水泥漿液，水泥、粘土占混合漿液干料的15%、85%。灌漿土料物理力學指標主要為:粘粒含量20%～30%，粉粒含量30%～50%，砂粒含量10%～30%，有機質含量<2%，可容鹽含量<8%，塑性指數8%～15%，泥漿比重1.3～1.6t/m3;為加速凝固，摻入15%左右水泥，水泥采用標號為P.O32.5級，并要求具有抗侵蝕性能;水泥的細度要求是通過4900孔/cm2標準篩(篩孔尺寸為0.088mm)的篩余量小5%～2%。

　　二、灌漿施工工藝

　　灌漿施工工藝是土壩安全和保證灌漿質量的關鍵。一般采用“壩體分段、區別對待、單排布孔、分序鉆灌、孔底注漿、全孔灌注、綜合控制、少灌多復”的原則，灌漿施工過程主要包括:施工準備→場地布置→造孔→護壁管安放→制漿→灌漿→終灌、封孔。

　　1、施工準備及灌漿設備選擇

　　由于灌漿需要24小時不間斷施工，施工前必須做好施工準備。

　　首先，灌漿設備要可靠、性能良好。經過多廠家比選，最后確定選用山東泰安產WJ100型臥式灌漿機，該機集攪拌、過濾、儲漿、輸漿功能為一體，可以連續攪漿和輸漿，移動方便靈活。輸漿用80/10型泥漿泵，功率4kW，最大工作壓力1.0MPa，輸漿量0.08m3/min，水平輸送距離60～80m，動力配備為12kW柴油發電機2臺，一臺備用。

　　第二，選擇符合要求的土料場，由于灌漿孔吃漿量的不確定性，所選擇的料場土料必須充足。

　　2、造孔與護壁管安放

　　造孔前，在壩頂沿灌漿軸線開挖深約1.0m，寬約0.5m的溝槽，并回填粘土夯實，構成阻漿蓋，防止孔口過早出現裂縫或冒漿現象。按設計要求布孔，然后采用干法造孔，孔徑為100mm，孔深超過壩基1.5m，孔距3m，造孔應保證鉛直，偏斜不得大于孔深的2%。

　　3、制漿

　　采用制漿攪拌機濕法制漿，隨時測定泥漿密度，控制達到設計要求，泥漿比重控制在1.3～1.5t/m3，為加速凝固摻入15%左右P.O32.5級水泥，使漿液各項指標均達到設計要求。灌漿過程中漿液容重和輸漿量每小時測定1次并記錄，漿液的穩定性和自由析水率5天測1次，如漿料發生變化，隨時加測。

　　4、灌漿技術要求

　　灌漿采用孔底注漿全孔灌注的方法，施灌的原則是“稀漿開路、濃漿灌注、分序施灌、先疏后密、少灌多復、控制漿量”。灌漿開始選用稀漿，經過3～5分鐘后加大泥漿稠度;每孔每次平均灌漿量以深計，每米控制在0.5～1.0m3，每孔灌漿次數在5次以上。

　　1)壓力控制

　　灌漿的控制壓力，可等于或稍小于設計的壓力值，初始可選擇低些，隨著復灌次數的逐步增加，使控制壓力應接近或等于設計孔口壓力值，本工程設計孔中壓力控制在40～80Kpa，孔口壓力為113.78Kpa。

　　2)灌漿量控制

　　控制每次灌漿量，可以提高灌漿效果，促使泥漿加快固結，如單孔灌漿量過大，會造成局部土體較大的濕陷變形，由于排水不及時，會帶來壩體的不穩定。本工程按設計要求每孔注漿所用的干土料約為7.2T。

　　3)灌漿觀測

　　為掌握灌漿質量，防止發生意外事故，劈裂灌漿時需同時進行壩體表面變形(水平位移和沉降)觀測，可以隨時了解土壩灌漿以及引起的回彈情況，監別大壩的安全，保證灌漿質量。對各觀測項目要配合進行，隨時掌握不正常現象的發生，發展，防止事故發生，確保工程安全。

　　為檢測所做防滲工程實際效果，埋設測壓管進行滲流觀測。本次安排埋設測壓管2組計8根，測壓管成孔直徑為110mm，測壓管為2寸鍍鋅管，上部為不透水管，下為透水管(含沉淀管)，透水孔直徑10mm，透水率不低15%，呈梅花形分布。測壓管應與注漿孔在一條直線上，每根測壓管埋設后，進行靈敏度試驗。

　　4)位移、沉漿量控制

　　為掌握在灌漿過程中及灌漿后壩體位移和沉陷的變化，確保在灌漿期壩體安全。沉降量的控制，根據實踐經驗要求，位移與沉降量之比應小于相應的1/2壩坡。[!--empirenews.page--]

　　5)壩頂劈裂寬度控制

　　在灌漿施工中，不允許壩頂產生很大的裂縫，要求達到“內劈外不劈”的原則。即在壩體內部沿壩軸線劈裂，而壩頂表面看不到劈裂縫。壩頂劈裂長度控制在一序孔間距以內，寬度控制在1～3cm以內，以每次停灌12小時后回彈閉合為宜。

　　每孔每次灌漿控制按如下要求：

　　達到一次控制灌漿量即停灌，另灌它孔;

　　雖然沒有達到控制指標，但壩肩位移、壩頂裂縫長度和寬度均達到規定值時要停灌。

　　5、終灌、封孔

　　根據《土壩壩體灌漿技術規范》：①連續復灌三次不再吃漿。②壩頂連續三次冒漿，或連續三次超過控制壓力、位移和裂縫寬度。③每孔灌漿次數和灌漿量達到或超過設計數量。④對具有水平砂層的壩體或砂壩的結束灌漿標準，還應有足夠的帷幕厚度，以滿足防滲要求。

　　封孔一般用泥球或稠漿封孔，在終灌后，將孔內清水抽出，然后倒入泥球或稠漿，最后表面用土夯實。

　　6、結束語

　　劈裂灌漿屬隱蔽工程，具體施工有一定難度。劈裂灌漿的設計、施工，不能用一個模式或照抄照搬別人的，只有因堤制宜，根據堤高、堤土質、堤基的具體情況，采取相應的灌漿工藝及措施，才能取得劈裂灌漿的最佳效果。

　　本次工程我公司嚴格按照設計的要求和規范的規定進行施工，灌漿質量等到了保證，壩體防滲取得了良好的效果，使艾山水庫能夠常年蓄水，發揮應有的灌溉、防洪效益,同時該水庫被評為江蘇省水利風景區。