浅谈水坝帷幕灌浆防渗施工技术

浅谈水坝帷幕灌浆防渗施工技术
目前我国水库星罗棋布，遍及全国山丘区，在防洪、灌溉、发电、航运、城乡供水和水产养殖等方面发挥了巨大的经济效益，对促进国民经济发展、保证人民生命财产安全和人民生活水平的提高，起到了重要作用。

但是，由于历史原因，很多水库，特别是大量的小型水库是在缺少水文、地质等基础资料的情况下修建的。

不少水库防洪标准低，工程质量差，隐患多，加上长期的管理不善，技术力量不足，水平低，致使不少水库安全存在问题，也曾发生过不少垮坝事故。

1 工程概况
某水库集雨面积6km2，是一座以灌溉为主，兼顾防洪、养殖等综合利用的中小型水库。

水库总库容280万m3，设计灌溉面积0.45万亩，枢纽工程由主坝、副坝、溢洪道及放水设施组成。

该水库主副坝均为均质土坝，主坝坝顶高程327m，坝高15m，坝顶长370m，坝顶宽3m，原内坡比为1：2.5，外坡比1：2，上游坡设干砌防浪石，厚30cm，下游坡采用草皮护坡；副坝位于主坝左岸200m远的山坳中，坝顶高程327m，最大坝值12m，坝顶宽3m，上游坝坡为1：2.5，下游坝坡为1：2；2002年大坝安全鉴定按部颁标准复核，按50年一遇洪水设计、500年一遇洪水校核，设计洪水位、校核洪水位分别为325.24m、326.15m。

2 主坝渗漏的原因
2.1 渗漏部位
渗漏部位主要有3处：建基面处的接触带土层孔隙性渗漏；坝体的填土层孔隙性渗漏；主坝左坝基存在破碎带，形成集中渗漏带。

2.2 渗漏成因
2.2.1 工程修建前没有进行地质钻探，大坝基础地质资料不详。

大坝左岸出露的地层岩性为灰岩，中厚层状构造，节理裂隙和溶沟溶槽发育。

2.2.2 建坝时基础处理不彻底。

施工时未将坝基河床裸露的冲洪积粘土、残坡积粘土全部清除，局部基岩开挖的碎石块残留在基础面上。

2.2.3 坝体填土施工质量差。

由于当年施工时搞人海战术，施工断断续续，使施工质量难以控制，如取用粘土部分掺杂有机质物或含淤泥；坝体碾压采用人
工木槌，造成大范围碾压程度低，结构松散，固结程度低；施工中无专门质检机构，对施工质量缺乏有力控制。

3 主坝防渗加固技术
3.1 帷幕灌浆防渗设计
由地质勘察报告分析表明，大坝渗漏部位主要位于建基面处的人工填土与冲洪积粘土、残坡积粘土及基岩形成的接触带，次为坝体的填土层。

主坝下伏的基岩表层由于在左部坝基存在破碎带，形成集中渗漏带，基岩为强透水，其余部位为弱透水；副坝的左部基巖较完整，基岩为弱不禁风透水，右部基岩相对较破碎，基岩为中等透水。

根据实际情况，选择帷幕灌浆这一常规方法是可行的，帷幕灌浆施工易行，节省投资，效果显著。

3.1.1 帷幕位置：主坝坝体两排帷幕距上游坝顶线1m及2m，坝体帷幕长266m，深入左坝肩16m；副坝坝体单排帷幕距上游坝顶线1m，坝体帷幕长144m，均对应主要渗漏带形成帷幕体。

3.1.2 排数、排距、孔距：按有关规范帷幕厚不宜小于2m，故设计帷幕厚为2m；为了提高帷幕的防渗效果，主坝帷幕灌浆按双排孔设计，孔距2m，排距1m；副坝按单排孔设计，孔距2m。

3.1.3 帷幕顶部高程：主副坝从坝顶钻孔，孔口高程327.0m，从设计底高程开始往上灌，直至孔口高程，孔口用粘土回填。

3.2 灌浆材料
帷幕灌浆材料用纯水泥浆，通过室内和现场试验分析，水泥浆配合比采用2：1，1：1，0.8：1，0.6：1，0.5：1等5级。

在灌浆时遇孔洞、裂缝吸浆量大时、用浓配合比，吸浆量小时用稀配合比。

当较长时间吸浆量大时，为节约材料，减小投资，可掺合粘土、砂混合料，同时掺合水玻璃（Na2O.nSiO2），提高凝固速度和强度。

水泥粘土配合比：水泥占干料重30%～40%，粘土70%～60%。

根据工程实际情况，本工程我们采用了几种制浆的方法来进行搅拌。

选用了自制500L容量的水泥浆搅拌机，其生产能力能有效满足本工程的施工要求。

搅拌时间分两种来控制，一种是采用高速搅拌，控制时间在30s以内；另外一种是普通的搅拌，控制时间控制在3min内。

水泥浆液搅拌完成后，不停留直接将其送入到灌浆泵的储浆桶内。

从灌注浆液的制备到期用完这段时间不要超过4h，否则就要将之丢弃掉，重新生产新的浆液。

另外，在整个过程中，需要采取防晒、放热、防寒、保温的相关措施，浆液的温度控制在5℃～40℃之间。

3.3 钻孔冲洗、压水试验
施工情况良好的的孔段，必须要对钻孔进行冲洗，并且要等到水变得清澈了才可以。

帷幕灌浆首先要做的是导孔，对于钻孔后返水情况良好的孔段，需要做好简单的压水处理。

压水时间控制在20分钟左右，每隔5分钟读一次表，总共4次的读数，如果最大值相比于最小值之间的差小于最后的终值12%就可以了。

检测孔的压水需要采取单点法来进行。

需要控制好试验中的水压力值，通常情况下，与灌浆之前的压水试验的压力差不多就可以。

3.4 灌浆技术
灌浆施工：①灌浆采用自下而上分段的方法。

当遇到严重塌孔、溶洞、断层严重漏水带等应及时优先灌注，即亦可以从上到下进行；②压力根据规范和试验取值：帷幕灌浆压力为0.2～0.4MPa，充填灌浆压力为0.05～0.1MPa，回填灌浆压力不超过0.05MPa。

在施工中可根据实际情况调整；③灌浆浆液的浓度应由稀到浓，逐级变换。

灌浆浆液灰比采用2：1，1：1，0.8：1，0.6：1，0.5：1等5级；④灌浆段长：每段长5～8m，灌浆尾管下至距灌浆镀部0.5～1m；⑤当灌浆压力保持不变、灌浆率持续减少时，或当灌入率不变，压力持续升高时，均属正常，不得改变水灰比，当出现负压，则采用浓浆灌注，当注入量达0.5m3，而压力没有变化，则改用下一级浓浆；⑥灌浆结束：坝体充填及回填灌浆，在规定压力下，经连续3次灌浆不再吸浆，则灌浆结束。

基岩帷幕灌浆结束标准是：在规定压力下吸浆不大于0.3L/min·m时，再持续30min，便可停止灌浆。

4 主坝防渗加固效果
水库主坝防渗加固灌浆分部工程完建运行效果明显，坝体及基础基本形成了一道连续完整的帷幕，基本解决了坝基和坝体的防渗问题，原主副坝外坡16个渗漏点和管涌全部断流，水田沼泽现象消失。

大坝总漏量比灌前减少了80%，水库发挥的效益明显提高，大坝帷幕灌浆不仅把渗漏堵住，加固了大坝，同时也提高了水库的蓄水、防洪能力。

5 结束语
帷幕灌浆是地帷幕灌浆是地基处理常用的防渗方法，该水库主坝通过周密的设计和施工，防渗加固效果显著；该水库地质情况比较复杂，建议下一步进行物理勘探，探明库区岩溶分布情况，以便采取相应的除险措施，巩固已有成果，确保达到除险加固的目的；建议按除险加固设计设置大坝位移观测和浸润线观的同时，增设自计水位及雨量观测器，以便准确了解水库雨情、水情、工情。

参考文献：
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