劈裂灌浆在大坝防渗加固中的应用

劈裂灌浆在大坝防渗加固中的应用摘要：为彻底消除工程隐患，对坝体实施劈裂式水泥黏土灌浆，在坝体内部形成一道水泥黏土防渗帷幕，堵塞漏洞、裂缝，切断软弱层，提高坝体的防渗能力，同时通过浆、坝互压和湿陷，使坝体内部应力重新分布，以提高坝体变形稳定性。

关键词：施工大坝劈裂灌浆防渗水库加固
中图分类号：tu74 文献标识码：a 文章编号：
新沂市阿湖水库堤坝由于施工土质差，碾压不密实，大堤存在一定的安全隐患。

在上世纪九十年代初，对部分堤坝进行了充填式灌浆，密实度有所改善。

但当充填灌浆的泥浆析水固结后，堤内仍留有空隙，特别是单孔灌浆量大的堤段尤为明显。

为彻底消除工程隐患，利用阿湖水库水位较低的时机实施劈裂式水泥黏土灌浆，对阿湖水库大坝进行加固。

灌浆方法的选用
堤坝坝体灌浆是加固土堤的一项重要技术措施，堤坝灌浆防渗有高压填充式灌浆法、劈裂式帷幕灌浆法、低压速凝式灌浆法三种。

高压填充式灌浆法主要用于堤基基础灌浆，适合治理因基础不良而引起的管涌。

低压速凝式灌浆方法一般用于高危水位下抢险堵塞管涌。

劈裂式帷幕灌浆法对于加固堤身，防止堤身渗漏有较好效果，比较适合施工土质差，碾压不密实的堤坝防渗加固。

其做法是根据堤坝曲直不同情况，用浅孔轻便钻机或更简单的钻具，分别采用梅
花形布孔和直线布孔方式，沿堤坝轴线偏迎水面0.5m处钻孔，一般孔距3m左右，孔深根据堤身情况分别以钻透堤身填土或穿过堤身钻入基础1-1.5m为宜。

灌浆时由下而上，少灌多复；泥浆由稀到稠，循序渐进；压力由大到小，灵活掌握。

这样，可较好地处理灌浆中出现的冒浆、串浆、滑坡、局部隆起、湿陷等问题，使灌入的泥浆沿堤的轴向形成一道帷幕，达到改善堤身质量、防止渗漏的目的。

灌浆施工
1、灌浆机械的选择
造孔机械采用锥探机，造孔孔径为62mm ,灌浆机械采用泥浆泵。

灌浆主要机械设备有：液压式土钻机2台，bw200/40型双缸泥浆泵6台，d——07单桶打浆机1台，磨擦杆、输浆管若干。

、造孔
首先按设计要求布孔，然后按序进行造孔，造孔应保证铅直，偏斜不得大于20cm。

造孔应采用干法，不得用清水循环钻孔。

为不影响交通及施工方便，灌浆孔为距上游肩3.5m，单排布置。

造孔分两个工序进行，先打一序孔，孔距6m，一序孔灌浆结束后，再在一序孔中间插入二序孔，孔距6m，最终孔距为3m。

灌浆造孔机械采用液压式土钻机。

3 、制浆
采用泥浆搅拌机制浆。

用d——07单桶打浆机制备黏土水泥浆，
浆液要经过2mm网筛过滤。

制浆的土料塑性指数ip>12。

4 、浆液配比
为加速泥浆硬化，浆液采用水泥黏土浆，水泥含量约为15%。

灌浆开始采用稀浆，比重为1.2左右，当坝体被劈裂后，采用稠浆，浆液比重为1.5左右。

水泥与黏土按重量比例配制好并拌合均匀后，再投放制浆筒内加水制浆，不允许将水泥直接倒入制浆筒，以防水泥与黏土混合不匀造成堵管、堵孔现象，影响灌浆质量。

5 、孔口压力计算
劈裂灌浆孔口压力计算如下：δρ=（α-1）kγ1h1+σe+σ
t-10-3γh式中：δρ为锥探钻孔起劈压力 kg/cm2；α为锥探孔应力集中系数，取α为2.25；k为侧压力系数，取k=0.4; γ1为湿土容重，取γ1=1.85g/cm3; h1为锥探孔深度，取h1=9m；σe为挤压钻孔壁回弹应力，取σe=0.3kg/cm2; σt为孔壁的单轴抗拉强度，取σt=0.2 kg/cm2;γ为水泥与黏土浆容重，取γ=1.5g/cm3;h 为泥浆柱高度，取h=9m。

取值代入后计算结果为δρ=1.23g/cm2。

即劈裂灌浆孔底的孔口控制压力。

施灌中，若孔口压力达到设计压力值时仍未劈裂，可经现场技术人员研究同意后，提高孔口压力，如果压力很大，说明注浆管堵塞。

6 、灌浆
灌浆采用孔底全孔灌注的方法。

灌浆开始采用稀浆，经过五至十分钟后加大泥浆稠度；在灌浆中，应先对第一序也轮灌，采用“少
灌多复”的方法。

待第一序孔灌浆结束后，再进行第二序孔灌浆，一般每孔灌浆五次，每次间隔时间为五天。

灌浆过程中，坝顶裂缝要小于2cm，坝肩处横向水平位移小于3cm。

7、灌浆结束及封孔
当堤顶裂缝连续5次冒浆，堤顶裂缝又基本连成一线时，即可认为灌浆结束。

灌浆结束后，将注浆管拨出，在规范中规定是注满容重大于1.5t/m3的稠泥浆，如果浆面下降，可继续灌注稠浆，直至浆面升至坝顶不再下降为止,用粘土封堵孔的最上端。

在本次工程2004年试验段的施工中，经开挖断面查看灌浆效果时发现，用上述方法封孔效果并不理想，出现隔段封实，隔段有空隙的现象。

分析原因为用稠浆灌注时，将孔内的空气封在孔内没有挤出排空。

在2005年大坝全面施工中，我们封孔采用插入2m的注浆管，用水泥袋在注浆管周围不完全封闭，以利孔内的空气排出，注浆时采用低压慢灌，待浆液从坝面溢出后，取出注浆管，再注入大于1.5t/m3的稠泥浆，最终封孔。

在工程结束后的开挖检查中，用这方法封孔，原钻孔完全被泥浆封实。

灌浆过程中遇到的问题及分析处理
1 、在灌浆过程中，堤身转弯处出现异常裂缝（斜、横向裂缝），经分析，是由于堤身原施工质量差，堤身局部应力复杂，尚未形成主应力。

出现裂缝后立即停灌，待堤身应力得到一定程度调整，过一段时间后复灌，情况有所改善。

2 、灌浆过程中，迎水坡冒浆情况较多，与该处堤身原施工质量有关。

冒浆全部出现在护坡石缝处，经采取剔缝并拌和水泥、粘泥封堵的方法处理后不再冒浆。

结论
在灌浆施工过程中，均严格按照《施工方案》和《灌浆技术规范》进行施工。

经有关部门对施工质量进行监督和抽样检查，工程的布孔、造孔、工艺操作、浆液性能、综合控制情况、灌浆中出现的问题及其处理，均达到设计要求，灌浆效果较好，灌浆后堤身形成一道防渗帷幕。

坝后渗漏现象消失，由此可见劈裂式帷幕灌浆在大坝渗漏加固中有良好的应用效果。