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第4期(2月下总第90期)
洪忠景,莫焕求
(广东省水利水电第三工程局,广东 东莞 523710)
【摘  要】文章重要简介了劈裂灌浆的加固原理及其在秋风岭水库主坝加固工程中的施工过程和质量控制。
【核心词】劈裂灌浆;加固原理;措施
【中图分类号】                    【文献标记码】A  
【文章编号】1008-1151()04-0009-02
     一、劈裂灌浆的加固原理和特点
堤体劈裂灌浆的理论基本是水力劈裂原理,即向土体内的孔内压水或灌浆时,作用在孔壁上的径向压力引起孔的扩张,使孔壁土体受劈裂挤应力,而当这些应力超过土体的抗拉强度时,就会在土体内产生某些裂缝,这种裂缝的产生过程称之为水力劈裂。
水利上的堤坝是人工堆筑成的长条形土料建筑物,为梯形断面,由于受多种自然因素的影响,常浮现某些不稳定现象。如果向不稳定的堤段造孔并向堤体孔内压注浆液,加上浆液自重因素,使堤体沿轴线方向形成一道或数道粘土帷幕,则可达到消险固堤的作用。这种施工过程我们称之为劈裂灌浆。
劈裂式灌浆技术在土坝坝体除险加固中具有投资小、见效快、设备和技术简朴、操作以便等长处,已经被广泛地运用。但在具体操作中应注意施工工艺,保证灌浆的质量,才干达到预期的效果。
二、工程简介
秋风岭水库位于广东省潮阳市西南部的两英镇境内,距市区36公里,,属练江支流的秋风水系。,总库容6903万m3。水库兼顾防洪、灌溉、供水、发电等效益,是潮阳市库容最大的一宗水库。
秋风岭水库主坝总长为1650米,为广东省最长的大坝之一,坝体平均高度约20米。坝体建于20世纪50年代末期,重要依托人工挑土筑坝,因此施工质量存在一定的问题,且通过近年的水压作用,坝体部分已浮现险情,渗水现象较严重,对坝体的加固已刻不容缓。
,采用单排布孔,,劈裂灌浆孔施工轴线为平行于坝顶轴线,。劈裂灌浆形成的墙体与高喷防渗墙相连接。
水库重要挡水建筑物为均质土坝,,,坝顶长1650m,根据地层地质资料,从上而下为:
第一,人工回填土,为花岗岩风化土,局部为岩脉风化粘性土及粉质粘土。主坝上部10m段渗入性较强,中下部土质较密实,渗入性较弱。
第二,花岗岩全风化土,透水性较弱。
第三,强风化花岗岩,透水性中档,局部破碎带透水性强。
三、施工措施
(一)劈裂灌浆孔施工平面布置
施工孔平面布置如下图所示:(空白孔为Ⅰ序孔,阴影孔为Ⅱ序孔)
图1灌浆孔平面布置图
(二)劈裂灌浆的重要施工设备
表1重要施工设备的名称、规格型号、数量
     (三)劈裂灌浆注浆实验
根据设计规定和本劈裂灌浆防渗工程有代表性地质的地层,进行实验。开挖检查以便直接观测状况,测定灌浆厚度。有关技术规定分别参照《水利水电工程钻孔实验规程》执行。根据实验拟定起初劈裂压力P、裂缝扩展压力Pc、最大控制注浆压力Pmin、注浆量Q等,以指引本工程整个过程的施工。
(四)劈裂灌浆施工重要技术参数
、布孔、段高
注浆深度:为坝体清基线以上人工填土部分。
布孔:采用单排布孔,,分二序施工。
段高:为全孔一次灌注法。
选用红粘土浆,。
(五)劈裂灌浆施工
劈裂灌浆施工采用“坝体分段,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。
开挖沟槽→钻孔→制浆→灌浆→终灌→封孔
劈裂灌浆施工采用XY-100型钻机2台套造孔,YSB-250/120型调速注浆泵2台套,分两序施工,先进行Ⅰ序孔施工,再进行Ⅱ序孔施工。材料采用粘土浆,。
(六)施工要点
:
(1)钻孔采用回转钻机钻进,泥浆护壁;钻孔孔径φ89mm。
(2)钻孔开孔位置与设计位置偏差不得不小于50mm。
(3)钻孔施工时应采用避免孔斜的措施,并应按设计规定测量孔斜。%。
  (4)~。
(5)选定部分一序孔作为向导孔,采用芯样、划分层位,其深度应不小于墙体深度,间距不适宜不小于20m。钻进时应具体记录孔位、孔深、地层变化和漏浆、掉钻等特殊状况。
(6)孔口管埋设:注浆钻孔时埋设孔口管,以避免孔口塌落及孔口返浆,使坝的顶部注浆压力由孔口管承当,以避免地层表面劈裂,使灌注浆液在地层内始终处在封闭状态,因而可施加较大的注浆压力,促使浆液析水固结;当孔口压力消失后,地层所产生的回弹压力较大,有助于提高浆液的固结速率和浆体固结的密实度。在黏性土地层注浆压力不大的状况下,直接将孔口管打入地层3~5m,运用黏性土的黏结力来避免冒浆及平衡注浆顶托力;在松散无黏性地层或注浆压力较大的状况下,应在孔口预先挖2m左右深的坑,将孔口管下入3~5m后,在管周边回填黏性土并夯压密实,必要时可回填塑性混凝土。
。采用搅拌机湿法制浆,随时测定泥浆密度,控制达到设计规定,。开始采用稀浆灌注,待坝体被劈裂后,改用浓浆。
。施灌原则是“稀浆开始,浓浆灌注,分序施灌,先疏后密,少灌多复,控制浆量”,~。启动灌浆泵泥浆由射管喷出。浆液劈裂坝体始于注管底部,沿小主应力作用面,逐渐向上发展。孔底注浆可施加较大压力,使坝体内部劈开,把较多的泥浆压入坝体,产生挤压变形,待停灌后,坝体产生回弹,有助于提高坝体和浆脉的密度。全孔灌注,浆液从注浆管底部涌出,自下而上、从压力大处向压力小处、从坝体质量好部分向质量差部分、从已充填部分向未充填的部分、从裂缝中间向边沿流动和充填。规定每次灌浆后,要提一提注浆管,以免孔底堵塞和孔口冒浆。灌1~2次后,可提管1~2m。
。经反复轮注后,浆体帷幕厚度须达到设计原则20cm。如持续3次不再吃浆或坝顶持续3次冒浆即可终灌,直观上要以饱、满、实为度。
。在终灌后,先将注浆管插入孔底,再注入浓浆将稀浆或清水置换掉,直至浓浆(∶1以上的浓浆)填满全孔为止,待浆液折水沉淀后,再进行第二次封填,直至钻孔封满为止。
。按设计规定沿坝轴线方向每隔20m设一观测标点,每级至少分别在坝顶上、下游坝肩处各设一种观测标点,标点用砼桩或木桩做成。灌浆施工前应对布设的各桩垂直位移点观测2次,灌浆期每班观测1~2次,坝面浮现裂缝时,应增长观测次数,灌浆间歇期每2天观测1次。灌浆期间坝顶上下游坝肩处横向水平位移每次不得不小于25mm。
。注浆过程中,有时会遇到冒浆、串浆等某些特殊状况,对这些状况的解决往往需采用某些特殊的措施。分述如下:
(1)冒浆:对孔口冒浆可采用重新回填黏土或在黏土中掺入少量水泥的措施,封堵套管外壁与孔壁之间间隙。对孔口以外部分的冒浆,可采用限流、限压及嵌缝的措施解决,如该法解决无效,则应停注待浆液凝结后再进行复注。
(2)串浆:在注浆过程中,若浮现相邻两孔或隔孔冒浆,这表白堤坝地基已经劈裂,串浆两孔之间浆脉已经沟通。解决这种现象,一是将冒浆孔用止浆塞堵上,然后在注浆孔再继续注浆,另一种是将注浆孔与冒浆孔并联,同步进行灌注。
(3)隆起:注浆期地层隆起,一是由于注浆时产生水平劈裂,在注浆压力作用下,对地层产生抬动。在这种状况下,应采用限压措施或在保持注浆压力的前提下,控制注入量。二是由于在注浆压力作用下,对湿陷性大的土体产生挤压变形,而导致局部隆起。这时,则应减少注浆压力或调节施工方案。总之,注浆中地层的隆起是应尽量避免的,若发生,则应找出因素,采用相应的解决措施后,再继续注浆,以免对土坝质量导致不良影响。
(4)吸浆量过大:一种状况是注浆土体过于疏松,在注浆压力作用下,随着着浮现较大的压缩变形,使裂缝加宽,吸浆量增大。这时,随着注浆量的增长,压力将逐渐上升,应继续灌注到压力上升至设计压力或反复灌注到地层不吸浆为止。另一种状况是地层存在掏刷形成的空洞,这时应始终灌注到空洞填满为止。
四、效果评价
劈裂灌浆完毕后来,通过一段时间,等粘土浆完全析水固结后,随机对灌浆的部位进行开挖,检查粘土墙的生成质量。经现场开挖检查,在坝体沿坝轴线方向形成数道粘土帷幕,宽度为10mm~50mm,浆脉合计厚度100mm(见图2)。
                      
图2劈裂灌浆探槽开挖平面图
在理论上,坝体沿坝轴线方向存在粘土帷幕,能使坝体的浸润线骤然减少,有效地减少了水向背水坡脚的渗水,同步也提高了坝体的稳定性;从灌浆施工完全结束后,主坝坝后坡脚渗水严重的状况已经得到了明显的改善。
(英文版)