永忠水庫大壩防滲加固技術(shù)

王 倩

（湖南省寧鄉(xiāng)縣水利水電勘測設(shè)計院，410600，寧鄉(xiāng)）

一、水庫工程概況

永忠水庫位于湖南省益陽市桃江縣城東南方向約6 km，是一座具有防洪、供水、灌溉、養(yǎng)殖等綜合功能的?。?）型水庫。水庫集雨面積0.4 km2，總庫容20.46萬m3，調(diào)節(jié)庫容2.19萬m3。主要建筑物有大壩1座 （均質(zhì)土壩，壩長 75 m，最大壩高 19.8 m）、溢洪道1座（正槽開敞式，堰寬2.0 m）、輸水隧洞1座（直墻圓拱式，尺寸1.2 m×1.6 m）。水庫于1973年動工，1975年1月竣工。水庫按20年一遇洪水標準設(shè)計，設(shè)計洪水位58.69 m，洪峰流量 4.36 m3/s，200年一遇洪水標準校核，校核洪水位58.99 m，洪峰流量6.27 m3/s,水庫正常高水位57.73 m，相應庫容18.27萬m3，死水位40.52 m，相應庫容0.4萬m3，流域多年平均年降雨量1 548.1 mm。

二、大壩存在的主要問題

經(jīng)現(xiàn)場檢查及地質(zhì)勘探試驗，永忠水庫大壩為均質(zhì)土壩，主要由含礫粉質(zhì)黏土組成，土料質(zhì)量一般，結(jié)構(gòu)疏松～稍密，屬中等偏高壓縮性土,填土質(zhì)量較差，土體密實度不均一，通過現(xiàn)場壩體注水試驗表明，滲透系數(shù)平均為 2.4×10-4cm/s，透水性較強，屬中等透水土體。

三、防滲加固設(shè)計方案

針對永忠大壩存在散浸的問題，本次設(shè)計決定采用黏土固化劑灌漿技術(shù)進行防滲加固。黏土固化劑屬于新一代灌漿材料，2004年通過了水利部的科技成果鑒定，由該材料與黏土、水泥配制的特種黏土固化劑漿液具有優(yōu)于現(xiàn)代普通水泥漿液、水泥黏土漿液的多項良好技術(shù)性能，滲透系數(shù)達到 10-6～10-9cm/s量級。

四、防滲加固工程措施

壩體黏土固化劑防滲墻中心線布置于大壩中心線位置，采用雙排布孔，排距0.6 m，孔距1.0 m，單孔有效擴散直徑1.2 m，防滲墻從壩頂至壩基，最大墻高19.8 m。

1.黏土固化劑設(shè)計參數(shù)

①特種黏土固化漿液配比的確定。黏土80%～85%，水泥 15%～20%，黏土固化劑為水泥用量的15%～20%，上述均為重量比。黏土可選用粉質(zhì)黏土或紅黏土，要求干凈、含砂量小、黏粒含量應超過50%或塑性指數(shù)不小于1.5；水泥為P.O42.5普通硅酸鹽水泥，其細度要求符合《水工建筑物水泥灌漿施工技術(shù)規(guī)范》（SL 62—1994）的要求；水要求使用無明顯化學污染的灌溉水或飲用水；固化劑為雄禹牌黏土固化劑。

②漿液水料比確定。一般采用2∶1、1.5∶1、1.2∶1、1∶1 四檔，2∶1 用于基巖開灌，1.5∶1用于基巖復灌和壩身灌注，1.2∶1 用于間隔灌注，1∶1 用于封孔，特殊情況依據(jù)技術(shù)人員要求可以對水料比進行微調(diào)。

③布孔方式。大壩壩體黏土固化劑上游排防滲墻中心線布置于大壩中心線位置，采用雙排布孔，排距0.6 m，孔距1.0 m，施工時分兩序施工。

④灌漿量設(shè)計。根據(jù)上述配比參數(shù)可參照黏土漿液或水泥黏土漿液進行。

⑤注漿方式。按設(shè)計要求自上而下分段灌注。

⑥壓力控制。采用循環(huán)式和純壓式相結(jié)合的綜合灌漿法，灌漿壓力為0.1 M～0.2 MPa。

2.灌注工藝規(guī)程

為了確保灌注質(zhì)量，根據(jù)設(shè)計要求，在灌漿中必須嚴格執(zhí)行以下技術(shù)措施和操作規(guī)程：

①壩體防滲實行自上而下分段灌漿,第一段還兼有壓漿的作用，套管0.5～1.0 m深，將栓塞拴在套管內(nèi)進行灌漿；

②土體下段的鉆孔必須在前段灌注后2小時以后進行；

③灌漿時加灌漿尾管，以將漿液送至灌漿段尾50 cm處；

④采用循環(huán)式和純壓式相結(jié)合的綜合灌漿方式，確保漿液能達到細小縫隙和有效擴散距離；

⑤孔口由專人查看壓力表和回漿閥，確?；貪{壓力達設(shè)計值；

⑥孔口開挖至土層以下30 cm處，用封口袋扎緊筑實，然后用黏土夯緊，制成孔口壓漿板；

⑦對于孔壁不規(guī)則的孔先初灌一次，達到泥漿護壁，待24小時后掃孔復灌；

⑧同一灌注中如出現(xiàn)無壓力、無回漿、吃漿量大的孔，采取分時的間隙灌注，并改用1.2∶1的濃漿，間隔時間首先是2小時，如果仍無壓力、無回漿、吃漿量大，延長間隔時間至24小時；

⑨各灌漿段灌注結(jié)束，在壓力正常且壩面未裂縫的情況下，一般不等漿液襯凝就實施下一段灌注,對壩面裂縫的孔嚴格在24小時后再實施下一段灌注；

⑩灌漿壓力土體控制在0.1 M～0.2 MPa，基巖灌漿壓力控制在0.2 M～0.5 MPa。

3.封口方法

①孔口開挖至土層以下30 cm處，封口袋扎緊筑實，然后用黏土夯緊，防止因孔壁不規(guī)則造成漿液沿套管外壁冒出；

②通過第一序孔灌注土層至壩面裂縫，制作壓漿板，阻止?jié){液從碎石層冒出。

4.漿液濃度變換原則

施工中根據(jù)灌注的實際情況需要改變漿液濃度，漿液濃度的變換原則是：①在灌注基巖時首次采用2∶1的漿液，然后改為1.5∶1續(xù)灌，根據(jù)吸漿情況改為1.2∶1灌完；②土體中統(tǒng)一采用 2∶1 或 1.5∶1 的漿液。

5.灌漿結(jié)束條件

當灌注達到設(shè)計壓力后，吸漿量小于4 L/min或1 L/min，續(xù)灌約20 min或10 min。對壩體而言，如果壩面出現(xiàn)細長裂縫，可以結(jié)束灌漿。

封孔采用“全孔灌漿封孔法”。

五、結(jié) 語

黏土固化劑灌漿防滲技術(shù)可以廣泛應用于各種地質(zhì)條件下土質(zhì)水庫堤壩壩基及壩體的防滲加固處理。永忠水庫大壩經(jīng)采用黏土固化劑灌漿防滲后，較好地解決了原壩體散浸的問題，提高了水庫的綜合效益。

[1]凌賢長，杜紹安，蔡德新.特種黏土固化漿液研制及其工程應用成套技術(shù) [M].2004年水利科技成果公報.北京：中國水利水電出版社，2004.

[2]劉文水，王新剛，馮春喜，劉洪波.灌漿材料與施工工藝[M].北京：中國建材工業(yè)出版社，2008.

[3]江西省水利科學研究院.特種黏土固化漿液推廣應用報告[R].2008.