浅谈土坝劈裂灌浆质量的基本评价

　　摘要:本文主要提出提高土坝劈裂灌浆质量的办法和有效途径，以便于评价土坝劈裂灌浆质量工作。
　　关键词:劈裂灌浆;工艺流程；评价；
　　对于解决土坝防渗补强的问题，我国普遍采用劈裂灌浆技术。但经过劈裂灌浆后的大坝，就其施工质量和取得的效果而言，不能光凭施工队的施工总结报告确定其质量合格与否，那只是单方面的，往往出现不符合实际的情况。例如:在同等库水位下对坝脚水堰的观测，灌前以大雨过后进行观测而灌后以多日晴天后观测，这样不同天气条件下观测的结果必然误差大，不切合实际，所以需要在灌浆一年后通过由驻工地监理工程师会同工程业主方有关参与监控的工程技术人员和施工队技术人员共同会商，把各方掌握的数据，加以去伪存真，和前后对比，才能得到恰如其分的质量评价，评价程序和内容主要着重于四个方面。
　　1、灌前资料的收集整理
　　阅读该水库在建筑期间的设计资料和建后运用管理资料，从中摘取有关的技术数据、技术指标，各种实测图等，并整理在案。比如坝体、坝基的特性、设计浸润线图、测压管在不同水位的水面线图、下游坝脚量水堰观测情况(如果没有此项观测设施，必须尽快在灌前建立并进行观测记录在案)、动物洞穴的具体情况和位置，那些地方曾经出现过险情、那些地方有待防渗加固的薄弱环节等。
　　做好对坝体灌前的地质钻探工作，这是很重要的一环。通过对坝体的地质钻探，从中获得坝体质量方面的资料:一是坝体钻孔纵剖面图，目的是为灌浆施工期提供孔深和灌浆压力控制的依据。剖面图要力求准确，有的水库出现了灌前剖面图不切合实际的情况，给施工造成费用增加，其原因是钻探者和制图人员分开作业，相互间没有经过详细核对，所以一孔出错必须全面重钻，这是一种教训。二是通过钻探对坝体设计浸润线以上、以下和残积土以下取得可靠的三方面参数:①一般性的指示-主要指坝体天然含水量、天然密度、土粒比重、液限、塑限和沙粒含量。②主要计算指标-主要指坝体土的粘聚力C、力摩擦角θ、压缩系数αν、竖向和横向渗透系数K。③常用导出指标-主要指孔隙比е、干密度Pd、饱和密度P1、水下密度P、压缩模量等Es，有了上述这些参数给下阶段在计划灌浆质量方面提供了理据，因此没有经过地质钻探的土坝而进行劈裂灌浆是元的放矢的做法。
　　做好灌浆用的黄泥(或粘土)选战和试验工作。劈裂灌浆用的黄泥数量是很大的，中型以上的土坝都需要几千吨以上。所以被确定为实施劈裂灌浆的土坝，必须及早地选择好灌浆用黄泥开采地点，而且应多选择几个点，然后取样送检，得出土料颗粒级配的试验报告，再对照SD266-88《土坝坝体灌浆技术规范》和有关参考资料中普遍认同的实用指标，再判断其是否符劈裂灌浆用的黄泥，进行优选劣汰，方能确保灌浆质量。一般地说，黄泥中粘粒含量在25%～35%范围、粉粒含量在30%～50%范围、砂粒含量在20%～30%范围、有机质含量＜2%的情况下是可以确保灌浆质量的用泥。
　　2、工艺流程和技术评价
　　劈裂灌浆的工艺流程和施工技术水准是否符合设计和灌浆技术的要求是决定施工进度和灌浆质量的最重要一环。不但施工技术人员要把握好，而且驻工地的监理人员要监控管理好，因此对其评价体现在以下几方面。
　　2.1在灌浆场地布置和劳动组合方面
　　①灌浆场地的布置要合理，应能根据地形、料场、水源位置、灌浆泵的扬程高低等条件，确保施工便利，提高效率且不污染和影响水库环境。
　　②在劳动力组合上，施工队长、观察员、机械工、技术负责人等都要实行岗位责任制，尤其是技术负责人必须做到资料填记准确、详细以保证原始资料的可靠性，同时驻工地监理人员应随机抽查，发现问题及时纠正。
　　2.2在工艺流程方面
　　从布孔定点到钻孔、制浆必须井井有条。①钻孔应根据图纸提供的深度施钻，并经监理人员确认。②制浆工作要确保泥浆质量关，能控制含砂量。要做到这一点，监理人员和施工技术人员需要随机抽取泥浆送检。其浆液指标应控制在如下范围内:粘度为30～60s，失水量为10～30mL，稳定性≤0.15g/cm3，压缩系数为0.1～0.5Mpa-1，渗透系数≤10-6，PH值为8～10。达到上述指标泥浆质量应视其为好的或比较好的。在灌浆工艺技术上，劈裂灌浆一般采用孔底注浆全孔灌注法，为了使灌浆施工顺利进展且质量好需要从八个方面把好关:①要把阻浆寒或护套管设制牢靠以防孔口冒浆;②要控制好灌浆压力，如果超过了设计压力则要及时采取控制措施，以防坝体受破坏。而压力过小则不易劈开。但实践表明常有压力表不准的情况，施工队应及时发现及时更换。③要控制好灌量，灌量过大不但影响坝体安全，也会影响坝体回弹，这是需注意的。④要控制好复灌时间间隔，一般4～5d为宜。⑤要控制好位移量，实践表明坝肩的位移最明显，一般应控制在1～2cm/次范围内。⑥要控制好裂缝的宽度。实践表明在坝轴线附近布设灌浆孔时，裂缝大都出现在沿布孔走向上，形成比较规则的铅直连续的泥浆裂缝，裂缝不能超过3cm，若超过要及时调整压力以防坝体受破坏。⑦要防止岸坡段灌浆时因小主应力问题至使该段出现横向裂缝。因此灌浆孔距宜3～5cm。为防止横向裂缝，每钻一孔灌一孔，灌压在0.1Mpa以下解决。⑧要把握好终灌和封孔的条件时机，是否达到终灌和封孔的条件要经监理人员现场确认。
　　3、灌浆量与浆体帷幕质量的评价
　　土坝灌浆是一种特殊的隐蔽性工程施工，大量的泥浆灌人坝体中去，泥浆固结后的体积和帷幕宽度是多少，只能从间接的方法计算出来。土坝灌浆后形成的帷幕的平均厚度是坝体强度的体现，是需要向工程验收组织汇报并提出其质量评价的理据。
　　3.1灌浆量的统计与复核
　　为了向灌浆工程验收组提供经济分析的依据，施工队在灌浆施工一开始要对灌入量进行现场统计计算，驻工地监理人员和业主有关技术人员给予复核签证，不要等到停灌后才给予复核。由于灌浆期间不可避免要出现不同程度的冒浆而造成泥浆损失，主要表现在孔口、坝顶、坝坡的溢洪道墙坝接触带等。根据现场估算，一般情况下浆液损耗量占总灌入量2%～5%左右，所以总灌入量应扣除损耗部分才合理。施工队往往不予考虑，是不切实际的。
　　3.2泥浆折算为干土的计算方法
　　根据折实后灌入土坝坝体的泥浆总量应转化为固结后干土重量，其计算公式如下:
　　
　　式中为固结后干土总重量(t);Gs为土颗粒比重，通过测试得(一般为2.6～2.8)rj为泥浆容重(t/m3);j为泥浆总立方数(m3)。
　　3.3浆体平均厚度的计算
　　由于坝体中浆体处于隐蔽状态，且底宽顶细，一般灌浆工程施工是无法取得浆体从上到下断面的实况，只能通过公式计算得出其平均厚度。可按下式计算:
　　
　　式中为δ固结后浆体厚度(m);Hcp为帷幕平均高度(m);L为灌浆坝段计算长度(m);rd为泥浆固结后的平均密度(t/m3)(由探井取样送检报告所得)。
　　4、灌浆后坝体强度的评价
　　土坝坝体经过劈裂灌浆，其灌浆效果最终是从坝体质量增强的情况体现出来。
　　4.1通过在坝顶灌孔线上开挖若干个5～6m深探井进行浆体取样和照相。通过质检部门的试验，浆体横向和竖向渗透系数是否达到设计要求，如果K≤10-6，说明浆体质量是好的，同时通过仔细观察，看浆体走向是否为连续的且符合劈裂灌浆帷幕的特点。
　　4.2在相同库水位情况下从停灌后的观测数据与其前后的对比，主要有如下四点:①把灌后测压管关系曲线绘制在灌前测压管关系图上，就能直观地对比出来。或者绘制出坝体浸润线图中显示三条浸润线，即设计浸润线，灌前实测浸润线、灌后实测浸润线，也能直接得到对比;②用列表的方法把灌前灌后在同等水位和外界环境相同情况下列出量水堰渗流量，通过对比就可以显示，比如灌前渗流量为5.2L/s，灌后为3.6L/s，说明渗流量已经减少了。至于渗流量减少多少才算合格，要视其具体情况加以分析，比如有的量水堰测得的流量包含着其他来水，如有的明渠在反滤体上面，有的抽水厂房少量水流进量水堰前，象这样的情况若渗流量减少了30%说明灌浆效果是好的;③由监理工程师组织人员对全坝前后坡面进行巡视检查，检查宜在高水位和晴天的情况下进行。如果背水坡面比灌前干燥了，说明灌浆效果得到体现。同时还要检查由于灌浆造成的局部损伤是否已经处理好了等等;④停灌一年后通过对位移桩点的测量计算，如果坝体变形位移已经回弹稳定了，说明坝体已恢复到了正常状态。
　　4.3停灌一年后，通过对若干个灌孔下游侧约30～50cm位置上进行机钻取样。把设计浸润线以上和以下的坝体土的土样送质检部门测试，从中得出干密度是否提高了，横向和竖向渗透系数是否变小了。例如某坝灌前地质钻探提取的土样经试验后得:坝体填筑土平均干密度为1.41g/m3;横向渗透系数K由平均为1.401×10-4cm/s，提高帷幕侧的坝体得到压密，已形成联合防渗带而且坝体强度提高了。
　　5、结束语
　　土坝灌浆是一种特殊的隐蔽性工程施工，在工程施工的全过程中，各阶段，各环节是紧密联系和相互配合的，施工期间诸多的操作数据和地表出现的种种迹象，需要通过加强监控，并由表及里加以分析、判断、衡量才能确定整体工程的施工质量，才能得出结合实际的评价，因此把握好施工过程的监督管理是保证工程质量的有效途径。