劈裂灌漿在上林水庫(kù)大壩防滲加固中的效果分析

摘 要：漳平市上林水庫(kù)大壩壩體防滲加固采用劈裂灌漿技術(shù)，成功的解決了壩體滲透變形問(wèn)題，施工速度快，效果良好，并且造價(jià)低，為土壩壩體防滲加固提供了先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：劈裂灌漿;?土壩;?效果

一、工程概況

漳平市上林水庫(kù)位于永福鎮(zhèn)上林村，是一座中型水庫(kù)。水庫(kù)大壩為均質(zhì)土壩，最大壩高27.32米，長(zhǎng)276米，壩頂高程812.32米。經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)單位勘察結(jié)果顯示：壩體填土松散，孔隙比偏大，滲透系數(shù)較高，經(jīng)過(guò)二十幾年運(yùn)行后，壩后坡出現(xiàn)濕坡現(xiàn)象，已存在滲漏問(wèn)題。本次除險(xiǎn)加固對(duì)壩體的防滲加固采用劈裂灌漿工藝，在壩體中建立完整防滲帷幕，同時(shí)解決壩體滲透穩(wěn)定和變形穩(wěn)定，消除隱患。

二、施工方法

分兩序，先灌完一序孔，再灌二序孔。灌漿量按0.5～1.0m³/米/次控制，漿液比重1.3～1.4g/cm³，復(fù)灌間隔時(shí)間3～5天，遵守“孔底灌漿、全孔灌注、少灌多復(fù)、綜合控制”原則。壩體基本不吃漿且經(jīng)計(jì)算達(dá)到設(shè)計(jì)要求后終孔。

三、施工效果分析

（一）從灌漿量分析效果

劈裂灌漿共灌入壩體土方（虛方）2800m³，粘土漿液5717m³， 折合成干土重2529.2 t，按灌漿一年后漿脈干容重1.5t/m³計(jì)算，灌入壩體干土的體積是1686.1m³，在壩體內(nèi)共建立5588m²防滲帷幕，經(jīng)計(jì)算泥漿脈的平均厚度為30.2cm。

前期應(yīng)力調(diào)整階段泥漿充填壩體內(nèi)空隙及滲漏通道所用泥漿約占總泥漿量的5%，壩坡及舊涵洞冒漿約為50 m³，扣除后經(jīng)計(jì)算泥漿脈的平均厚度約為28.4cm。

（二）從壩面裂縫及壩坡冒漿點(diǎn)分析效果

劈裂灌漿期間，壩頂出現(xiàn)了大量的裂縫，原因是泥漿從壩體內(nèi)部劈裂到壩頂?shù)慕Y(jié)果。施工前期在兩壩肩劈開(kāi)多條斜向或橫向裂縫，原因是壩體填土因不均勻沉降產(chǎn)生變形差，使兩壩肩受拉，在壩肩內(nèi)部形成橫向或斜向小主應(yīng)力面，漿液灌進(jìn)壩體后很容易沿小主應(yīng)力面劈開(kāi)，造成壩頂或壩坡冒漿。小主應(yīng)力面被劈開(kāi)灌入泥漿，得到灌漿壓力的補(bǔ)充，經(jīng)過(guò)多次復(fù)灌，此部位的應(yīng)力水平達(dá)到平衡，后期灌漿時(shí)裂縫調(diào)整為沿壩軸線的縱向裂縫。在河槽段因小主應(yīng)力面基本是縱向的，所以劈裂縫都平行于壩軸線，在灌漿期間，河槽段一次劈裂長(zhǎng)度達(dá)8～10米，最大寬度10～20mm，隨著灌漿次數(shù)的增加，裂縫沿上下游排軸線基本連續(xù)起來(lái)，壩頂多次劈裂冒漿，充分發(fā)揮漿壩互壓的作用，補(bǔ)充了縱向的小主應(yīng)力不足，同時(shí)在壩體中從下到上形成封閉防滲帷幕。

劈裂灌漿期間，共在前后壩坡發(fā)現(xiàn)冒漿點(diǎn)33處，分布在兩個(gè)壩肩處，其中左壩肩樁號(hào)k0+000至k0+068共發(fā)現(xiàn)18處，右壩肩k0+223至k0+276共發(fā)現(xiàn)15處。冒漿點(diǎn)集中于兩壩肩是因?yàn)樵趦蓧渭绠a(chǎn)生貫穿上下游的滲漏通道或連續(xù)的弱抗?jié)B土區(qū)，灌漿時(shí)，漿液擊穿這部分土區(qū)造成壩坡冒漿，經(jīng)過(guò)多次灌漿，漿液反復(fù)對(duì)這一土區(qū)充填、擠壓，堵塞滲漏通道。

實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)顯示壩前坡基本沒(méi)有位移量，后坡各個(gè)測(cè)點(diǎn)的累計(jì)位移量都較明顯。其中B2點(diǎn)位移量為14.5cm，后坡807.3高程7個(gè)觀測(cè)點(diǎn)（B點(diǎn)）平均位移量12.4cm，801.0高程7個(gè)觀測(cè)點(diǎn)（C點(diǎn)）平均位移量8.6cm。劈裂灌漿過(guò)程中壩高1/2以上的位移量較明顯，灌漿后壩體的位移回彈比約在一年內(nèi)達(dá)到0.5以上。泥漿劈裂壩體裂縫的寬度一部分轉(zhuǎn)化為壩體向外的位移量，一部分轉(zhuǎn)化為泥漿對(duì)壩體的永久壓縮變形量，所以與位移點(diǎn)相同高程的泥漿脈厚度要大于此點(diǎn)的位移量，由此推斷，B點(diǎn)高程的泥漿脈厚度應(yīng)大于其位移量，和開(kāi)挖探坑的結(jié)果基本吻合。

（三）施工中幾種現(xiàn)象的效果分析

在劈裂灌漿過(guò)程中，位于右岸壩底的廢棄舊涵洞的頂部和側(cè)部有多處漏漿點(diǎn)，說(shuō)明此部位有滲漏通道，分析原因是壩體填土與涵洞外壁接觸部位產(chǎn)生不均勻變形而形成滲漏通道，已產(chǎn)生接觸沖刷，是隱患部位，采取如下措施解決此部位的隱患：

a對(duì)漏漿的孔采取少灌多復(fù)措施，加大泥漿稠度，使比重達(dá)到1.4g/cm³，每次灌半個(gè)小時(shí)即停灌，隔一天后再灌。

b施工人員進(jìn)入洞內(nèi)，把漏漿孔洞堵塞，加大灌漿壓力，用稠漿灌注。

采用以上措施對(duì)漏漿孔經(jīng)過(guò)3～5次灌注后漏漿通道被堵塞。

（四）開(kāi)挖探坑效果分析

為檢測(cè)劈裂灌漿施工效果，在壩頂開(kāi)挖四個(gè)探坑，開(kāi)挖情況如下：

從開(kāi)挖情況觀測(cè)，壩體填土均勻密實(shí)，水平疏松土層中有漿液充填。在兩排劈裂灌漿軸線之間形成漿脈若干條，從下到上連續(xù)完整，由于壩體上部3～5m為土體橫向受拉區(qū)，所以上部漿脈之間分散平行，下部逐漸聚到一齊，形成主漿脈。如C探坑深0.5m處即清晰可見(jiàn)漿脈多達(dá)12條，漿脈相互平行，間距1～2cm，向下發(fā)展成一條主漿脈和多條副漿脈，因壩體中部小主應(yīng)力最弱，容易劈裂，所以越向下部會(huì)發(fā)展成為一條主漿脈，同時(shí)也會(huì)越厚。觀察探坑內(nèi)壩體填土，分層明顯，但是在相鄰?fù)翆又袧{脈的厚度相差較大可以說(shuō)明每層壓實(shí)質(zhì)量相差較大，如D探坑在一層壓實(shí)質(zhì)量較差的土層中漿脈厚度為5cm，但是到下一層壓實(shí)質(zhì)量較好的土層變成了2cm，漿脈厚度相差如此之大，證明了大壩在分層施工時(shí)壓實(shí)質(zhì)量很不均勻。灌漿軸線附近土體經(jīng)過(guò)壓力泥漿的多次劈裂、擠壓、滲透后，內(nèi)部應(yīng)力達(dá)到一個(gè)平衡狀態(tài)，土的密實(shí)度提高，由泥漿滲透力（p+rh，p指灌漿壓力，r指漿液容重，h指孔口至壩體內(nèi)某點(diǎn)的泥漿柱高度）加固壩體所形成的抗?jié)B力已遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于最高庫(kù)水位時(shí)水的滲透力（r₁h₁，r₁指水的容重h₁指壩體浸潤(rùn)線以下某點(diǎn)水柱高度），所以灌漿軸線兩側(cè)的壩體土與泥墻帷幕形成了一道聯(lián)合防滲帶。

四、結(jié)束語(yǔ)

劈裂灌漿是沿壩軸線劈開(kāi)壩體灌注泥漿形成防滲帷幕，同時(shí)對(duì)壩體進(jìn)行應(yīng)力調(diào)整，解決壩體的滲透穩(wěn)定和變形穩(wěn)定。根據(jù)上述分析，說(shuō)明劈裂灌漿的效果是良好的。

參考文獻(xiàn)：

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