淺談丁寮水庫(kù)土壩滲漏灌漿補(bǔ)強(qiáng)及處理及應(yīng)用

1、.淺談丁寮水庫(kù)土壩滲漏灌漿補(bǔ)強(qiáng)的處理及應(yīng)用水利水電工程師 林百彰摘要:水庫(kù)土壩被白蟻掏空壩體是南方一些中小水庫(kù)經(jīng)常遇到的問(wèn)題采用“復(fù)合人工膜”防治辦法效果不理想,而采用填充式灌漿的方法進(jìn)行處理,可有效的堵塞白蟻掏洞造成的漏水通道,解決蓄水難題。本文闡述水庫(kù)均質(zhì)土壩灌漿補(bǔ)強(qiáng)的重要性，尤其對(duì)一些質(zhì)量差，經(jīng)常發(fā)生濕坡，滲漏的“三自帶”大壩工程，有一定的借鑒作用。該文主要討論土壩應(yīng)該如何處理和解決對(duì)濕坡、滲漏的問(wèn)題，分析灌漿的原理、方案、步驟。討論灌漿在實(shí)際施工中的應(yīng)用。一、前言建于五十年代的?。ㄒ唬┬退畮?kù)，其大壩大多為均質(zhì)土壩。由于當(dāng)時(shí)主要是靠人力夯筑而成，民工“三自帶”，又由于大壩在施工過(guò)程中，管

2、理上、設(shè)備上、資金上等不足原因，在這種條件下建起來(lái)的土壩，其質(zhì)量較差。因此，在蓄水運(yùn)行中，蓄水效能得不到全部發(fā)揮，且出現(xiàn)了較為嚴(yán)重的滲漏和濕坡現(xiàn)象，而且滲出的水流經(jīng)常帶有白蟻，這些現(xiàn)象都表明了大壩的安全運(yùn)行受到了嚴(yán)重的威脅。“千里金堤，潰于蟻穴”。濕坡、滲漏、蟻穴是堤壩大問(wèn)題！如何處理和解決這一問(wèn)題？通過(guò)分析討論：對(duì)大壩進(jìn)行灌漿補(bǔ)強(qiáng)加固是有效的方案，下面就以丁寮水庫(kù)大壩灌漿方案為例作討論。二、工程概況丁寮水庫(kù)位于福建省詔安縣金星鄉(xiāng)丁寮村，均勻土質(zhì)壩，壩頂高程： 42.5米、壩長(zhǎng)：380米 、 壩高：17.5米、集雨面積4.0平方公里，正常蓄水位34.20米，相應(yīng)庫(kù)容127萬(wàn)m3，灌溉面積6.7

3、萬(wàn)畝，屬?。ㄒ唬┬退畮?kù)，其對(duì)下游金星鄉(xiāng)的六大鄉(xiāng)村的自來(lái)水“人飲工程”生活用水，對(duì)下游農(nóng)田及工廠(chǎng)用水等都起著舉足輕重的作用，尤其在旱季，作用更明顯，在汛期對(duì)下游的洪水亦起著一定的調(diào)節(jié)作用。三、工程存在的問(wèn)題及原因分析經(jīng)勘測(cè)，即達(dá)到正常水位，高程在34.20m時(shí)，背水坡左側(cè)及放水涵洞高程：272829M之間周?chē)嗵幱袊?yán)重濕坡、浸坡現(xiàn)象，壩身在平臺(tái)處濕坡嚴(yán)重，如果水位達(dá)到溢洪時(shí)，其滲漏和濕坡就更嚴(yán)重。經(jīng)過(guò)分析，壩體土質(zhì)含沙量較高，碾壓不密實(shí)，蟻害較重，因此在高水位時(shí)引起大面積濕坡，發(fā)生滲水現(xiàn)象，另一存在原因更不可忽視，就是白蟻蟻巢，壩體被蟻巢掏空，而且位置十分隱蔽，往往不易被發(fā)現(xiàn)到，發(fā)現(xiàn)時(shí)，工程已遭

4、到不同程度的破壞，輕則泄漏，滑坡跌窩，重則決壩、垮壩，因此在灌漿時(shí)也應(yīng)把防治白蟻滅蟻?zhàn)鳛橹攸c(diǎn)之一。（附圖1如下：手冊(cè)）四、加強(qiáng)方案選定方案比較通過(guò)對(duì)丁寮水庫(kù)背水坡濕坡及小股滲流，帶有白蟻的原因分析，初擬三個(gè)加固方案，進(jìn)行分析比較。1、土工膜防滲處理<>白蟻危害及其前期處理年，白蟻防治技術(shù)人員在該庫(kù)挖土棲白蟻巢窩。年夏季普查發(fā)現(xiàn)大壩背水坡左側(cè)及壩中部有處明流滲漏，滲漏流量隨著庫(kù)水位抬高而增大，當(dāng)時(shí)壩體采取了埋藥、誘殺等措施。年在大壩背水坡樁號(hào)、高程28.5處發(fā)現(xiàn)蟻洞跌窩深約，直徑09。鑒于該庫(kù)滲漏嚴(yán)重，在當(dāng)年除險(xiǎn)加固工程中應(yīng)用“復(fù)合土工膜”防滲試驗(yàn)，將迎水坡基面整平，采取大面積鋪膜止

5、漏措施，當(dāng)時(shí)取得了較好的止漏效果。<>水庫(kù)發(fā)生管涌及搶護(hù)過(guò)程該水庫(kù)用“復(fù)合土工膜”在迎水坡切斷了白蟻取水通道，破壞了白蟻活動(dòng)正常規(guī)律。天氣越是干旱，白蟻越是順著塑膜層四處掏洞尋找水源，年久禍成，將塑膜層底部泥土掏空形成空洞。1995年月日雨后，該庫(kù)管理員發(fā)現(xiàn)迎水坡樁號(hào)、高程27.5處塌陷。當(dāng)時(shí)庫(kù)水位較低，在修復(fù)中發(fā)現(xiàn)坑內(nèi)有較多白蟻活動(dòng)，翻起浮土，用竹棍錐探“復(fù)合土工膜”底部，泥土已被白蟻掏空，出現(xiàn)跌窩現(xiàn)象。當(dāng)時(shí)在該處采用農(nóng)藥拌和毒土筑層夯實(shí)。同年月日時(shí)當(dāng)庫(kù)水位上升至34.2時(shí)，樁號(hào)、高程27.5處發(fā)生渾水管涌。在緊急關(guān)頭，金星鄉(xiāng)迅速調(diào)集余人投入搶險(xiǎn)，通過(guò)降低水位，搶筑堤壩，控制了險(xiǎn)

6、情。<>險(xiǎn)情遺留后患一是樁號(hào)2、高程27處，迎水坡下陷、深3，向下游漏水。二是在樁號(hào)370、高程285處，發(fā)現(xiàn)壩基山體漏孔，順漏水洞追挖已挖出個(gè)副巢空腔，直徑，用潛水泵向該洞灌白灰水，分鐘后發(fā)現(xiàn)從壩外自然山坡漏水洞溢出。分鐘后又有從原管涌洞溢出，上述情況說(shuō)明，自然山體漏洞與管涌洞屬蟻洞串連。三是外壩肩樁號(hào)，高程3050，雨后發(fā)生坍塌，直徑，深。四是勘探發(fā)現(xiàn)樁號(hào)1213、高程272031.50 m壩體出現(xiàn)縱向溶洞，長(zhǎng)26。放水涵洞由于采用水泥管年久，上面周?chē)鷫误w也滲漏及濕坡嚴(yán)重。由于丁寮水庫(kù)為均質(zhì)土壩，若采用土工膜進(jìn)行上游壩坡防滲處理，需將庫(kù)水位放干，從壩底開(kāi)始鋪設(shè)，土工膜至壩頂（或

7、設(shè)計(jì)水位）不僅土工膜面積大，工程造價(jià)高，而且將影響灌溉效益，工業(yè)用水效益及自來(lái)水“人飲工程”經(jīng)濟(jì)效益，也影響到居民的正常用水生活秩序，且工程加固造價(jià)較高。2劈裂灌漿防滲處理選用此法處理，沿壩軸線(xiàn)布孔，可取得一定效果，但在左右岸的濕坡現(xiàn)象嚴(yán)重，經(jīng)過(guò)分析，此方法灌漿效果一般。3.充填灌漿防滲處理選擇適當(dāng)?shù)目拙?、排距，進(jìn)行鉆孔、灌漿，也可達(dá)到補(bǔ)強(qiáng)防滲的目的，工程造價(jià)較低。第一方案的主要優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：施工工藝簡(jiǎn)單，施工設(shè)備少，工程進(jìn)度快，效果顯著。缺點(diǎn)：需將庫(kù)水位放干，影響工程效益，工程造價(jià)偏高。第二方案的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：施工工藝較簡(jiǎn)單、防滲效果好，工程造價(jià)低。缺點(diǎn):灌漿的壓力較大,對(duì)壩體產(chǎn)生劈裂,造成壩體

8、的應(yīng)力分布不均勻，特別是岸坡段和彎曲應(yīng)力分布復(fù)雜,難于控制劈裂方向,岸坡段的防滲效果難于控制。有的蟻巢窩點(diǎn)不能有效殺滅。第三方案的主要優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：施工工藝到位，技術(shù)成熟，有成功的經(jīng)驗(yàn)。灌漿壓力小，一般不對(duì)壩體產(chǎn)生劈裂，故而施工較安全。缺點(diǎn)：由于孔距較密，灌漿工程量較大，工程造價(jià)比第二方案略高。方案的選定綜上所述三個(gè)方案比較,從工程造價(jià)施工工藝難易和防滲效果等幾個(gè)方面的比較后,認(rèn)為采用充填式灌漿及劈裂灌漿防滲處理二種方法結(jié)合較合適,工程造價(jià)較低,效果較好。劈裂灌漿為輔助，沿壩軸線(xiàn)設(shè)兩道灌漿帷幕，具體設(shè)計(jì)、施工如下：五、具體灌漿防滲設(shè)計(jì)一.劈裂灌漿防滲設(shè)計(jì)一灌漿止漏工程措施針對(duì)上述情況，擬對(duì)險(xiǎn)情

9、處理實(shí)行帷幕灌漿。帷幕灌漿是不開(kāi)挖處理土壩滲浸和內(nèi)部隱患的一種措施，利用壓力漿液，通過(guò)管道注入洞孔及縫隙中，漿液在壓力作用下析水后密實(shí)，以達(dá)到恢復(fù)壩體整體性和防滲的目的。藥 物灌漿殺蟻藥物選擇農(nóng)用蟲(chóng)百殺，該產(chǎn)品是一種大環(huán)內(nèi)酯抗生素類(lèi)，性狀為淡黃色或棕褐色液體，易溶于水，可配制成任意倍數(shù)的均勻乳液。工程措施孔位布置壩體采用劈裂灌漿技術(shù)，沿壩軸線(xiàn)設(shè)兩道劈裂灌漿帷幕，孔位呈梅花形錯(cuò)位布置，孔距，孔深7-8m、壩體、基礎(chǔ)，終孔高程26.00。漿液配比選擇水泥、黏土混合液，控制帷幕體滲透系數(shù)在以下。拌液土料選取粉質(zhì)黏土或粉質(zhì)壤土，黏粒含量為，粉粒含量為，遇水后可迅速崩解分散，吸水膨脹，具有一定的穩(wěn)定性和

10、黏結(jié)力。漿液稠度：土與水泥重量比為水和干料重量比為之間，漿液比藥為，拌制好的泥漿其容重為。漿液用鐵紗網(wǎng)布過(guò)濾干凈以免渣物進(jìn)入壓漿機(jī)內(nèi)發(fā)生故障影響出漿效果。灌漿壓力與灌漿稠度的控制灌漿壓力與漿液稠度的操作控制是保證工程施工質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。采用型水泥砂漿泵出漿管直徑，由灌漿塔經(jīng)高壓輸送管注入灌漿點(diǎn)。一是中小型水庫(kù)大壩碾壓不密實(shí)，其容重較小，漿液壓力不宜過(guò)高，正常灌漿壓力需均勻，首先不要過(guò)猛，應(yīng)保持在每秒，隨后逐漸加大，最大灌漿壓力不宜超過(guò)每秒。二是對(duì)樁號(hào)壩基孔洞采取自下而上分段灌法先栓塞定噴基礎(chǔ)，次灌壩體，先用稀泥漿沖刷孔洞、縫壁后，不加壓灌注，然后逐步加大濃度，加壓至稠度全壓力灌注為止。三是對(duì)樁

11、號(hào)透水途徑較長(zhǎng)的空洞先用漿液低壓灌注，按單位吸漿量控制操作，根據(jù)吃漿進(jìn)展，逐步變換漿液稠度全壓力灌注為止。四是對(duì)樁號(hào)透水性強(qiáng)的孔段，吃漿量大，低壓濃灌，適時(shí)調(diào)整漿液稠度。待原管涌洞及山坡漏水洞均有泥漿溢出，河岸溢漿最遠(yuǎn)點(diǎn)離壩外處采用棉絮填塞冒漿孔或用黏土料回填夯實(shí)后，再進(jìn)行外堵慢灌。漿液由低往高處依次慢灌，使壩體大小縫隙既能灌飽，又不浪費(fèi)。五是對(duì)樁號(hào)串漿洞，即一孔灌漿、異孔冒漿的現(xiàn)象，可將串漿孔堵塞后繼續(xù)灌漿，若灌漿孔與串漿孔之間劈開(kāi)裂縫，可夯實(shí)裂縫后多次少量重復(fù)灌漿。二、效果分析年月，他們?cè)诠酀{后的漏水洞挖開(kāi)檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)洞內(nèi)泥漿凝固體飽滿(mǎn)固結(jié)，而且隨洞形走樣粗大凝固體與洞壁土層膠凝形成整體，不

12、張開(kāi)，無(wú)空隙，無(wú)滲浸。據(jù)近幾年觀(guān)察，該水庫(kù)經(jīng)受高水位運(yùn)行檢驗(yàn)再未發(fā)現(xiàn)滲漏現(xiàn)象，有效地解決了大壩安全問(wèn)題。根據(jù)該庫(kù)止漏效果分析，該方法具有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：用蟲(chóng)百殺乳劑拌水泥漿液滲透土層，對(duì)白蟻殺傷率高，壩體未發(fā)現(xiàn)白蟻活動(dòng)跡象，是灌漿殺蟻的理想藥物。土壩防滲采取帷幕灌漿施工簡(jiǎn)便、安全可靠，可節(jié)約投資，提高防滲性能。劈裂灌漿技術(shù)只要能做到科學(xué)地設(shè)計(jì)和施工，可以解決壩后出現(xiàn)的散浸、滲漏、管洞流土等隱患，滿(mǎn)足抗?jié)B穩(wěn)定的要求。三、灌漿中應(yīng)注意的事項(xiàng)對(duì)于開(kāi)裂現(xiàn)象的處理由于泥漿的壓力作用，會(huì)使裂縫延伸。如壩面看不見(jiàn)的裂縫，在灌漿過(guò)程中往往會(huì)出現(xiàn)裂縫，可組織人力沿裂縫做阻漿蓋，使泥漿不會(huì)冒出來(lái)。對(duì)冒漿的處理無(wú)論在

13、什么部位發(fā)現(xiàn)冒漿，都要暫時(shí)停止灌漿。如果在壩頂或壩坡冒漿，用亂棉絮阻塞，出現(xiàn)臃腫狀可在冒漿處開(kāi)挖回填夯實(shí)后再灌。在涵洞內(nèi)發(fā)現(xiàn)冒漿時(shí)，如果可以進(jìn)入，用亂棉絮堵塞再灌。假若不能進(jìn)入可采取高濃縮漿堵塞，待凝固后再繼續(xù)灌漿。如果在深水中出現(xiàn)冒漿，因?yàn)椴荒芏氯?，?yīng)待已灌泥漿初凝后改灌濃度大的泥漿。對(duì)壩坡隆起和塌陷的處理如發(fā)現(xiàn)壩坡有隆起現(xiàn)象，很可能是因?yàn)楣酀{而引起的壩坡滑動(dòng)，應(yīng)立即停止灌漿，由有關(guān)技術(shù)人員研究隆起的原因，在確認(rèn)壩坡穩(wěn)定時(shí)，才可繼續(xù)灌漿。灌漿中發(fā)現(xiàn)有塌陷現(xiàn)象時(shí)，也應(yīng)停止灌漿，待查明原因，填土夯實(shí)后再進(jìn)行灌漿。二.充填式灌漿設(shè)計(jì)根據(jù)選定的方案：采用充填式灌漿對(duì)大壩滲漏濕坡進(jìn)行處理。本設(shè)計(jì)根據(jù)土

14、壩壩體灌漿技術(shù)規(guī)范及原省水利水電廳、水利管理局編印堤壩灌漿技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)。灌漿工藝、 布孔.造孔具體布孔：在具體情況具體分析，視情況而定，但一般按一固定規(guī)則布孔，我們采用馬格公式計(jì)算灌漿擴(kuò)散半徑為1.85m，進(jìn)行布孔，沿壩軸線(xiàn)從左岸向右岸布設(shè)兩排灌漿孔，前后排灌漿之間按三角形布設(shè)。即排距為1米，孔距為3米，各孔深度達(dá)到滲漏層以下2米。鉆孔灌漿順序的施工原則，采用逐漸加密法，孔距由稀至密，逐漸加密至設(shè)計(jì)孔距，分三序鉆孔灌漿。該水庫(kù)土壩為心墻壩，對(duì)壩體采取充填式灌漿，壩體中間灌漿孔設(shè)在原壩頂中央，與壩基帷幕灌漿在同一橫斷面上，第一序孔孔距為4m，第二序孔孔距為2m，第三序孔孔距為1m。壩體灌漿和基礎(chǔ)

15、帷幕灌漿相結(jié)合，先對(duì)壩體的第一、二序孔進(jìn)行灌漿，壩體灌漿和基礎(chǔ)帷幕灌漿相重合處 即壩體第三序孔，先進(jìn)行帷幕灌漿，再進(jìn)行壩體灌漿。第二排也分為三序進(jìn)行，但孔位應(yīng)與第一排保持鉛直，最大偏差不得大于孔深的2%。（附圖2） 壩體灌漿孔為三排，梅花形布置，排距1.0m，孔距1.0m，鉆機(jī)干法造孔，孔徑70mm，鉆至壩基巖。灌漿材 料采用粘土漿。其組成成分粘粒：粉粒：砂粒為4：5：1，漿液濃度應(yīng)稀后濃，具體數(shù)值由試驗(yàn)確定。灌漿采用分段灌注法，由下至上，下套管分段灌注，段長(zhǎng)5m。灌漿時(shí)先灌上游一排孔，再灌下游一排孔， 最后灌中間一排孔。造孔灌漿分三序施工，第一序孔距4m，第二序孔距2m，第三序孔距1m，造一

16、序孔，灌 一序孔，灌完一序孔，再灌下一序孔。在灌漿中，應(yīng)對(duì)第一序孔輪灌，采用少灌多復(fù)的方法，每米孔深每次灌漿量應(yīng)控制在0.30.5m3，每孔灌漿次數(shù)6次，每次間隔5天。施工單位在灌漿過(guò)程中應(yīng)作好灌漿記錄。灌漿壓力：灌漿壓力應(yīng)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定，孔口壓力控制在50KPa以?xún)?nèi)，在施工過(guò)程中根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整確 定，灌至大壩上半部分壓力應(yīng)減少。灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)：在規(guī)定的壓力下，注入漿液升至孔口，經(jīng)連續(xù)復(fù)灌3次不再吃漿，即可結(jié)束灌漿。 壩體灌漿在老涵管兩側(cè)5m范圍內(nèi)，第一段灌漿采取少灌多復(fù)的方法，使涵管外壁與土體間的滲漏通道充填密實(shí)，每孔灌漿次數(shù)6次，每次間隔5天。2、灌漿壓力（注：在堆石棱臺(tái)體上水平距高程1

17、0m左右不要布孔，以防止阻塞排水棱體或抬高浸潤(rùn)淺。根據(jù)土壩壩體技術(shù)規(guī)范規(guī)定，充填灌漿的灌漿壓力控制在4.9104Pa即0.5公斤/厘米2，瞬時(shí)壓力控制在9.8104Pa，即1.0公斤/厘米2，灌漿機(jī)和孔口必須安裝壓力表，做好灌漿記錄，重要孔還必須繪制過(guò)程線(xiàn)。3、灌漿材料的配制為使?jié){液在孔內(nèi)有足夠的流動(dòng)性，在凝固時(shí)，體積收縮小，固結(jié)快等要求，根據(jù)當(dāng)?shù)氐娜〔臈l件選用黃粘土為灌漿材料。選用黃粘土的物理特性指標(biāo)為粘粒含量在20-45%，粉粒含量40-50%，砂粒含量在10%，一般塑性指數(shù)為10-25%，漿液的比重一般，控制在1.2-1.4g/cm3先稀后濃，采用分程灌注，由下而上，段長(zhǎng)可分為5-10m

18、，灌漿中如遇到吃漿量較大的孔可采用較濃的漿，必要時(shí)可摻入10%-30%的水泥加快漿液固結(jié)。由于大壩有白蟻害，在漿液中加入適量的藥物（100公斤泥漿加入0.5公斤6%的丙體可濕666粉或0.5公斤柴油），如遇到某處蟻路較多，要注意先灌上方的蟻路后灌下方的蟻路。4、封孔按設(shè)計(jì)的壓力值，在完全不吃漿的時(shí)間延續(xù)0.5-1小時(shí)就可結(jié)束灌漿，經(jīng)復(fù)灌不吃漿即可封孔。封孔方法：當(dāng)壩體灌漿基本結(jié)束后，孔內(nèi)泥漿不再流動(dòng)時(shí)，可將0.5 m漿液取出，用直徑2-3CM含水量適中的粘土球充填灌漿孔，分層回填搗實(shí)，要求比壩面高些即可。封孔方法 用泥球封孔法。施工單位灌漿結(jié)束后，應(yīng)進(jìn)行質(zhì)量檢查，并提出質(zhì)量檢查報(bào)告。封孔是最后一道工序，也是重要的。我們?cè)诠酀{過(guò)程中可能有一些問(wèn)題出現(xiàn)，下面再作討論，例如：在灌漿過(guò)程中可能出現(xiàn)壩面開(kāi)裂，鉆孔（或鄰孔）串漿，壩坡隆起和塌陷等現(xiàn)象，發(fā)生這些現(xiàn)象說(shuō)明大壩本身是存在問(wèn)題的，如：被搗空、蟻巢，或壓實(shí)度不強(qiáng)或開(kāi)裂等，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，出現(xiàn)這些情況應(yīng)及時(shí)處理。1、壩頂開(kāi)裂由于壩頂軸線(xiàn)附近的垂直面是主應(yīng)力面，因此在壩頂鉆孔灌漿，普遍存在開(kāi)裂現(xiàn)象，有時(shí)灌漿壓力較小也會(huì)引起開(kāi)裂。處理方法：停止灌漿，開(kāi)挖回填作阻漿蓋一般沿縫開(kāi)挖深度為0.5m，寬度0.3 m，利用鮮土回填搗實(shí)后繼續(xù)灌漿。、 冒漿在灌漿過(guò)程中，也會(huì)發(fā)生壩坡冒漿現(xiàn)象，若發(fā)現(xiàn)冒漿現(xiàn)象必須停