粘土充填灌浆在坝体防渗中的应用

粘土充填灌浆在坝体防渗中的应用

钟光元

江西省赣南水利水电勘测研究院赣州市341000 本地区蓄水工程的挡水建筑物，绝大部分是利用当地材料，所建的土坝或土石混合坝，发挥了显著的经济效益。经过多年的运行后，暴露出一些工程质量问题。从病险现状分析，多数工程是由于坝体防渗体土质不符合设计要求，或碾压不实导致坝体产生不同程度的渗漏。因此为寻求施工简易，经济有效的治理措施，经过我区广大水利工作者多年艰苦努力，在实施灌浆堵渗技术的基础上，创新了粘土充填灌浆的方法，在我区推广应用取得了一定的成效。

1 粘土充填灌浆的效果

据统计、全区已完成病、险库粘土充填灌浆94座，这些工程经汛期蓄水后检验，其中达到设计预期效果的有88座，占整个工程的93．6％，有明显效果但尚未达到设计要求的有6座，占整个工程的6．4％，取得较满意的效果。下面介绍3座水库的处理情况。

1．1 槽屋水库

槽屋水库最大坝高16m，坝顶高程66m，库容51万m3，大坝为均质土坝，蓄水后产生严重渗漏。曾在前坝坡加铺粘土斜墙，防渗效果不明显，当库水位为63．5m高程时，后坝坡62．5m高程以下，长达45m范围内仍产生严重渗漏。后进行粘土充填灌浆处理，在前坡平行坝轴线，布置了3排灌浆孔，排距2m，孔距2m，呈梅花形布孔，孔深约5m，共63孔，采用跳排隔孔两序次施灌。钻孔最大吸浆量为1．5m3，最少0．2m3，实灌干土量32m3，工程投资900元。后蓄水检验，当库水位为63．5m高程时，仅在后坡59m高程以下有局部湿润现象，坝后总渗量实测为0．27L／s，比灌前减少渗漏量95％。

1．2 西塘水库

西塘水库最大坝高22．7m，库容78．6万m3，为均质土坝，坝身填筑在坝高10m以下土料较好，碾压较密实，坝高10m以上土料含大量风化石，碾压质量差。大坝建成后，在汛期发现坝后坡多次冒水，且在10m～17m处左右坝上各有1个集中渗漏点，致使水库不能蓄水。采用粘土充填灌浆处理，在大坝迎水坡高10m以上布置灌浆孔，分两序次进行，第二序孔距2m。浆液水土比为1∶1．25。第一序孔52个，最大孔深9．5m，最小孔深2．8m，耗浆量最大1孔为5m3。灌浆后，因汛期来临而停灌。经汛期蓄水检验，当3次库水位接近溢洪道水位，连续保持3天时，发现右坝段集中漏水点已被封堵。左坝段零星渗漏点已消失，坝中段冒水量明显减少。

1．3 金盘水库

金盘水库系中型水库，坝下涵管，管身为单层钢筋混凝土圆管，直径

80cm，管壁厚度为21cm，管长210m。建成后发现横向裂缝和漏水，经多次修补，效果甚微。后放空检查，发现横向裂缝20条，底板局部环向裂缝7条，纵向裂缝3条，其它局部破坏4处。与以前检查对照裂缝显著增多，且集中于进口110m以内，占总裂缝数80％以上，致使产生严重渗漏，影响大坝安全。对涵管采用灌注水泥粘土混合浆法，经汛期检查涵管漏水现象消失。

通过多年的实践运用，粘土充填法对坝体及相关建筑物的渗漏处理是有效的，而且效果也较明显。

2 拟定灌浆参数

要使粘土充填灌浆法能在建筑物的渗漏中运用自如，发挥更大的效果，还必须掌握主要技术措施。

2．1 布孔

灌浆孔的布置是实施充填灌浆的关键，布孔不当达不到预期效果，或大大增加无效工作量，因此必须针对土坝渗漏原因和现状周密拟定灌浆孔数量和位置。

1）坝体局部碾压不实，或土料含风化石较多形成通道，致使在后坡呈分散渗漏点，或坝坡局部湿润。对此类型的灌浆孔布置，应根据渗漏资料，以低于临界渗漏位为起点，在前坡沿坝轴线平行方向分排布孔一直至坝顶。如于都县的桐木坑水库，当溢洪道过水达0．5m时，大坝渗水严重，除5处较大漏水点外，在后坝中部尚有水平状的大片渗水区，漏水量达11L／s。在实施粘土充填灌浆处理时，在前坡平行坝轴线至坝顶进行布孔，排距2m，孔距2m。个别坝段吸浆量较大时，则加密孔距至1m，布孔呈梅花形，分二序次施灌。经汛期观察，达到了预期目的。

2）坝体裂缝产生渗漏的布孔。应沿裂缝布置第一序排孔，孔深应达到缝深下1m～2m，先把裂缝空隙填满，然后在裂缝两侧各布一排二序孔，排距1m，孔距2m，灌孔排列呈梅花形，使两侧二序孔对中排列对裂缝浆脉起压密作用。

3）坝体集中渗漏淘空形成的坝坡塌坑漏斗的布孔。应先在塌坑坝坡面进行回填，然后在陷坑围内环形布孔，孔距0．5m～1m，孔深应超越塌坑深度。若所形成陷坑在后坡，则在前坡应根据可能产生塌陷的渗漏通道影响范围，布置回填灌浆孔，孔距1m～2m，排距2m，呈梅花形，把进水通道封堵，取得了良好效果。

4）结合药杀充填白蚁孔的布孔。在查清白蚁蚁穴的情况下，在前坡校核水位高程，与坝轴线平行布1排孔，坝顶布1排孔，后坡布2排～3排孔，排距2m～3m，孔距2m，呈梅花形，后坡最下一排孔，孔深应达到浸润线面，如孔位触及蚁洞吸浆量会显著增大，可在泥浆内渗入万分之一灭蚁灵封堵蚁洞。

5）低塘堰和河堤渠道的布孔。由于塘堰和河堤渠道比较低，一般造孔可达基础，因此只需在坝顶布1排～2排灌孔，孔距2m～3m，特别是对准渗漏点布孔，效果更为明显。兴国县长岗渠道，为浆砌石护坡渠道，沿渠顶距渠底浆砌石脚0．5m 的两侧或外侧坡布孔，孔深一般超过渠底20cm～60cm，孔距2．5m～4m，施灌后取得好的防渗效果。

6）坝下涵管接触回填和封堵布孔。由于坝下涵管产生裂缝或孔洞，在长期集中渗流情况下，使涵管外围接触面形成空洞，因此在修补涵管裂缝或孔洞前必须对涵管周围进行回填灌浆。即使是涵管封堵不用，也必须先作回填灌浆处理。赣县的金盘水库坝下涵管回填灌浆封堵布孔，分顶孔、底孔、边孔。顶孔孔距6m，边孔分布于顶孔两侧错开（于漏水点处增打加强孔）。孔深要求打穿管壁。浆液选定水泥、粘土各占50％混合浆施灌。基础底孔孔距为4m，孔深需打入基础约0．4m～0．5m，采用水泥浆施灌。

2．2 灌浆压力

充填灌浆主要是充填孔洞或裂缝，并对土体起轻微压密作用。因此一般要求压力以孔边不冒浆为宜，控制在0．5L／cm2～1L／cm2。当发现边孔或坝坡冒浆立即停浆。按序次灌完后应在原孔复灌2次～3次，即少灌多复。在操作双缸手摇泵时，应特别注意摇浆速度不能太快，且要求均匀以免超压。

2．3 制浆土料

土料的差异直接影响灌浆效果。如信丰县黄泥乡的木藤坑水库和枣梨坑水库，木藤坑水库制浆土料选用的是砂质粘土，而枣梨坑水库却是砂质壤土，粘粒含量过低。经充填灌浆后木藤坑坝体渗漏基本消失，效果明显，而枣梨坑水库漏水量

减少甚微。主要原因是枣梨坑水库制浆土料不符合要求，并且在施工方法上没有进行复灌。实践证明，制浆土料应以含粘粒25％～45％，粉粒45％～65％，细沙10％的重壤土和粉质粘土为宜。土料含粘粒过大则析水性差，固结后收缩性较大易产生裂缝。

2．4 浆液浓度

浆液浓度使用原则是先稀后浓。目的是把细小及距离较远的裂缝空隙先行封填，然后再加大浓度，使之充填较大空隙裂缝。使用浓稀浆比例，应根据具体情况而定，一般在库水位以上坝体比较干燥，应多灌稀浆，使坝体湿陷，加速坝体自身压密。在库水位以下坝体自身比较湿润，则开始只灌少量稀浆，以灌浓浆为主。实践证明，浓稀控制以水土比1∶0．75至1∶1．25，泥浆容重为1．25g／cm2～1．5g／cm2为宜。

2．5 终灌和复灌

每次灌浆始灌标准是灌至坝表面冒浆为止。终灌后经过析水，收缩、固结的空隙必须进行复灌充填。复灌间隔时间应视原坝体干湿情况而定，一般是8天～10天。复灌次数不少于2次。对吸浆量特大灌孔，还应增加复灌次数。复灌后8天～10天，应检查灌孔。如孔内固结浆体无明显下沉即可结束，如发现浆体明显下沉，应再复灌。

2．6 下止浆套管

为保证灌浆质量，经用钢钎人工冲击造孔后，应选用约长2m，直径3．3cm 钢管，用木锤打入孔内1．5m深左右，再用钢钎通孔，以免土堵塞灌孔，然后在套管周围夯实，使套管与孔口接合紧密，在灌浆时浆液不容易从孔口冒出。

3 粘土充填灌浆的经济分析

实施灌浆的设备比较简单，全套设备包括手摇泵、拌浆桶、蓄浆桶、冲击钻杆和灌浆皮管共约1500元。根据全区63座施灌工程初步统计：总完成钻灌47794m，总费用88082元，平均钻灌每米用费1．46元。据兴国县7座粘土充填灌浆工程初步估算，工程总投资为4740元，若用其它方法处理则需60766元，可节省投资90％以上。又据信丰县初步框算，一般处理一座小（二）型水库只需投资500元～1000元，与原拟填筑斜墙方案比较可省投资5000元；处理一座小（一）型水库可节省投资2万～4万元。由此可见采用粘土充填灌浆经济效果是显著的。

4 结束语

鉴于粘土充填灌浆，造孔浅（一般5m左右），仅对浅孔范围内的孔隙或裂缝起充填堵塞作用，而不能在坝体内形成连续浆脉的防渗帷幕，因此对处理坝体的渗漏是有一定局限性，对坝基渗漏，粘土心墙接触渗漏，或绕坝渗漏就不宜采用粘土填灌处理。在拟定处理土坝渗漏方案时，必须认真分析渗漏原因，采取相应的有效措施。粘土充填灌浆具有设备简单，投资省，工期短，收效快，易于掌握灌浆技术等特点。针对我区病险水库的情况和两年来工程的实践，我们认为对于处理大量的小（二）型水库坝体渗漏，河堤、渠道的防渗，坝下涵管接触带的淘空回填，坝体的塌坑和裂缝，以及封填蚁穴都有较好的效果。