浅谈土坝劈裂灌浆技术

【摘 要】劈裂灌浆技术作为中小型水库土坝防渗加固的主要方法之一，具有机理明确、工艺简单合理、能就地取材、投资省见效快等优点。本文首先简要介绍了劈裂灌浆的灌浆技术机理，进而对劈裂灌浆的施工工艺注意事项做以阐述，对灌浆施工中常见现象的原因做了分析，最后介绍了这些现象的现场处理方法。

【关键词】劈裂灌浆；机理；工艺；现象；处理方法

劈裂灌浆作为中小型水库土坝防渗加固的主要方法之一，它是运用坝体应力分布规律，用一定的灌浆压力，将坝体沿坝轴线方向劈裂，同时灌注合适的泥浆，形成铅直连续的防渗泥墙，并堵塞漏洞裂缝或切断软弱层，以提高坝体的防渗能力，同时通过浆、坝互压和湿陷，使坝体内部应力重新分布，提高坝体的稳定性。劈裂灌浆技术在土坝除险加固中具有投资小、见效快、设备和技术简单、操作方便等优点，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，才能达到预期的效果。在此本人对这项技术的施工工艺及灌浆中常见现象原因及处理的方法做以介绍。

劈裂灌浆施工流程为布孔、造孔、制浆、灌浆、综灌封孔。为保证灌浆质量和大坝安全，需注意以下几点：

1、孔位应根据计算及规范要求布置，不得随意改变，否则灌浆难以形成劈裂，而达不到预期效果。

2、孔深保证。钻孔深度应大于隐患深度2～3m。少数水库坝体内夹有石块，会导致难以钻下，应查明原因，换位试打，保证孔的深度。确因坝基岩石原因，难以钻入，及时通知设计人员，协商处理办法。

3、控制浆液稠度和浆液量。应采用量好的计量器具，以时刻掌握并保证浆液的稠度和浆液量，杜绝一次灌浆量很快很大以至坝顶劈开很长很宽而不能闭合的情况出现。

4、严格控制灌浆压力。灌浆压力大小影响坝体劈裂和坝体安全。根据计算的钻孔起裂压力和最大允许灌浆压力，使用压力仪表，通过逐步增加的方式，提高灌浆压力，使大坝慢慢劈裂，并按“内劈外不劈(坝顶表面劈裂也能闭合)”为原则加以控制，杜绝一次劈裂很长及坝顶全线劈开的情况。

5、加强观测。为保证土坝坝体灌浆质量和坝体安全，检验灌浆效果，规范规定在灌浆期间应进行观测，主要包括表面变形、内部应力、渗流、坝移、灌浆压力、裂缝、冒浆及泥浆固结等观测，发现问题要及时处理。这里强调一点，大量泥浆压入坝体，使坝体产生压缩和位移，而坝肩位移最明显，可采用钢筋相对位移计加以观测，一般控制位移在1～2cm范围内，以保证灌浆时坝体安全。

6、做好详细记录。灌浆是一项试验性的施工工艺，也是一项隐蔽工程，做好记录，并分析，才能改进灌浆工艺，增强灌浆效果，提高工作效率，并且能客观反映灌浆质量。

在劈裂灌浆施工中，经常会出现坝体冒浆、裂浆、塌陷和单孔吃浆量过大等现象。对这些现象的产生机理清楚的话，处理它们也就容易多了。产生这些现象的原因及一般处理方法如下：

1.裂缝 在灌浆期间坝面经常出现裂缝。按裂缝的走向，可分为纵向缝和横向缝。纵向缝根据裂缝的成因又分为浆液劈裂缝和湿陷缝两种。劈裂缝一般发生在灌浆后期的灌浆轴线附近，即坝体内部裂缝中的浆液面上升到接近坝顶时产生。在灌浆初期，有时一次灌浆量过大也会产生纵向裂缝。为了保证灌浆的质量，每次灌浆应使裂缝的长度和宽度控制在所规定的范围以内。当裂缝的宽度或长度达到或超过规定的范围时，应立即停止灌浆使裂缝自行闭合。湿裂缝多发生在坝体土碾压质量差的坝段，是由于泥浆析水而引起坝体土湿化变形的结果。这种裂缝较浅，一般深2~3m，缝中没有泥浆。在灌浆施工中，可不予考虑，等灌浆后期再和坝面一起处理，但遇雨季要尽早处理。横裂缝多发生在坝头弧形坝段或坝下埋有刚性建筑物的地方。这些部位小主应力面的方向已经发生了改变，因此当一次灌浆量过大或灌浆压力过高时，就很容易产生斜缝或横向裂缝。防止的方法一般采用加密灌浆孔，增加灌浆次数，严格控制灌浆压力和每次的灌浆量。当出现横向缝或斜缝时，应立即停止该孔的灌浆，处理好裂缝后，改灌相邻孔。

2.冒浆 冒浆分为坝坡冒浆坝顶冒浆孔口冒浆和放水洞内冒浆四种情况。坝坡冒浆多由横向裂缝或动物洞穴与灌浆缝连通，在灌浆压力作用下，泥浆穿透坝体而冒浆。在水上部分，在冒浆的部位，压沙做反滤即可解决冒浆问题；如果冒浆部位在水下，可以灌注稠浆并采用灌停灌的间歇灌浆方法解决，间隔时间一般为2~3天，通常经过一两次间歇灌浆，即可堵住。坝顶冒浆分为灌浆前期冒浆和后期冒浆。前期冒浆，主要是因一次输浆量过大，坝体内裂缝小，一时容纳不下而造成的。处理方法是打开输浆泵的回浆阀门，减少输浆量。灌浆后期坝顶冒浆，说明坝内应经灌饱，灌浆接近尾声，发现冒浆即停灌，改灌别的孔。孔口冒浆主要是由于注浆管与钻孔壁之间的间隙过大而引起。处理的方法是：在孔口挖坑，回填细砂捣实，然后用稀浆冲孔开路，等进浆顺畅后再换浓浆。放水洞内冒浆多发生在砌石放水洞内。由于放水洞侧墙与坝体土结合不好，或存在接触冲刷，有空洞与灌浆缝连通而引起冒浆。常用的处理方法是在冒浆出口用木塞或碎布塞堵后，灌注粘土水泥浆，水泥含量一般为40%左右（粘土占60％），灌浆次数适当增多，灌浆压力适当增大。灌浆结束后，拿去木塞或碎布，进行剔缝后，用高标号水泥砂浆勾缝。

3.串浆 串浆指正在灌浆孔向相邻孔冒浆的现象。多因灌浆工艺不合理所造成。在灌浆后期出现串浆，说明各注浆孔所形成的浆脉已经连通，一个垂直连续的浆体防渗帷幕已经基本形成。在灌浆前期，如果孔距太小，相邻两孔或两序孔灌浆相隔时间太短，都会发生串浆现象。处理的方法是：适当加大灌浆孔距，相邻两孔或两序孔的灌浆间隔时间适当放长，单孔每次灌浆量适当减少。

4.塌坑 塌坑多发生在施工质量特别差的坝段。在灌浆前坝体内部就存在裂缝或空洞，浆液进入这些裂缝或空洞后，由于浆液的析水引起上部土体的塌陷而造成塌坑。处理方法是：先将塌坑中积水抽出，如果塌坑较深，可以分次灌注稠浆，直至灌到接近坝顶，待泥浆凝固后，回填粘土夯实。

5.单孔吃浆量过大 单孔吃浆量过大，往往是由于灌浆工艺不当所致，有时也因放水洞侧墙与土体存在接触淘刷，形成空洞所引起。前者多发生在疏松坝体的河槽段。在这些部位，往往小主应力偏低，甚至出现横向受拉，存在纵向裂缝。在灌浆时，这些地方极易被泥浆劈裂，并且长期不起压或出现负压。如果不采取控制措施，势必造成单孔吃浆量大，促使两坝肩向外移动，影响相邻两孔的吃浆量。处理的方法是：前者应有计划的提升注浆管；而后者的处理方法与放水洞冒浆处理方法相同。

6.缩孔卡钻 缩孔卡钻的原因多是由于坝体土含水量过高，孔壁不能自立所造成。处理方法是：浅孔出现抱钻，可用倒链或打倒锤的办法拔出。深孔抱钻，钻具不易拔出，应以预防为主，具体处理方法是：将大钻头改为钻杆钻头，钻杆采用内套丝的直径42mm钻杆，避免了钻杆接头与钻头的起拔阻力；如果是采用锤击造孔，可采用活钻头或离合钻头，以钻杆做注浆管，待坝体被劈开后再拔出钻杆下注浆管，如出现缩孔注浆管下不去时，可以采取边灌边下注浆管的方法。

对于在坝体劈裂灌浆中出现的问题，只要认真分析原因，采取正确适当的处理措施，劈裂灌浆都会得到比较好的效果。

参考文献

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[2] 白永年 关德斌等编著 土坝坝体劈裂灌浆技术. 水利电力出版社，1987.

[3] 汪桂钦 劈裂灌浆在水库除险加固工程中的应用. 中国科技信息.2010

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