维普资讯 http://www.cqvip.com 第４２卷第２期 ２００６年０６月 甘肃水利水电技术 Ｇａｎｓｕ Ｓｈｕｉｌｉ Ｓｈｕｉｄｉａｎ Ｊｉｓｈｕ Ｖｏ１．４２，Ｎｏ．２ Ｊｕｎ．，２００６ ・施工技术・ 劈裂灌浆在石鼓水库主坝防渗加固中的应用 钟伟，李世忠 （化州市水利水电勘测设计室，广东化州５２５１００） 摘要：结合工程实践介绍了劈裂式帷幕灌浆的设计、施工以及灌浆过程中遇到的问题和处理措施，分析了灌浆处理效 果，达到了预期目的。 关键词：劈裂灌浆；设计；施工；主坝；防渗；加固 中图分类号：ＴＶ５４３＋．７ 文献标识码：Ｂ 石鼓水库位于惠州市沥林镇与东莞市谢岗镇南面村，主 坝全长３００ ｍ。坝高３３ ｍ．坝宽５ ｍ。由于施工土质差，碾压 （２）浆液配比。为加速泥浆硬化，浆液采用水泥黏土浆， 水泥含量约为１０％。灌浆开始采用稀浆，比重为１．２左右，当 坝体被劈开后，采用稠浆，浆液比重为１．５左右。水泥与黏土 按重量比配制好并拌和均匀后，再投放制浆筒内加水制浆， 不密实．坝体多处出现渗漏，为彻底消除工程隐患，确保大坝 防洪安全．于２０００年３～８月．利用石鼓水库水位较低的时 机，实施劈裂式帷幕灌浆对大坝进行了防渗加固处理。 １ 灌浆方法的选用 不允许将水泥直接倒入制浆筒，以防水泥与黏土混合不匀造 成堵塞、堵孔事故，影响灌浆质量。 （３）孔Ｉ：１压力计算。灌浆压力是劈裂灌浆中的一项重要 控制指标。灌浆压力的主要作用，是沿坝轴线劈开坝体，形成 垂直连续的浆体防渗帷幕。使疏松的坝体得到密实，裂缝、洞 穴得到充填，补充坝体小主应力不足，加速泥浆体的排水固 堤坝坝体灌浆是加固土堤坝的一项重要技术措施，堤坝 灌浆防渗有：高压填充式灌浆法、劈裂式帷幕灌浆法、低压速 凝式灌浆法３种。 高压填充式灌浆法主要用于堤基基础灌浆，适用治理因 基础不良而引起的管涌、空洞等。 结，保证帷幕的防渗效果。灌浆压力设计，分为三级控制。 低压速凝式灌浆法则一般用于高危水位下抢险堵塞管 涌。 ①起始劈裂压力 ，按下式控制： ＡＰＩ＝ｋ３ＴＨ＋ｏ＇ｔ－０．９３＇ ｈ 劈裂式帷幕灌浆法对于加固堤身，防止堤身渗漏有较好 的效果．比较适合施工土质差．碾压不密实的堤防防渗加固， 鉴于石鼓水库主坝隐患的实际情况，采用此法较好。其做法 是根据坝体曲直不同情况，采用浅孔轻型钻机或更简单的钻 具，直线布孔方式，沿坝轴中心线钻孔，一般孔距５ ｍ左右， 孔深根据坝身情况分别以钻透坝身填土或穿过坝身钻入基 础１～２ ｍ为宜。灌浆时由下而上，少灌多复；泥浆由稀到稠， 循序渐进；压力由大到小，灵活掌握。这样，可以较好地处理 灌浆中出现的冒浆、串浆、滑坡、局部隆起等问题，使灌人的 泥浆沿坝的轴线方向形成一道帷幕．达到改善坝身质量、防 止渗漏的目的。 ２灌浆设计 式中： 一坝体土湿容重， １８．９ ｋＮ／ｍ ； ｙ ——浆体容重，ｙ ＝１４ ｋＮ／ｍ３； Ｉ－一坝体土单轴抗拉强度，仃ｌ＝１３ ｋＰａ； Ｊ｝厂Ｈ．一坝体土横向侧压力系数，Ｊ｝，＝０．７； 坝高加入岩３ ｍ，Ｈ＝９ ｍ； ｈ ——浆柱高．ｈ －－９ ｍ。 经计算， ＝１８．６７ ｋＰａ。 ②最大单孔瞬时压力 ，按下式控制： １．５ＡＰ￣＝２８．０１ ｋＰａ ③屈服压力Ｐ，当坝体全部或大部被劈开之后，抗劈裂 能力已很低，处于屈服状态，灌浆中应予以特别注意。根据以 往土坝的灌浆试验。可以近似采用下式控制： Ｐ≤０．９８３＇ ｈ 考虑到石鼓水库堤坝体质量普遍较差，填土不密实，因 而采用水泥黏土劈裂灌浆，在坝体内部形成一道水泥黏土防 ３灌浆施工 渗帷幕，堵塞漏洞、裂缝，切断软弱层，提高坝体的防渗能力， 同时通过浆、坝互压和湿陷，使坝体内部应力重新分布，提高 坝体变形稳定性。 （１）灌浆机械的选择。造孔机械采用锥探机．造孔孔径 为７５ ｍｍ，灌浆机械采用泥浆泵。灌浆主要机械设备有：土钻 机１台，ＢＷ２００／４０型双缸泥浆泵２台。Ｄ＿ｏ７单桶打浆机１ 台，潜水泵１台，１９５柴油发电机１台，２９５柴油机２台．１９５ （１）灌浆孔布置。劈裂灌浆孔在大坝纵轴中心线布置 一排，采用２序孔，第一序孔距１０ ｍ，第二序孔距５ ｍ，孔深 柴油机１台，摩擦杆、输水管若干。 （２）造孔。首先按设计要求布孔，然后按序进行造孔。造 以穿过坝身钻人基础１～２ ｍ为宜。共需布置劈裂孔８９个。 收稿日期：２００６－－０２—２２ 作者简介：钟伟（１９６２一），男，广东高州人，工程师，主要从事水利水电工程设计、施工。 ・１９８・ 维普资讯 http://www.cqvip.com 第２期 钟 伟，等：劈裂灌浆在石鼓水库主坝防渗加固中的应用 第４２卷 孔应保证铅直，偏斜不得大于２０ ｃｍ。造孔应采用干法，不得 （１）在灌浆过程中，堤身转弯处及工程中间偏北部分出 用清水循环钻进。 现异常裂缝（斜向、横向裂缝），经分析，是由于堤身原施工质 单排布置，造孔分两个工序进行。先打一序孔，孔距１０ 量差，堤身局部应力复杂，尚未形成主应力。出现异常裂缝后 ｍ．计４４个。进尺９３８．４ ｍ；一序孔灌浆结束后，再在一序孔 立即停灌．等堤身应力得到一定程度调整，过一段时间后再 中间插人二序孔，孔距１０ ｍ，计４５个，进尺９８０．０ ｍ，最终孔 灌。第二次复灌时基本没有出现此现象。 距为５ ｍ。 （２）灌浆过程中，迎水坡冒浆情况较多，与该处堤身原施 灌浆造孔机械采用土钻机，利用卷扬机牵动重锤，锤击 工质量差有关。冒浆全部出现在护坡石缝处，经采取剔缝并 钻杆成孔。造孔采用干法，端部和中上部摩擦杆５０ ｍｍ，下部 拌和水泥封堵处理后不再冒浆。 花杆３８ ｍｍ，孔深穿过坝身钻人基础１～２ ｍ。 （３）一序孔平均单孔吃浆量１８ ｍ３，部分孔吃浆量３５－７０ （３）制浆。采用泥浆搅拌机制浆。在迎水坡坡肩处开挖 ｍ３一。序６８孔的单孔吃浆量达１４１．２ ｍ３，在灌浆过程中，孔 一个泥浆过滤池、一个泥浆池。用Ｄ一０７单桶打浆机制备纯黏 口压力与周边孔基本正常，但裂缝长达１３ ｍ，经核实，该处 土浆及黏土水泥浆，制成浆液经２ ｍｍ网筛过滤后流人泥浆 堤身构筑时系为两个乡的施工交界处，均未碾压到位，造成 池。制浆的土料塑性指数，Ｐ＞１２，是由上级主管部门指定地 堤身极不密实，故吃浆量很大。 点并经检验合格后确定使用的。 ５结论 （４）灌浆。灌浆采用孔底注浆全孔灌注的方法。灌浆开 在灌浆施工过程中，共计完成灌浆８９孔，进尺１ ９１８．４ 始采用稀浆，经过３～５ ｍｉｎ后加大泥浆稠度。在灌浆中，应先 ｍ．灌浆（水泥黏土浆）１ ７６４．６ ｍ３，黏土干重１ ３４５．５ ｔ、水泥 对第一序孔轮灌，采用“少灌多复”的方法，待第一序孔灌浆 干重１３７．９ ｔ。均严格按照＜施工方案》和＜灌浆技术规范》进行 结束后．再进行第二序孔灌浆，每次最大灌浆量应按７ ｍ 左 施工。经有关部门对施工质量进行监督和抽样检查，工程的 右控制．每孔灌浆５次以上，每次间隔５ ｄ。灌浆过程中，坝顶 布孔、造孔、工艺操作、浆液性能、综合控制情况、各孔终止灌 裂缝小于２ ｃｍ，坝肩处横向水平位移小于３ ｃｍ。 浆均达到标准，封孔、灌浆中出现的问题及其处理，基本上符 （５）灌浆结束标准及封孔。当堤顶裂缝连续２次冒浆，堤 合设计要求，灌浆效果较好，灌浆后在堤身中形成一道防渗 顶裂缝又基本连成一线时。即可认为灌浆结束。灌浆结束后， 帷幕。灌浆结束１ ａ后，在２００２年汛前，石鼓水库高水位时 将注浆管拔出，注满容重大于１．５ ｔ／ｍ 的稠泥浆，如果浆面下 的验收钻探测定分析，石鼓水库主坝的渗漏窨潮现象消失， 降。可以继续灌注稠浆。直至浆面升至坝顶不再下降为止。 由此可见．劈裂式帷幕灌浆法满足设计要求，在石鼓水库主 ４灌浆过程中遇到的问题及分析处理 坝渗漏加固中应用效果良好。 （上接第１９７页）造成先打桩，位移和上浮，在施工中很难控 箱顶填土到４．ｏｏ ｉｎ高程。最大填土厚度８．１８ ｍ（底部为４．１８ 制。因此必须在施工前对软土进行固结处理，使之形成复合 ｉｎ），填土的荷载达Ｐ＝ｙｈ＝１７ｘ８．１８＝１３９ ｋＰａ，箱底淤泥层厚近 地基。这时再打桩，由于桩在土中受到桩周土的约束，上端已 ２０ ｍ，其Ｂ－－－－ｙ￣Ｈ＝３１８ ｋＰａ。由于上述同样的原因，建筑物下 经被“锁”住。打桩时压杆的计算长度ｆ０明显减小。打桩的问 两侧的管桩会承受不了如此大的侧向压力。或变弯或折断， 题基本得到解决。此时施工才是安全的。 造成建筑物沉降不均匀而倾斜或开裂（图５），进而导致工程 无法投人运行。 ．． ｌ ｌ＾／ 由此看来．即便为保证泵站日后的正常运行也应对软土 地层进行固结处理。 Ｉ Ｉｌ ２ ３软土固结处理的方法——深层搅拌、水泥粉喷桩法 深层搅拌桩承载力标准值应根据＜建筑地基基础设计规 ● 范）（ＧＢＪ ７－８９）来计算和设计，这里只能根据其他工程以及 一 一 ● 一 一 一 目前对问题的认识提出如下建议：深层搅拌桩深度在淤泥层 ● 内１５ ｍ，基坑内开挖底面以下１５ ｍ。其长度范围见焦西泵 ● １ ．站软基固结范围图示。 １ ４结论 焦西泵站软土基础处理采用深层水泥搅拌桩固结软基 圈５建筑物回填后桩基变形圈 的方法。 到目前为止，焦西泵站的上部建筑物已经完成。上部结 （５）泵站运行后可能出现的问题 构没有发生过任何沉降问题。同时也证明了泵站软土基础处 建筑物做好后即需回填砂土，加荷后以出水箱涵为例． 理分析的正确性。 ・１９９・