劈裂灌漿技術(shù)在堤防防滲中的應(yīng)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(yīng)用，本文主要研究劈裂灌漿技術(shù)在堤防防滲中的應(yīng)用。

　　《水電與抽水蓄能》雜志(雙月刊)于1977年創(chuàng)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(dǎo)，全面貫徹黨的教育方針和“雙百方針”，理論聯(lián)系實(shí)際，開展教育科學(xué)研究和學(xué)科基礎(chǔ)理論研究，交流科技成果，促進(jìn)學(xué)院教學(xué)、科研工作的發(fā)展，為教育改革和社會主義現(xiàn)代化建設(shè)做出貢獻(xiàn)。

　　一、灌漿設(shè)計(jì)

　　水利上的堤壩是人工或機(jī)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(xiàn)一些不穩(wěn)定現(xiàn)象。如果向不穩(wěn)定的堤段造孔并向堤體孔內(nèi)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(shù)道粘土帷幕，則可達(dá)到消險(xiǎn)固堤的作用。

　　1、灌漿形式選擇

　　由于壩體施工質(zhì)量差，壩體密實(shí)度、土質(zhì)均勻性較差，壩坡、壩基均滲水嚴(yán)重，因此本次壩體垂直防滲工程采用劈裂灌漿技術(shù)。

　　劈裂灌漿技術(shù)在堤壩、軟土地基、隧道、路基的加固中都有著廣泛的應(yīng)用，劈裂灌漿利用最小主應(yīng)力面和堤軸線方向一致的規(guī)律，根據(jù)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(shí)，同時漿壓將筑堤土壓密，最終在堤內(nèi)順堤向形成密實(shí)、垂直、連續(xù)、有一定厚度的漿液防滲固結(jié)體，從而達(dá)到防滲加固的目的。

　　2、灌漿孔布置與孔序

　　本次除險(xiǎn)加固工程主要解決壩體滲漏問題，針對工程實(shí)際情況，采用在大壩壩頂沿壩軸線上游側(cè)1.0m處進(jìn)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(shí)，孔深應(yīng)深入壩基壤土層。

　　采用分序分次灌漿，分序的目的主要是使?jié){液在壩體中有充分的析水時間，據(jù)工程實(shí)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(shè)計(jì)單孔灌漿次數(shù)不少于5次，復(fù)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(xué)指標(biāo)主要為:粘粒含量20%～30%，粉粒含量30%～50%，砂粒含量10%～30%，有機(jī)質(zhì)含量<2%，可容鹽含量<8%，塑性指數(shù)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(biāo)號為P.O32.5級，并要求具有抗侵蝕性能;水泥的細(xì)度要求是通過4900孔/cm2標(biāo)準(zhǔn)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(zhì)量的關(guān)鍵。一般采用“壩體分段、區(qū)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(fù)”的原則，灌漿施工過程主要包括:施工準(zhǔn)備→場地布置→造孔→護(hù)壁管安放→制漿→灌漿→終灌、封孔。

　　1、施工準(zhǔn)備及灌漿設(shè)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(zhǔn)備。

　　首先，灌漿設(shè)備要可靠、性能良好。經(jīng)過多廠家比選，最后確定選用山東泰安產(chǎn)WJ100型臥式灌漿機(jī)，該機(jī)集攪拌、過濾、儲漿、輸漿功能為一體，可以連續(xù)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(fā)電機(jī)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(hù)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(shí)，構(gòu)成阻漿蓋，防止孔口過早出現(xiàn)裂縫或冒漿現(xiàn)象。按設(shè)計(jì)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(yīng)保證鉛直，偏斜不得大于孔深的2%。

　　3、制漿

　　采用制漿攪拌機(jī)濕法制漿，隨時測定泥漿密度，控制達(dá)到設(shè)計(jì)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?jié){液各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計(jì)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(wěn)定性和自由析水率5天測1次，如漿料發(fā)生變化，隨時加測。

　　4、灌漿技術(shù)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(fù)、控制漿量”。灌漿開始選用稀漿，經(jīng)過3～5分鐘后加大泥漿稠度;每孔每次平均灌漿量以深計(jì)，每米控制在0.5～1.0m3，每孔灌漿次數(shù)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(shè)計(jì)的壓力值，初始可選擇低些，隨著復(fù)灌次數(shù)的逐步增加，使控制壓力應(yīng)接近或等于設(shè)計(jì)孔口壓力值，本工程設(shè)計(jì)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(jié)，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(wěn)定。本工程按設(shè)計(jì)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(zhì)量，防止發(fā)生意外事故，劈裂灌漿時需同時進(jìn)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(jiān)別大壩的安全，保證灌漿質(zhì)量。對各觀測項(xiàng)目要配合進(jìn)行，隨時掌握不正常現(xiàn)象的發(fā)生，發(fā)展，防止事故發(fā)生，確保工程安全。

　　為檢測所做防滲工程實(shí)際效果，埋設(shè)測壓管進(jìn)行滲流觀測。本次安排埋設(shè)測壓管2組計(jì)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(yīng)與注漿孔在一條直線上，每根測壓管埋設(shè)后，進(jìn)行靈敏度試驗(yàn)。

　　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(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)要求，位移與沉降量之比應(yīng)小于相應(yīng)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(chǎn)生很大的裂縫，要求達(dá)到“內(nèi)劈外不劈”的原則。即在壩體內(nèi)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(nèi)，寬度控制在1～3cm以內(nèi)，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(dá)到一次控制灌漿量即停灌，另灌它孔;

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

　　5、終灌、封孔

　　根據(jù)《土壩壩體灌漿技術(shù)規(guī)范》：①連續(xù)復(fù)灌三次不再吃漿。②壩頂連續(xù)三次冒漿，或連續(xù)三次超過控制壓力、位移和裂縫寬度。③每孔灌漿次數(shù)和灌漿量達(dá)到或超過設(shè)計(jì)數(shù)量。④對具有水平砂層的壩體或砂壩的結(jié)束灌漿標(biāo)準(zhǔn)，還應(yīng)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(nèi)清水抽出，然后倒入泥球或稠漿，最后表面用土夯實(shí)。

　　6、結(jié)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(shè)計(jì)、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(jù)堤高、堤土質(zhì)、堤基的具體情況，采取相應(yīng)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(yán)格按照設(shè)計(jì)的要求和規(guī)范的規(guī)定進(jìn)行施工，灌漿質(zhì)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(fā)揮應(yīng)有的灌溉、防洪效益,同時該水庫被評為江蘇省水利風(fēng)景區(qū)。