论水库除险加固工程中的充填灌浆技术

摘要：本文阐述了某水库除险加固工程中对输水洞顶、库区左岸台地充填灌浆处理技术要点，并对整个过程进行了控制、观测、记录。 关键词：充填灌浆技术；加固工程；灌浆观测；灌浆检查； 1 工程概况

某水库总库容为 2111万 m3，坝顶高程 950.8 m，河床地面高程 934.3 m，最大坝高 l6.5 m，坝 顶宽度 2.5 m，坝长 398 m。该水库是运用汛限水位按溢洪道进口底高程 944.5 m运行，正常运用设计洪水标准为20年一遇(P=5％)。非正常运用校核洪水标准为50年一遇(P=2％)。 2 充填灌浆设计

2.1 输水洞顶充填灌浆加固

输水洞位于桩号 0+220主副坝交界处的砂岩上,为半圆拱无压涵洞，使用浆砌石衬砌，宽 1.4 m，侧墙高 1.2 m，拱高 0.7 m，洞长42.2 m。输水洞运行至今， 砌体已老化，勾缝脱落，渗漏严重，尤其是沿岩基与砌 体间侧墙绕渗现象严重。危及坝体安全。

灌浆布置：设计对输水洞进行充填灌浆加固，由于洞径较小，在洞外从坝面上钻孔至洞壁与坝体接触处进行灌浆，沿垂直洞轴线的方向布置l1排钻孔，排距2 m，每排2至3个孔，孔间距2 m，呈梅花形布置， 其中坝顶布置2排，坝上游坡布置4排，坝下游坡布置5排，钻孔深度应到达洞顶和洞左侧边墙外壁与坝体接合部位，灌浆工

程设计共布置灌浆孔 28个，总进尺 385.78 m，最深处位于坝顶，为 9.73 m，最浅孔位于坝下游坡最低处钻孔为 3.65 m。 2.2 库区左岸台地充填灌浆

在 2003年水库蓄洪运用中。库水位由 944.42 m涨到 946.37 m时.在大坝上游与坝相邻的左岸台地处(距大坝20 tn一80 tn，为耕作区)出现冒泡现象；当水位降到 945 m后，冒泡现象消失。经当时现场分析认为是此处土体密实度低，存在孔洞或空隙所致。为提高此处坝基和相邻台地的密实度。改善土体的渗透稳定和变形.防止水库水位抬高运行后出现异常情况，设计对此处进行充填灌浆加固。灌浆区域为上游坝坡与左岸台地相接处、高程 945 m一947.5 m的范围内，灌浆孔呈梅花形布置，间距 2m × 2m，共布置灌浆孔 182个，其中坝坡上 93个，台地上 89个。灌浆孔设计深为：上游坝坡处坝坡平均钻深 2 m。深入坝基以下 3 m，则坝坡孔平均深度 6 m；左岸台地处平均孔深为5.2 m，灌浆孔总进尺2500 m。 3 灌浆施工 3.1 灌浆准备

首先要做好灌浆机具、料物 、劳力和场地等的准备工作。制浆和灌浆机械的布置应考虑灌浆泵容量的大小 、输浆距离的远近 、扬程高低和料场位置等因素尽量遵循施工干扰少、搬迁次数少以及电源和交通方便等原则。其次，灌浆施工前应确定好观测点位置，埋设好观测设备，并应准备好观测 、试验仪器以及观测记录表和成果表。第三，对灌浆所用土料和浆液进行试验。第四，灌浆施工前应做灌浆

试验。 3.2 灌浆工艺

灌浆施工工艺是土坝安全和保证灌浆质量的关键。根据“坝体分段，区别对待，单排布孔，分序钻灌孔底注浆，全孔灌注，综合控制，少灌多复”的原则，灌浆施工过程主要包括造孔、制浆 、灌浆和封孔等工序 3.2.1 造孔

首先按设计要求布孔，然后分序钻进，先疏后密钻孔要求铅直。造孔前在坝顶沿灌浆轴线开挖深约1 m、宽约 0.5 m的沟槽，并回填黏土夯实构成阻浆盖。防止孔口过早出现裂缝或冒浆现象。 3.2.2 制浆

采用搅拌机湿法制浆，随时测定泥浆密度，控制达到设计要求。开始用稀浆灌注，待坝体被劈裂开后 改用浓浆，密度应达到 1.5 g/cm3—1.6 g/cm3，封孔时大于 1.7 g/cm3。 3.2.3 灌浆

充填式灌浆应先灌上游排孔，再灌下游排孔，后 灌中间排孔。施灌的原则是“稀浆开路，浓浆灌注，分序施灌，先疏后密，少灌多复，控制浆量”。充填式灌浆应采用分段灌注方法，由下至上，下套管分段灌注，段长为 5 m，注浆管要下到离钻孔底部 0.5 m处。 3.2.4 终灌 、封孔

直观上要以饱、满、实为度，具体标准是：连续复 灌 3次不再吃浆 ；坝顶连续 3次冒浆，或连续 3次超 过控制压力、位移和裂

缝宽度；每孔灌浆次数和灌浆 量应达到或超过设计数量；对具有水平砂层的坝体或 砂坝的结束灌浆标准，还应有足够的帷幕厚度，以满 足防渗要求，封孔一般用泥球或稠浆封孔。在终灌后， 将孔内清水抽出，然后倒入泥球或稠浆，最后表面用 土夯实。 3.3 灌浆综合控制 3.3.1 压力控制

灌浆的控制压力是灌浆时限制的最大压力，可等于或稍小于设计的压力值。灌浆时，同一孔的灌浆过程中，一般是头几次灌浆压力较低，以后随着复灌次数的增加。坝体在浆坝互压的作用下，逐步得到压实，孔口灌浆压力逐渐升高。 3.3.2 灌浆量控制

控制每次灌浆量，可以提高灌浆效果，促使泥浆加快固结，如单孔灌浆量过大，会造成局部土坝较大的湿陷变形。由于排水不及时，会带来坝体的不稳定。为此灌浆中应掌握“少灌多复”的原则，控制单孔灌浆量。施工中由于坝体质量不均匀，一般规定控制最大灌浆量为平均灌浆量的两倍，最小灌浆量根据压力的变化和坝顶冒浆情况确定。

3.3.3 观测工作

为掌握灌浆质量.防止发生意外事故，进行土坝劈裂灌浆时.必须同时进行坝体表面变形(水平位移和沉降)观测，可以随时了解土坝灌浆以及引起的回弹情况，鉴别大坝的安全，保证灌浆质量。在灌浆期，还应观测浸润线 、渗流量、孔隙水压力、坝体裂缝 、坝坡冒浆 、

坝面塌坑 、隆起及孔 口压力等，对各观测项 目要配合进行，随时掌握不正常现象的发生和发展，及时进行分析并采取相应的措施。 3.3.4 位移、沉降量控制

为掌握在灌浆过程中及灌浆后坝体位移和沉陷 变化，确保在灌浆期坝体安全，要用经纬仪测量各位 移、沉降标点在灌浆期的变化量。灌浆开始后。每 1 h一 2 h观测一次。灌浆期间，每日观测不得少于 2次。停灌后，在前 10 d需每日观测一次，以后可逐渐延长。 每孔每次灌浆控制的要求是：达到一次控制灌浆量即停灌，另灌它孔；没有达到控制的灌浆量，但达到 控制灌浆压力时。待其稳定半小时或超过控制灌浆压 力即停灌；虽然没有达到上述指标，但坝肩位移 、坝顶 裂缝长度和宽度均达到规定值时也要停灌。作为一次 灌浆结束，灌浆的综合控制是保证灌浆施工时坝体安 全和灌浆质量的主要措施。 4 灌浆观测

灌浆观测项目包括常规项目和特殊项目。常规项目有表面变形、内部应力及渗流观测等。特殊项 目有 土坝坝体位移 、灌浆压力、裂缝、冒浆及泥浆固结观测 等。灌浆观测除充分利用已有的观测设备外，需设置 临时的观测设备。灌浆观测与灌浆控制应密切配合， 协调一致。相关的项 目和标点应同时观测，以便于分 析。观测资料应及时整理，随时掌握灌浆期间坝体的情况。 5 灌浆质量检查

质量检查分为灌浆过程的中间检查和灌浆结束后的最终检查。前

者是为灌浆质量控制而进行的阶段 性检查，后者是为验收和鉴定提供依据。 中间质量检查的主要内容包括：按设计要求检查 布孔、造孔、工艺操作、浆液性能、综合控制情况、各孔终止灌浆达到的标准、灌浆中出现的问题和处理情况等；最终质量检查的主要内容包括：坝体内部的质量(泥墙厚度 、密度、连续性 、均匀性)，坝面裂缝，浸润线出逸点。渗流量变化情况等。最终质量检查方法。主要是分析资料和进行观测并配合钻孔、探井取样测定。钻探在灌浆结束 1年后进行。设计在主坝 0+300、副坝 0+180处的坝顶开挖两个探井。以检查灌浆的效果和质量。探井底部高程在现状正常水位以上，取 944.8 m，探井深度 6 m。质量检查应全面完整地搜集资料，及时准确地进行记录，作为工程验收的依据，并应归入技术档案。