淺談帷幕灌漿在哈期黑水庫除險加固工程中的應(yīng)用

石屏縣水利水電勘測設(shè)計隊

摘要：本文對帷幕灌漿在石屏縣哈期黑水庫除險加固工程中的應(yīng)用進行探討和分析。土石壩壩基可采用帷幕灌漿進行防滲處理，帷幕灌漿施工質(zhì)量可以通過檢查孔的壓水試驗及測壓管資料得以驗證，只要選擇合適的灌漿材料及合理的技術(shù)參數(shù)，嚴格控制施工工序，灌漿質(zhì)量是有保證的，灌漿處理的效果比較明顯。

關(guān)鍵詞：帷幕灌漿；水庫除險加固工程；應(yīng)用

一、前言

哈期黑水庫屬于珠江流域南盤江水系坡龍河上，壩址以上徑流面積0.60km2，主河道長1.038km，河道平均坡降133.6‰，流域平均寬度0.63km，形狀系數(shù)0.603。水庫壩址以上多年平均年徑流量為13.0萬m3。流域地勢呈南北向，東高西高，南高北低，庫區(qū)為侵蝕構(gòu)造中山河谷地貌，土壤以灰黃色粘土為主，徑流區(qū)植被較好，無水土流失現(xiàn)象。

石屏縣哈期黑水庫除險加固工程為小（2）型水庫工程，攔河壩為均質(zhì)土壩，除險加固后壩軸線與老壩軸線一致，壩軸線呈直線布置，壩頂全長74m，壩頂高程為1970.0m，壩頂寬5.0m，最大壩高為16.5m。

哈期黑水庫始建于1994年，大壩最大壩高16.5m，壩頂長74m，寬4～4.8m，壩頂高程1970.0m，上游壩坡為1：2.25，下游壩坡為1：2.0。哈期黑水庫在工程建設(shè)期，由于受歷史條件及當時施工技術(shù)和施工條件的限制，工程質(zhì)量得不到保證。水庫建成至今，一直帶病運行。近年來投入巨額資金對病險水庫進行維修加固，使其發(fā)揮應(yīng)有的工程效益。

二、壩體、壩基病害分析及防滲處理意見

1、病害分析

哈期黑水庫的建設(shè)初期，由于無完整的勘測設(shè)計資料，加上歷史原因，施工技術(shù)落后以及施工機械缺乏，土料填層厚過大，致使壩體填筑質(zhì)量差，密實度差，造成壩頂和壩坡變形，凸凹不平。由于體土碾壓質(zhì)量較差，在庫水滲透動水壓力作用下，孔隙不斷加大，造成部分壩體土透水率較大（K=1.6×10-3～6.5×10-3cm/s），而壩體與壩基接觸帶滲漏主要在填筑壩體時未設(shè)截水墻，故在庫水滲透力作用下造成了壩腳左壩肩結(jié)合部接觸帶滲漏（潮濕面積為84.0m2，并浸水量達0.25 L/s）；嚴重影響壩體穩(wěn)定和安全。

2、處理意見

經(jīng)鉆孔勘探水文地質(zhì)試驗及室外滲透試驗得知，壩體均為中等透水層（K=6.9×10-3～6.5×10-4cm/s），壩基土和兩岸坡積層透水性中等（K=2.8×10-3～6.5×10-3cm/s），壩基及壩肩在一定深度透水性相對較大（q= 53.88～57.58Lu），因此，對壩體、壩基及壩肩需進行防滲處理。本次推薦防滲方案為壩體、壩肩、壩基土及壩基基巖均采用帷幕灌漿處理。

三、壩基帷幕灌漿的設(shè)計與施工

1、帷幕灌漿設(shè)計

根據(jù)哈期黑水庫的病害情況以及壩基滲漏條件，對壩體、壩肩、壩基土及壩基基巖均采用帷幕灌漿處理。兩壩肩繞滲終點是根據(jù)兩壩肩滲漏情況分析確定，其長度分別為左與向左壩肩方向延伸10m，右右方向延伸10.00m。壩段帷幕深度是根據(jù)帷幕深入相對不透水層（與帷幕防滲標準相等）以下5m。帷幕灌漿孔沿壩軸線向上游布置，灌漿孔均為單排孔，孔距為2.0m。河谷底和壩基防滲底界按透水率q≤10Lu控制，壩體土按透水率K≤1.0×10-5cm/s控制。

帷幕厚度根據(jù)中華人民共和國行業(yè)標準《碾壓式土石壩設(shè)計規(guī)范》SL 274—2001式（6.2.12）進行計算。

帷幕厚度T=H/J

式中：

H——最大設(shè)計水頭，m；

J——帷幕的允許水力坡降。

設(shè)計帷幕厚度根據(jù)《大壩基礎(chǔ)灌漿》式3—5進行計算。

設(shè)計帷幕厚度T'=1.1D

式中：

D——帷幕灌漿孔孔距，2m。

允許水力坡降取為10，灌漿段最大設(shè)計水頭為15m，因此T=H/J=15/10=1.5m<設(shè)計帷幕厚度T'=2.2m

滿足設(shè)計要求。

2、帷幕灌漿施工程序及方法

左、右壩肩和壩段采用帷幕灌漿防滲處理，灌漿軸線布置于壩軸線上游，按單排孔布置，孔距2.0m。其施工順序是：測量布置孔位→鉆機就位→鉆灌漿孔→沖洗鉆孔→壓（注）水試驗→灌漿→后壓（注）水→結(jié)束封孔。

（1）造孔

造孔一般采用干打、干鉆取土法，或先打入外套，再用鉆具加小水量在套管內(nèi)清掃，一般掃至離套管下檔以上0.5 m。當遇到較大的碎塊石套管無法打進時，用合金鉆頭進行低速.小水量鉆進，鉆穿碎塊石后，提干孔內(nèi)積水，套管及時跟進，避免水大量進人壩體。心墻與壩基接觸部分土質(zhì)由于受地下水影響，一般較軟，而設(shè)計要求套管離心墻底部0.3—0.5 m，進行接觸段灌漿，因此，在接觸段造孔時，往往受鉆進時水壓力影響，使心墻受到破壞，從而影響灌漿效果。當套管下至離接觸面一定距離后，用小一檔口徑的套管下至接觸面，然后進行接觸段造孔，灌漿段長達到后，把外套管硬打至離心墻底部0.3—0.5 m，拔掉內(nèi)套管，下灌漿管路進行灌漿。上述方法，避免套管在鉆進時受鉆桿敲打而松動，影響止?jié){效果。

（2）帷幕灌漿

灌漿材料：壩體土灌注水泥粘土漿，基巖灌注純水泥漿。施工程序和方法：先Ⅰ序，再Ⅱ序，后Ⅲ序，自上而下分段灌漿法逐序加密進行施工。采用2臺100或150型鉆機配合灌漿機械自上而下進行施灌，按三序進行并逐序加密的方法進行。灌漿一般控制在正常結(jié)束時水泥灌入量達到設(shè)計要求的擴散半徑即可。不同水庫的地質(zhì)條件千差萬別，最好在施工初期，進行不同灌漿壓力試驗，選擇合理的灌漿壓力。在灌漿施工中，若發(fā)生串、冒漿應(yīng)降低壓力，加濃漿液表面封堵的間歇灌漿措施處理。若發(fā)生事故灌漿中斷時，必須采取措施沖洗灌漿孔，不能及時沖洗時，在復(fù)漿時要認真掃孔，仍采用中斷前的水灰比，若吸漿量同前可繼續(xù)施灌，否則必須掃孔后重灌。

（3）壓注水試驗

灌漿質(zhì)量檢查采用鉆檢查孔，做壓水試驗。檢查孔的數(shù)量為總孔數(shù)的10%，一個單元工程內(nèi)至少應(yīng)布置一個檢查孔。壓水試驗應(yīng)在該部位灌漿結(jié)束后14天見進行。

四、結(jié)論

防滲處理有許多種處理方法，但是在目前經(jīng)實踐證明，帷幕灌漿施工在防滲處理中最為廣泛應(yīng)用，特別是在我縣中小型水庫除險加固工程中，經(jīng)過多個工程的實踐，灌漿技術(shù)更為成熟。只要選擇合適的灌漿材料及合理的技術(shù)參數(shù)，嚴格控制施工工序，灌漿質(zhì)量是有保證的，灌漿處理的效果比較明顯。