帷幕灌浆技术在病险水库坝体加固中的应用

摘 要：洞沟水库大坝为粘土心墙代料坝，库容量185万m3，属小Ⅱ型水库。坝基为震旦系上统陡山沱组（Z2）硅质板岩。该水库是一座以灌溉为主，兼有防洪、养殖、生态等综合效益的水利枢纽工程，由于施工质量差、左右坝肩岩石裂隙发育、风化严重等原因，在大坝的左右坝肩处出现多个漏水点，坝体出现裂隙和沉陷。使水库效益得不到有效发挥，在汛期大坝的安全同时也受到威胁。

关键词：病险水库 帷幕灌浆 防渗治漏

水库在防洪、灌溉、发电、供水、养殖、旅游等方面有着巨大的作用，也为促进国民经济发展、提高人民生活水平、保障社会稳定、改善生态环境做出了巨大贡献。本文就湖北省竹山县洞沟水库坝体帷幕灌浆施工情况情况做一简要介绍，以期在类似的工程中参考应用。

一、工程概况

洞沟水库位于竹山县秦古镇北西约15Km的峡谷中。水库大坝为粘土心墙代料坝，库容量185万m3，属小Ⅱ型水库。使水库效益得不到有效发挥，在汛期大坝的安全同时也受到威胁。

洞沟水库主要工程地质问题是渗漏问题。洞沟水库坝体心墙由粉质粘土组成，透水性为弱透水；坝体两岸岩石风化裂隙发育，岩石透水性中等。因此主要产生坝基渗漏和绕坝渗漏，心墙与坝基结合部位也是重要的渗漏通道。

二、帷幕灌浆设计

防渗帷幕由一排帷幕灌浆孔构成，沿坝轴线布置。坝体右岸延伸至溢洪道边界，坝体左岸延伸至坝基以外20m。左坝基及左坝肩钻孔孔距2m，右坝基及右坝肩溢洪道钻孔孔距3m。左坝肩、左坝基下部有明显的相对隔水层（透水率小于3Lu），防渗帷幕要求伸入该相对隔水层以下5m；右坝肩溢洪道钻孔岩性为构造碎裂岩，孔深15m；右坝基孔深进入硅质板岩10m。

左坝基及左坝肩共布置钻孔15个，预计平均孔深19.80m，钻探进尺297m；右坝基及右坝肩溢洪道共布置17个钻孔，其中右坝基13个钻孔，预计平均孔深23.50m，右坝肩及溢洪道布置钻孔4个，预计平均孔深15.60m。

三、帷幕灌浆施工及技术要求

（一）帷幕灌浆的序次

帷幕灌浆左、右坝基及坝肩同时施工，施工分三序进行。

第Ⅰ序的钻孔间距：左坝基及坝肩8m，右坝肩及溢洪道12m。

第Ⅱ序的钻孔间距在第Ⅰ序钻孔之间加密：左坝基及左坝肩4m，右坝基及溢洪道6m。

第Ⅲ序的钻孔在第Ⅰ序、第Ⅱ序钻孔之间加密：左坝肩及左坝基2m，右坝基及溢洪道3m。

（二）钻孔

1、所有钻孔应统一编号，并注明施工次序。钻孔开孔位置与设计位置的偏差不大于10cm。

2、灌浆孔直径在保证灌浆质量的前提下，宜优先使用小口径。

3、钻孔为垂直孔，为保证钻孔垂直，一般宜在孔口埋设孔口管，要求20m以内最大偏差不超过0.25m，30m以内最大偏差不超过0.50m。

4、钻进方法：粘土心墙采用GXY-1型冲击钻钻进，坝肩及坝基选用地质回转钻机，钻孔直径110mm。

5、钻进时要记录孔内各种情况，如粘土心墙厚度，心墙与坝基分界面深度以及强弱透水层分层界线，漏水、断层、破碎、换层、掉块等情况，并且对岩性要进行详细的描述。

6、钻孔的终孔深度应符合设计规定。孔内残留岩芯和沉淀不应超过20cm。

（三）洗孔

灌浆孔在灌浆前应进行孔壁和裂隙的冲洗，以提高灌浆效果。冲洗方法可采用导管下入孔底，通入大流量水流，至孔口返水变清后10min为止；对于不返水孔段，冲洗时间达30min可终止。

（四）灌浆

1、灌浆方法

坝基部分一段次灌浆，灌浆段长度3～5m，胶塞置于粘土心墙与坝基接触带以上0.30～0.50m；左坝肩及溢洪道全孔一次灌浆，在孔口采用混凝土塞封孔，封孔段长度不小于1.0m。

2、灌浆压力、材料及浆液变换

灌浆采用32.5Mpa普通硅酸盐水泥，灌浆浆液浓度遵循由稀至浓逐级变换的原则。水灰比的控制可采用比重计量测控制，5：1、2：1、0.8：1、0.5：1四个比级浆液比重分别为1.13、1.29、1.60、1.82。

灌浆压力采用0.20～0.40Mpa，孔深较大者采用大值。

3、灌浆中断的处理。

灌浆过程中若因故中断采用如下措施进行处理：（1）尽早恢复灌浆，否则立即冲洗钻孔，再恢复灌浆，如冲洗无效则扫孔重灌。（2）恢复灌浆时使用中断前的浆液进行灌注，如注入率与中断前相近，则逐渐加浓浆液直至灌浆结束。（3）如中断时间较长，恢复灌浆时，如注入率较中断前减少较多且在短时间内停止吸浆，采取补救措施进行处理。

4、灌浆结束与封孔

帷幕灌浆在设计规定的压力下，如灌浆段吸浆量不大于0.4L/min，续灌30min即可结束。

钻孔灌浆工作完成后应及时做好封孔工作。坝体段采用投粘土球封孔的方法，封孔要至坝基内水泥浆液终凝（一般3～7天）后开始，每次投入粘土球不超过1m，严禁超投，采用重锤夯至密实。坝肩段水泥浆液终凝后采用水泥砂浆封孔。

四、质量检测

质量检测主要以灌浆前后压水试验资料、灌浆资料、灌浆前后钻孔取岩芯资料及蓄水考验等资料，进行比较综合评定。

帷幕灌浆工程结束后，本工程采用钻孔取芯和压水试验对灌浆效果进行检查。左、右坝肩及坝基各布设2个钻孔，钻孔位置位于坝轴线，左坝肩及左坝基压水试验钻孔，距帷幕灌浆孔1.0m，右坝基及溢洪道压水试验钻孔距帷幕灌浆孔1.50m，压水试验孔布置在渗漏较严重或吃浆量大的部位。

五、结束语

通过对湖北省竹山县洞沟水库坝体帷幕灌浆施工实践表明，采用帷幕灌浆对病险水库坝体防渗治漏是可行和有效的。建议类似病险水库坝体防渗治漏处理时，可根据工程地质条件的不同进行设计方案优化，使灌浆效果更好。

参考文献：

1.《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》DL/T 5148-2001

2.《水电水利工程高压喷射灌浆技术规范》DL/T 5200-2004

3.《水利水电工程钻孔压水试验规程》SL25-92

作者简介：

陈刚华，男，湖北云梦人，1974年4月出生，本科学历，研究方向：地质灾害防治勘察、设计、施工，现供职于鄂西北地质矿产调查所，任地质灾害防治中心副经理。

丁长州，男，湖北鹤峰人，1970年10月出生，本科学历，研究方向：地质灾害防治及矿区地压监测，现供职于鄂西北地质矿产调查所，任地质灾害防治中心副经理。

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