淺談竹箐河水庫漿砌石重力壩灌漿加固工程

1、.淺談竹箐河水庫漿砌石重力壩灌漿加固工程 摘要：竹箐河水庫是師宗縣的一座漿砌石重力壩，始建于1972年，經(jīng)多年運行，存在大壩壩體、壩基及壩肩滲漏等多項問題，危及水庫的安全，通過壩體帷幕灌漿提高大把的強度和穩(wěn)定性，這里著重介紹了灌漿工程的設計和施工工藝控制。 關(guān)鍵詞：漿砌石重力壩、帷幕灌漿 1、基本情況 竹箐河水庫位于師宗縣葵山鎮(zhèn)境內(nèi)的竹箐河下游，距離縣城49km,徑流面積56km2，總庫容460萬m3，興利庫容378.5萬m3，死庫容9.5萬m3，大壩為漿砌石重力壩，最大壩高28.8m，壩頂高程1881.248m，壩頂長90m，壩頂寬3.0m，水庫大壩上游高程1852.448m至1872.2m

2、坡比為1：0，高程1872.2m至1876.2m坡比為1：1，高程1876.2m至1881.248m坡比為1：0；下游壩坡高程1855.548m至1876.2m坡比為1：1，高程1876.2m至1881.248m坡比為1：0。水庫主要病險問題為：大壩左右壩段、及壩肩結(jié)合部和壩基滲漏；沖砂低涵被泥砂淤堵，失去排砂輸水作用；沖砂中涵洞身斷裂，滲漏嚴重；輸水高涵洞身斷流滲漏；溢流堰面板遭氣蝕破壞。 2、主要除險加固內(nèi)容 2009年對竹箐河水庫進行了除險加固，除險加固主要內(nèi)容為： （1）大壩防滲加固 （2）新建排砂低涵 （3）溢流堰及消力池改造擴建 （4）中涵沖砂洞改造 （5）輸水高涵改造 （6）增設

3、觀測設施等工程項目 從蓄水情況來看，除險加固工程效果良好，水庫滲漏基本消失，水庫水位順利達到設計水位；沖砂低涵、中涵、輸水高涵、溢流堰運行良好，下面僅對大壩防滲加固進行總結(jié)。 3、大壩滲漏狀況簡介 竹箐河水庫大壩滲漏存在的主要問題為： （1）左壩段及壩肩：當上游庫水位超過1877.9m時，大壩左壩段及壩肩下游壩坡開始散浸和集中漏水，據(jù)水庫管理人員提供，滲漏量隨庫水位上升而增加；當上游庫水位超過1878.95m時（溢流堰頂），下游大壩共有610m2存在不同程度的散浸和集中滲漏，滲漏沿高涵出口80m長流出，實測滲漏量達25L/s。 （2）大壩右壩段壩肩與壩基結(jié)合部：當上游庫水位超過1877.9m時

4、，開始集中滲漏，滲漏量隨庫水位上升而增加；當上游庫水位超過1878.95m時，沿右壩肩滲漏點共有11處，實測滲漏量達0.4L/s。 （3）下游壩址至80m范圍內(nèi)：當上游庫水位超過1877.9m時，開始集中滲漏，滲漏量隨庫水位上升而增加；當上游庫水位超過1878.95m時，沿右壩肩滲漏點共有3處，實測滲漏量達12L/s。 4、防滲方案選擇 為防止壩體和壩基滲透破壞，減少壩體、壩基及繞壩滲漏量，對大壩壩基及兩壩肩采取帷幕灌漿處理。 對壩體滲漏選用充填式灌漿方案、上游壩面貼坡式混凝土防滲墻方案比較。 方案一（充填式灌漿方案）：根據(jù)工程經(jīng)驗，采用雙排孔，孔距2.0m，壩體、基巖均采用純水泥灌漿。兩壩肩

5、及壩體以下基巖部分采用常規(guī)帷幕灌漿，雙排孔，孔距2m，右岸基巖灌漿水平延長10m，左岸基巖灌漿水平延長20m，采用水泥灌漿。 方案二（大壩上游壩面貼坡式混凝土防滲墻方案）：壩體上游采用混凝土防滲墻，厚0.8m，深度由高程1851.848m至1881.248m共29.4m。兩壩肩部分處理方式及范圍同方案一。 兩方案經(jīng)濟分析見表4.1： 表4.1 防滲方案分析比較表 方案 工程項目 主要工程量 投資估算（萬元） 充填式灌漿+壩基壩肩防滲方案 帷幕灌漿造孔(m) 2467 228.34 帷幕灌漿進尺(m) 2363 檢查孔(m) 186.33 防滲墻+壩基壩肩防滲方案 壩體及左右岸造孔(m) 148

6、3.29 284.6 基巖造孔(m) 1636.98 檢查孔(m) 186.33 C20砼(m3) 1434.24 清淤土方（m3） 2973.75 帷幕灌漿壩體 (m) 1483.29(非灌段) 帷幕灌漿基巖 (m) 1636.98 通過經(jīng)濟分析比較方案二較方案一投資稍大，加上庫內(nèi)壩址處淤積嚴重，清淤深度達9.15m，清淤施工難度大，故采用方案一。 5、防滲加固設計 5.1防滲軸線選擇 大壩防滲范圍包括原壩體、壩基及兩壩肩，考慮到施工期間需進行正常供水和施工導流，保證施工質(zhì)量控制等因素，防滲軸線沿壩軸線布置。 5.2防滲邊界確定 根據(jù)地勘資料，滲漏邊界確定為：左壩肩延壩軸線延伸20m為灌漿邊

7、界；右壩肩延壩軸線延伸10m為灌漿邊界；灌漿底界按透水率以小于10lu內(nèi)不少于10m。 5.3孔口布置 灌漿孔沿壩軸線布置，雙排孔，水平孔距2.0m,垂直孔距1.6m，即即下游排防滲軸線布置于壩軸線下游0.8m，上游排防滲軸線布置于壩軸線上游0.8m。 灌漿孔平面布置及孔距安排詳見下圖。 6、施工工藝控制 （1）灌漿材料 竹箐河水庫大壩灌漿工程一律選用師宗縣水泥廠生產(chǎn)的425#普通硅酸鹽水泥，采用純水泥漿灌注。 （2）鉆孔 鉆孔孔徑為91110mm，即開孔110mm，終孔91mm，設計鉆孔傾角90°，施工中要經(jīng)常校正鉆機立軸或測斜，以保證鉆孔垂直。 （3）灌漿工序及方法 灌漿孔分兩個

8、次序進行施工，施工順序為先一序孔后二序孔，按上行法施工。用純壓式灌漿法，每個時段4-5m。 （4）灌漿壓力 灌漿壓力根據(jù)下式確定： P=P0+mh 其中： P灌漿壓力（MPa） P0基巖表層段允許壓力（MPa） m基巖每增加1m可增加的壓力 h灌漿段深度（m） 竹箐河水庫大壩壩體為漿砌石、壩基巖石為砂巖，故P0選用0.2 MPa，m選用0.05 MPa，水庫最大壩高28.8m，經(jīng)計算最大灌漿壓力為1.64 MPa，但考慮抬動壓力極限以及灌漿試驗，將灌漿壓力控制在0.2-1 MPa內(nèi)。 （5）漿液配合比 竹箐河水庫大壩為漿砌石重力壩，可按照巖石帷幕灌漿的基本方法進行，漿液采用純水泥漿，根據(jù)單位吸

9、水率選用配合比，單位吸水量小于50Lu，從8：1的稀漿開始，單位吸水量大于50Lu；從5：1的漿液開始，再逐級變至3:1、2:1、1:1、0.8:1、0.6:1、0.5:1。本工程采用配合比見表5.1： 表5.1 漿液配合比表 配合比 水 (L) 水泥(kg) 比 重 漿量(L) 5: 1 125 5 1.13 133 3: 1 150 50 1.20 167 2: 1 100 50 1.29 116 1: 1 100 100 1.50 133 0.8 : 1 120 150 1.58 170 0.6 : 1 90 150 1.71 140 0.5 : 1 75 150 1.80 125 （6

10、）漿液稠度變換 灌漿漿液的濃度遵循由稀至濃的原則，灌漿壓力保持不變，吸漿量均勻減少或當吸漿量不變，壓力均勻升高時灌漿繼續(xù)，稠度不變而某一級漿液單位吸漿量沒有改變或改變不顯著時，則變濃一級，新的一級漿液的累計注入量又達到限定數(shù)量后（500800L），單位吸漿量仍沒有顯著改變時，則再變濃一級。 吸漿量大的孔段，灌漿壓力采取逐漸升壓，灌孔內(nèi)保持漿液均勻注入，注入量大于30L/min分時根據(jù)情況可越級變濃。 （7）灌漿結(jié)束 本工程采用灌漿壓力達0.5MPa，單位吸漿量小于0.4L/min時，再延續(xù)30min結(jié)束灌漿。 （8）封孔 本工程采用自上而下分段灌漿，封孔采用機械封孔，即待最后一段灌漿結(jié)束后，按

11、10m段長，用0.5:1漿液做一遍自上而下分段封孔灌漿，待漿液失水不在下沉，距孔口1.52.0m時采用人工水泥漿拌合后封到孔口，并留標志。 對拖后封填或其他原因而遺留下10m以上的空孔，采用自上而下分段用0.5:1漿液封孔灌漿。 對于封孔灌漿后因漿液沉淀，或其他原因仍留下不足5m的空孔，采用人工填搗砂漿進行封堵，填搗砂漿時往孔內(nèi)放入90mm鋼管，然后向孔內(nèi)注入砂漿，邊填漿邊提管子，砂漿配合比為1:0.5:0.75。 （9）對中斷、串孔、冒漿的處理 中斷處理 竹箐河水庫大壩灌漿嚴禁灌漿中斷，但施工中仍然會出現(xiàn)機械故障、停電、停水、器材以及串孔冒漿等問題而中斷灌漿，對上述問題，施工中采取以下處理措

12、施： 對于因機械故障、停電、停水、器材造成的中斷，立即采取措施排除故障，盡快恢復灌漿?；謴蜁r從5:1稀漿開始，逐級變漿，若恢復后，吸漿率減小很多，且短時間內(nèi)結(jié)束，應取出栓塞進行掃孔和沖洗。 對于串孔冒漿引起的中斷，先將鉆孔清理至原深度后進行復灌。 串孔處理 發(fā)生串孔時，先將被串孔暫時塞住，待灌漿孔灌完后再將被串孔內(nèi)的漿液清理出來進行補灌。 冒漿處理 發(fā)生冒漿時，輕微的，讓其自行凝固堵住，嚴重的，用棉花、棉線、麻刀、木楔將集中漏漿的縫、孔堵住，或者降低壓力，以至中斷、間歇灌漿等。 7、質(zhì)量檢測 竹箐河水庫大壩灌漿工程在灌漿結(jié)束后，在沿壩軸線壩體滲漏嚴重部位抽取了8個檢查孔進行壓水實驗，經(jīng)檢測，所

13、有檢查孔透水率均達到小于10Lu的設計要求，實驗結(jié)果見表6.1 。 表6.1檢查孔壓水試驗成果表 工程 部位 單元 檢查 孔數(shù) 壓水試驗段數(shù) 透水率(Lu) 頻率分布 設計防滲標準Lu 大于防滲標準的實驗結(jié)果 備注 10 段數(shù) % 段數(shù) % 段數(shù) % 段數(shù) % 段數(shù) % 0-20至0+16 1 3 18 0 0 0 0 7 38.9 11 61.1 0 0 10 0 0+16至0+44.5 2 2 14 1 7.1 2 14.3 4 28.6 7 50 0 0 10 0 0+44.5至0+71.5 3 3 18 1 5.6 2 11.1 8 44.4 7 38.9 0 0 10 0 合計 4 8 50 2 4 19 25 8、效果分析 竹箐河水庫除險加固工程于2010年8月已全部結(jié)束，從