水库大坝灌浆施工及防渗加固处理探究

摘　要：本文主要通过简要阐述某水库大坝灌浆施工及防渗加固处理的方案，以此向读者揭示了水库大坝灌浆的相关方法技术、在灌浆施工的现场进行的试验以及设计调整，同时还有对水库大坝进行防渗加固的措施、干砌石坝灌浆施工工艺，虽然讲解的并不全面，但是仍希望可以供同行作参考。

关键词：水库大坝； 灌浆施工； 防渗加固
一、工程实例
　　实验中的水库枢纽工程的组成部分为大坝.泄洪表孔以及放水钢闸，大坝为浆砌石重力墙式干砌石坝，坝最高达25.2米，坝顶长度49米，坝顶宽度5.2米。上游坝坡为1:0.1,下游坡1:0.625。坝体上游是浆砌石重力墙，其中顶宽2米，底宽4.5米，下游面是浆砌石坝壳，其厚度为1米，干砌毛石以及砂砾石填隙在上游重力墙与下游坝壳之间上部16.5米处，浆砌石在坝体底8.7米处。坝顶以及坝上游都是防渗的混凝土面板，厚度分别为0.3米和0.2米。坝体内填筑的毛石砌体较松散，并且孔隙较大，具有较强的透水性。渗透系数K在2厘米每秒与10厘米每秒之间，孔隙率在15%与25%之间。坝基以及左坝肩材质是强风化花岗岩，而右坝肩则是厚度为10米的残坡积土，中部是厚度在1米到4米之间的全风化花岗岩，而底部同坝基一样都是强风化花岗岩。由于施工时没有专门的处理右坝肩松散的破碎层以及坝基的地基，在水库高水位运行时右坝肩渗漏严重，并且坝基也有渗漏现象。
二、灌浆技术
　　该工程共有0#～66#坝体固结灌浆孔共67个，67#～100#帷幕灌浆孔共34个。因为帷幕灌浆技术在基岩以及坡积土中应用的较为成熟，可以遵循相应的技术规范，因此本文着重探讨了干砌毛石坝体固结灌浆。
1.布置灌浆孔
　　将两排灌浆孔布置在坝顶并且沿坝轴线的方向上，第一排孔与大坝上游面间距3.2米，将第二排孔布置在第一排孔下游间距2米处，并且孔间距为2米，布置成梅花形。第一排孔的编号始于0#到33#，其中大坝顶上是0～27#孔，而从28#到33#孔在右坝肩上。第二排孔编号始于34#到66#，其中坝顶是34#～60#，而61#～66#孔在右坝肩上，其中最大的孔深是15.5米。
2.灌浆方法
　　采取Ⅲ次序对灌浆进行分次加密，对第一批设置8米的间距，然后再进行分批加密。依照自上而下的顺序对坝体进行灌浆，并且按照分段循环的钻灌法进行，每隔2米进行分段。
3.灌浆材料
　　浆液：使用水泥砂浆向坝体内灌注固结。水泥砂浆与酸盐水泥相配合，使用的是425#标号的水泥。
　　灌浆用砂：选用含泥量小于或等于5%的细砂。
　　水：使用符合饮用水要求的水进行拌和。
　　外加剂：施工时依照需要，在灌浆试验中加入以水溶液状态存在的速凝剂以及减水剂等，通过试验确定最优掺量，并且要求用量小于或等于干料重量的4%。
4.结束灌浆的条件
　　①当灌浆进行到不吸浆或者小于1.5L/min的吸浆量时，再坚持灌浆30min后便可不再灌浆。
　　②不论在何种压力下，灌入干料只要达到2t/m时，便可停止该段灌浆。当结束全孔灌浆后，要记得及时封孔，并且用水泥砂浆封孔。
5.质量检查
　　在灌浆结束28天之后，要开始钻检查孔（在基本孔之间），钻孔数量要达到基本孔数的5%，并且孔深要大于等于灌浆孔深度。并且砌体孔隙率在灌浆之后要小于等于10%，同时结石体强度在灌浆之后要大于等于M7.5水泥砂浆的强度。
三、灌浆现场试验以及对设计的调整
　　由于灌浆工程中存在许多不确定的因素，因此设计参数的最终确定必须进行灌浆试验，尤其是固结灌浆技术在干砌石坝体中没有统一的规范可以遵循的情况下，为了明确钻孔灌浆方法.灌浆材料以及灌浆压力与结束条件等，就必须进行现场灌浆试验。虽然该工程具有的规模较小，但是其灌浆种类却颇多，有坝体堆石固结灌浆.坝基岩石帷幕灌浆.右坝肩坡积土帷幕灌浆，同时设计灌注使用水泥砂浆.水泥粘土浆以及纯水泥浆等浆液，灌浆试验与灌浆施工相互结合分区在各部位进行。由于坝基岩石的帷幕灌浆和右坝肩坡积土层帷幕灌浆具有较成熟的技术，所以只需各自打两个试验孔，然后便可进行钻灌试验。而坝体固结灌浆则需要在偏坝体中部的左侧部位打三个试验孔，第一排打相邻的两个孔，剩下一个孔在第二排与其相邻部位，要求总进尺长度46.5米。使用循环钻灌法，从上而下依顺序分段进行钻灌，分段长度在一到两米之间。
　　首先采用的灌浆材料是原设计中使用的水泥砂浆，由于在孔上部特别是在孔口部位存在较大的孔洞，在灌注浆液的时候不会起压，但在该段灌注时，水泥砂浆具有较好的可灌性以及可控性均。然而在孔的中下部，具有较密实的堆石体，并且孔隙内含有大量的砂砾，水泥砂浆发挥较好的可灌性，因此改变了单独使用水泥砂浆的设计，在其中加入含有粉煤灰的水泥浆进行灌注试验，试验证明其具有较好的可控性以及可灌性。根据试验结果调整了灌浆材料的配比，将适量的粉煤灰加入到浆液。其中粉煤灰的标准为：采用干排细灰（Ⅲ级以上），并且高于水泥的细度，低于8%的烧失量，小于3%的SO3含量，掺入含量在水泥用量30%到100%之间。
四、水库大坝处理防渗加固的措施
　　由于在坝体上游具有体型较单薄的浆砌石重力墙，根据经验可以算得，其不具备达标的抗滑以及抗倾安全系数，并且其断面强度也不符合要求，同时在未设坝基防渗帷幕的情况下，大坝不具有稳定的整体抗滑能力。通过对技术经济的比较，最终确定了两套方案处理大坝加固，分别为：
　　1.固结灌浆处理坝体内重力墙后的干砌毛石，以此增加浆砌石墙断面的尺寸，使墙体更加稳定，墙身强度更大。
　　2.对坝基岩石以及右坝肩坡积土帷幕灌浆，缓解绕坝渗漏，并且减轻坝基渗漏问题，同时使基底扬压力减小，使坝体抗滑更具稳定。
五、干砌石坝进行灌浆的工艺
1.钻孔灌浆法
　　进行坝基帷幕灌浆时，采用一次成孔的钻灌法，并且依照从下而上的顺序进行分段灌注，分段长度宜取五到六米之间。坝肩坡积土层采用循环钻灌法进行灌浆，依照从上而下的顺序进行分段钻灌，宜取的分段长度在两到三米之间。坝体固结灌浆同坝肩坡积土一样使用循环钻灌法进行灌浆，依照自上而下的顺序进行分段钻灌，宜取的分段长度在一到两米之间。钻孔时，在钻杆以及孔口处向内注水，使钻孔保持充水状态，以此确保钻具能够正常工作。
2.灌浆压力
　　浆液扩散能力以及灌浆质量的高低主要受到灌浆压力的影响，如果灌浆压力过大，会使材料的浪费，而且还会抬动坝壳，造成破坏，但是如果灌浆压 力过小，会缩小浆液扩散范围，形成不密实.不连续的结石体。综合了排序.孔序以及孔深等因素，最终设计的灌浆压力在0.05MPa到1.2MPa之间。
3.结束灌浆条件
　　结束灌浆的条件，依照总量控制原则，考虑到毛石堆砌体坝性能，最终明确了单位长度使用的平均干料量，先期孔.段的干料耗量较大，后期孔.段干料耗量较小，并且先期孔段控制结束的主要指标就是干料耗量，而后期孔段控制结束的条件是吸浆量在规定压力下长时间连续小于规定值，并且帷幕灌浆结束的控制条件与后期孔段相一致。
4.安全措施
　　根据灌浆或者压水注入率的标准对升压速度进行严格控制，其使用压力通常低于设计压力。在灌浆过程中，要加强对下游坝壳以及上游墙体的注意观测，如果发现异常情况要随时停止灌浆，以此确保大坝的安全。
六、总结
　　由上文分析可知，本文主要通过对实例的研究，总结出水库大坝灌浆施工的各种技术以及施工过程的各种设计，同时还总结了水库大坝防渗加固处理的措施.工艺等。通过以上的简要分析，我们对水库大坝中灌浆以及防渗加固知识有了明确的认识，虽然分析的并不全面，但是笔者仍希望以上分析能够供相关工作人员借鉴参考。
参考文献
[1] 戴景春，岩溶地区中小型水库工程的钻孔防渗帷幕灌浆处理[J].
[2] 邹成杰, 国内外岩溶地区水库坝址防渗帷幕设计中工程地质问题的综述与分析[J].