劈裂灌浆技术在迈生水库的应用

　　摘要：在雷州市进行的各中型水库安全加固工程施工，劈裂灌浆是坝体加固常用的技术手段，对坝体加固处理是一种有效非常的技术措施。主要探讨迈生水库安全加固工程的劈裂灌浆施工技术与设计技术问题的运用。
　　关键词：劈裂灌浆技术在迈生水库的应用
　　一、工程概况
　　迈生水库位于雷州市雷高镇东南约6公里处的迈生村旁，库区地理位置为北纬110°15´～110°45´，东经22°06´～22°45´。水库于1959年11月兴建，1963年建成并发挥效益。坝址建在雷高河中上游，拦截干流长度22公里，集雨面积65.5平方公里。集水区域内大部分属低丘地带，是一宗以灌溉为主，并兼顾工业供水、防洪、养殖等综合利用的中型水利工程。
　　根据工程地质勘察报告，在0+350～1+350桩号坝体填土压实度不够，土质不均匀，且坝体与坝基接触不良，漏水较大，故应对原坝体进行劈裂灌浆，以下简述劈裂灌浆技术的设计和施工方法。
　　二、灌浆设计
　　按劈裂式灌浆的要求进行设计：
　　（1）孔位布置
　　钻孔布置在原土坝轴线稍偏上游侧1米，布置一排孔，孔距采用二种；当孔深大于10米时为5米，孔深小于10米时为3米。适宜孔距通过灌浆试验确定，造孔深入坝基1米。
　　（2）造孔
　　为了移动方面，采用QZ-10型打锥机钻孔，采用干法造孔。
　　（3）灌浆材料及泥墙设计厚度
　　灌浆泥墙设计厚度为15米，灌浆材料及物理力学性能要求见下表。
　　灌浆材料及物理力学性能表
　　                  　　
　　（4）灌浆最大允许压力：
　　最大压力初步估算为0.05～0.1mpa，实际可在现场试验确定，为使灌浆时保证坝坡稳定和灌浆质量，施工时应先将库水位降至死水位30.55m高程，同时，坝体劈裂灌浆应“少灌多复”，分序灌浆，推迟坝面裂缝出现和控制裂缝开度在1.5cm以内，直至灌后能基本闭合，灌浆先灌河床段，后灌岸坡段。
　　三、灌浆施工
　　(1)钻孔:
　　采用QZ-10型打锥机钻孔，采用干法造孔。
　　钻孔深度约10m。孔偏斜不得大于孔深的2%。
　　(2)造孔完毕，提出钻杆，准备安放灌浆导管。
　　(3)导管安放:
　　导管ф38钢管(或镀锌管)，导管下放为防止堵塞，接上灌浆泵，用稀浆(1.2g/cm3)边冲边下放。
　　(4)清孔:
　　为了使浆液在裂缝内顺利流通,以便充分填充每一处裂缝，因此每一次灌浆前均要进行清孔，如果是第一次灌浆，用ф20mm钢管在导管内用稀浆冲洗3～5mm，使灌浆孔有吃浆反映,再接好导管,装上压力表进行灌浆，如果复灌则用ф20mm钢管冲洗前一次残留在导管内的泥浆，然后再接上灌浆装置进行灌浆。
　　(5)制浆:
　　①制浆机械及制浆方法:
　　土坝灌浆主要是灌注粘土泥浆。采用WTG100的泥浆搅灌机将土料及清水按适当的比例，以适当速度连续均匀地从搅浆筒的一端进料口加入，土料从搅浆筒内经过连续高速搅打后，由于泥浆的旋转离心作用，经过另一端排浆口排至转筛内，筛选过的细浆便流入拌浆筒内，以防浆液沉淀。
　　②泥浆浓度的调配:
　　在灌浆过程中,根据不同的情况改变泥浆的浓度,以利于灌浆工作的进行及保证灌浆的质量,泥浆由浓变稀要加水,由稀变浓要加土。此时，可用以下公式算出加水量和加干土量。
　　1m³浓泥浆变稀的加水量△Gw为：
　　                  
　　1m³稀浆变浓的加干土量△GS为:
　　                
　　式中:λs、λ’s分别为浓、稀泥浆的水土比。
　　③泥浆浓度的选用：
　　在坝体灌浆中，泥浆密度控制在1.3～1.6g/cm³之间。密度在1.4g/cm³以上的泥浆为浓浆，以下为稀浆。原则上，开始用稀浆3～5min以后，然后用浓浆。
　　④泥浆中掺入少量水玻璃：
　　为了提高坝体的灌浆效果，改变泥浆的性能，掺入水玻璃0.2～0.5%(干土重的比例)。
　　水玻璃既硅酸钠，属硅酸盐类，它是半透明的稠状液体，其密度在1.4～1.6g/cm3之间。水玻璃掺入泥浆后能促进沉砂作用，能起到降低泥浆粘度和静切力的作用。
　　泥浆的流动性除与其浓度有关外，还与灌浆压力的大小有关。本工程采用压力0.05～0.1mpa,灌浆压力较小,在浓浆中渗入水玻璃，增加泥浆的流动性，有利于提高灌浆效果。
　　(6)灌浆:
　　①灌浆方法:
　　劈裂灌浆采用孔底注浆全孔灌注法。孔底注浆全孔灌注提高灌浆质量和保证坝体安全的重要技术措施。灌浆机以一定的压力收浆液压入注浆管，浆液从管底流出，顺注浆管壁外侧向上流动。
　　灌浆开始时，先用稀浆（1.3g/cm3）灌3～5min,然后加大泥浆稠度至设计要求。若孔口出现压力下降或注浆管出现负压时，应再加大浆液的稠度，当压力表读数大于设计的最大压力时，应立即调节出浆量或停灌，保持稳定1～2h后，即可换孔灌浆，在换孔前先用稀浆注3～5mm，以便下一次灌注易于清孔和浆液流通。
　　②灌浆次数和复灌时间：
　　灌浆次数：5次以上，每次灌浆的间隔时间5天，在雨天为7天。
　　③灌浆工艺：
　　A.设阻浆塞或下护壁套管。根据本工程特点只能采用下护壁套管。灌浆前在钻孔上部设下2～3mm的护壁套管，可以防止孔口塌落，减少孔口冒浆。
　　B.压力控制：灌浆压力0.05～0.1mpa，设立专人观测记录孔口压力，如果灌浆压力超过了设计压力，则应及时采用控制措施，如打开灌浆泵上或孔口设置的回浆阀门，减少输浆量，以维持设计压力。
　　C.灌浆量控制：在施工中控制每次的灌浆量，并且采用少灌多复的原则：单孔的灌入量控制在0.3～0.5m3/m左右。Ⅰ序孔的灌入量的60%以上。对于灌入量突然加大这些孔，找出原因，采取处理措施。
　　D.复灌间隔时间控制：
　　复灌间隔时间控制在5天左右。
　　E．位移量控制：为了保证坝体的安全，增加坝体的回弹比，提高灌浆效果，通过控制单孔的每次灌浆量，增加复灌次数，控制坝体位移量。在灌浆时，重复对右岸坝肩及主坝与闸坝两端的位移。因此，在灌浆期间应加强观测，每次观测1次。
　　F．终灌标准和封孔：
　　终孔标准：当开启灌浆泵后几分钟时间，坝顶表面裂缝即冒浆，这时在无压情况下反复轻灌，坝顶连续三次冒浆，缝内浆面基本不下降，即可终灌。封孔：当每次灌完后，待孔周围泥浆不再流动时，待孔内浆液取出，扫孔到底，然后向孔内灌注密度1.6g/cm3的稠浆。
　　G.灌浆期间出现问题的处理:
　　纵向裂缝:灌浆期间,为了避免裂缝过早地延伸到坝面,可采用如上所述钻孔内下护壁套管,宽缝采用自重灌浆处理。
　　横向裂缝：灌浆期间，在岸坝及坝基突起处，常出现横向联合向裂缝，采用间歇灌浆，对宽缝位置增加阻浆盖。
　　冒浆：灌浆期间出现冒浆，在不同的部位采用不同的方法。
　　a坝坡冒浆:轻微的冒浆部位开挖回填夯实,采用灌一停一灌的间歇性灌注方法。
　　坝坡底部严重冒浆,说明坝体内有与灌浆孔相连的大通道,处理方法:一是封堵冒浆通道,二是控制灌浆量或灌入稠浆来防止冒浆；或采用灌一停一灌的方法，间隔时间适当延长。
　　b上游或下游水位以下冒浆。若因灌浆压力大导致水下冒浆，应立即降低灌浆压力；若孔口并无压力而冒浆，说明原有裂缝、洞穴与灌浆孔相通，应采取浓浆间歇灌注，等灌入的泥浆初凝后再继续灌注，或在泥浆中掺加适量水泥，以加建浆液初凝，达到封堵冒浆通道的目的。
　　c坝顶和孔口冒浆。在灌浆初期，通过孔口下护壁套管或设阻浆塞，可以阻止坝顶和孔口冒浆。灌浆后期冒浆，表明坝体内已灌满，不必采取封堵措施。
　　串浆：两孔串联灌浆或串浆孔堵住。
　　塌坑：在塌坑内回填粘性土料，分层夯实；或往塌坑口灌注泥浆，初凝后用于土封口夯实。
　　隆起：查出原因，采取相应的措施。
　　单孔吃浆量过大，采用少灌多复的办法，直至灌饱为止。
　　④质量检查：
　　A灌浆前和灌浆后进行探地雷达探测及电法探测，以鉴定灌浆效果。
　　B沿灌浆中心线各排布4个钻孔，灌浆前，一灌浆后进行现场注水试验。注水试验段长为5米，灌浆后的渗透系数K值应小于1.14～4cm/s,灌浆前后对比K值应降低5倍以上。
　　C施工期每周进行一次坝面的沉降观测。
　　⑤执行规范和标准：
　　按照1988年颁布的《土坝坝体灌浆技术规范》（SD266—88）的技术要求进行施工，严格按照设计标准进行施工，同时，结合工地现场情况，灌浆经验配合应用。
　　⑥施工记录与整理：
　　灌浆资料的记录与整理，是灌浆施工的重要组成部分。
　　钻孔灌浆原始报表必须如实记录,准确可靠。
　　对灌浆中出现问题及处理方法，应详细准确记录。
　　应根据原始资料进行汇总、整理、并绘制分析表。
　　严格按规范要求，提交土坝坝体灌浆竣工报告。
　　四、结语
　　1．在初造过程中普遍存在孔口压力较低的现象，2．大部分灌孔口在孔口汽有压力的情况下就开始臂裂，3．以迈生水库坝体质量较差，4．在比较多的裂缝及孔洞。5．通过在迈生水库采用劈裂灌浆技术进行处理，6．已在坝体内形成一道近于垂直在挤压作用，7．解决了土坝的应力平衡及渗途稳定问题。8．利用土坝的原有的观测设施情况，9．对坝体进行观测。