某水库大坝中的坝基帷幕灌浆设计及防渗加固方法

　　摘要：文中详细介绍了某水库大坝坝基防渗加固的设计方案，对帷幕灌浆施工质量及监测进行了深入探讨和总结，可以为类似工程提供参考。

　　关键词：大坝坝基；帷幕灌浆；防渗加固；设计

　　Abstract: This paper introduces a reservoir dam foundation reinforcement, the design of the curtain grouting of the construction quality and the monitoring has been discussed and summarized, can provide a reference for other similar projects.

　　Key Words: dam; curtain grouting; reinforcement; design

　　中图分类号：   TV698          文献标识码：A                  文章编号：

　　1 　概述

　　某水库位于西北部的田乡里，距县城40km，水库集雨面积9.7km2，总库容1628 万m3，坝顶高程750.60m，最大坝高32.6m，坝顶长度160m，宽度7.0m。是一宗以发电为主，结合防洪、灌溉综合利用的中型水库工程，是一宗十分重要的基础工程设施。

　　2 　工程存在的主要问题

　　土坝坝体土料由风化砂土填筑而成，且在施工过程中是前坡为碾压坝，后坡为水浸坝，所用土料与施工工艺不甚配套。土坝在运行中出现裂缝，坝左侧与山体交界处坡脚出现集中渗流现象，坝体浸润线后部抬高，逸出点过高，坝后坡出现大面积湿润。水库坝基地质构造复杂，清基不彻底，坝体与坝基之间形成淤泥、砂、砾石、坡积土等成分组成的接触层，水库两坝头为花岗岩风化剥蚀地貌，两坝头球状风化发育，存在一定的不稳定性，特别是左岸后坡巨厚的坡积层下存在天然洞。水库工程安全鉴定专家组对该大坝做出安全鉴定，指出大坝存在的主要问题是坝体不密实; 坝基、坝肩渗漏; 浸润线较高; 背水坡坝坡偏陡; 护坡、防浪墙破损变形; 左侧山体上游易崩塌及排水系统损坏等问题。针对这些问题，该水库大坝坝基防渗加固首先决定采用帷幕灌浆方案解决。

　　3 　大坝帷幕灌浆设计

　　3．1 　钻孔布置

　　(1) 从大坝左岸距桩号(0 + 000) 22.5m 处至桩号(0 + 165) 处的范围内沿原坝中心轴线连续布置一排帷幕灌浆孔，孔距2.5m。距桩号(0 +000) 22.5m 这一段布三排帷幕灌浆孔，以原坝中心轴线上下游各1m 处增设二排，即排距1m，孔距2.5m，三排孔平面上呈梅花状布设。对于坝基为强、中风化花岗岩，帷幕灌浆采用的浆料为水泥浆，对于坝基为全风化花岗岩残积土层，帷幕灌浆采用粘土浆，孔帷幕厚1.8m。按《碾压式土石坝设计规范》SDJ218 - 84 第5.2.8 条，相对不透水层的标准可按基岩单位吸水率ω值确定，对Ⅲ级以下的中低坝，ω ≤0.05 ～ 0.1L/ (min·m?m) (或5～10Lu)，防渗帷幕体内岩石的透水性按此控制。

　　(2) 孔向、布孔方式，一般情况孔向垂直，输水涵管附近可设斜孔或直孔，但应确保管下帷幕连续。

　　(3) 孔深，据钻孔的实际地质情况，坝基堆幕灌浆的孔深:上限，全风化层顶面;下限，一般情况按入中弱风化层≥5m 的原则进行，个别部位遇破碎带时适当加深。

　　3.2 　灌浆前的压(注) 水试验

　　(1) 压水试验应在裂隙冲洗后进行，承包人可根据监理人指示，采用“简易压水”、“单点法”及“五点法”进行压水试验。

　　(2) 简易压水试验应在裂隙冲洗后或结合裂隙冲洗进行。压力为灌浆压力的80 % ，该值若大于1MPa 时，采用1MPa ;压水20min ，每5min 测读一次压水流量，取最后的流量值作为计算流量，其成果以透水率表示。五点法和单点法压水试验按SL62- 94 附录A 执行。

　　(3) 对帷幕灌浆，灌浆前先导孔(每20m 一个)应自上而下分段进行五点法压水试验，其它各次序孔的各灌浆段，可进行简易压水试验，坝基接触段(入中风化层1m) 注水。检查孔均应采用五点法压水试验。

　　3.3 　帷幕灌浆

　　(1) 一般要求:

　　a 、对设有抬动观测设备的灌区，须持抬动观测仪器装置完毕，并完成灌浆前测试工作后，方可进行灌浆作业。在进行裂隙冲洗、压水试验和灌浆施工过程中均应进行抬动监测，观测成果应报送监理人，抬动变形值超过设计值时应立即停止施工，并报请监理人共同研究处理措施。

　　b 、在已完成或正在灌浆的地区，其附近30m 以内不得进行爆破作业。

　　c 、在灌浆过程中出现灌浆中断、串孔、冒浆、漏浆、孔口涌水、吸浆量大等情况时，承包人应按SL62- 94 第3.8 节的要求处理，并应将处理方案报送监理人审批。

　　(2) 灌浆压力和灌浆方法:

　　a 、灌浆压力应尽快达到设计值，接触段和注入率大的孔段应分段升压。

　　b 、灌浆应按分序加密的原则进行。由三排组成的帷幕，宜先进行上游侧排孔的灌浆，然后再进行下游侧排孔的灌浆，最后是中间排孔的灌浆。每排应按分序、分段施工。每排孔均分Ⅲ序进行钻灌。钻灌时Ⅰ序孔的孔距10m，Ⅱ序孔的孔距5m，Ⅲ序孔的孔距2.5m。

　　c 、采用孔口封闭自上而下孔段底注浆循环式灌浆法。注浆管口距离孔底≤50cm ，段长宜5～6m ，段长最长必须< 10m。灌浆过程中应每小时转动或上下活动一次注浆管，以防注浆管在孔内被水泥浆凝注。每孔段灌浆时间应≥12min ，每孔段灌浆结束后可不待凝。可连续往下各段钻灌。但对坝基接触段应采用单独一段充填式灌浆，灌浆结束后必须待凝12h 以上。

　　(3) 浆液水灰比和变浆标准:

　　灌浆浆液由稀到浓逐级变换，宜采用5种比级:5n1 、3n1 、2n1 、1n1 、0.8n1 。开始灌浆时的水灰比为5n1 。当灌浆压力保持不变，注入率持续减少时，或注入率保持不变而灌浆压力持续升高时，不得改变水灰比。

　　(4) 灌浆结束标准:

　　a 、坝基接触段:单位吸浆量< 8L/ min ，并延时灌15min 。

　　b 、坝基岩段:在设计压力下，当注入率不大于0.4L/ min 时，继续灌注60min ，或不大于1L/ min时，继续灌注90min ，灌浆即可结束。

　　c 、当长期达不到结束标准时，应报请监理人共同研究处理措施。

　　(5) 灌浆孔封孔:

　　a 、每个帷幕灌浆孔在结束全孔灌浆后，承包人应会同监理人及时进行验收，灌浆孔验收合格后才能进行封孔。

　　b 、封孔采用压力灌浆封孔法。对基岩层一次用0.8n1 的水泥浆、坝体用2 次(天) 加水泥15 %的浓混合浆液充填满灌至孔口。封孔完成当天必须在防浪墙相应位置上用油漆做上标记。

　　3.4 　施工中应注意的问题

　　(1) 钻孔过程中应进行测斜，控制钻孔的垂直度，以确保灌浆帷幕的连续性。

　　(2) 钻孔无回水或明显减少，说明该位置存在漏水点，应该立即停止钻进，若是在填土段则用水泥粘土混合浆进行堵漏灌浆，若是基岩段则灌纯水泥浆。

　　(3) 在灌浆过程中，灌浆量过大，灌浆无法结束:如果某一比级浆液注入率大于30L/min 时可以考虑越级变浓，到最浓一级0.8 n1 仍然没有明显减少，则采用间歇灌浆，若持续1h 还无效，则暂停灌浆，拆除阻浆盖，拔起注浆管，待停8h 后，重新扫孔到底，把注浆管放回原来位置再灌。如果情况没有改变，则采用砂浆进行封堵。基本步骤为:正常灌浆→间歇灌浆→待凝后扫孔补灌→砂浆堵漏→恢复正常灌浆。

　　(4) 灌浆过程中应进行坝体位移与沉陷的观测，严格按照规范要求进行控制。

　　4 　结语

　　根据工程实际情况，从灌浆施工前后岩石透水率对照可以看出，选择用帷幕灌浆的这一常规方法处理水库大坝坝基渗漏是可行的，施工易行、节省投资效果是明显的，可以达到防渗加固的目的。