浆砌石坝体治漏加固技术问题研究

【摘要】砌石坝工程在世界上历史悠久，是重要的坝型之一，数量较多，我国是世界上建造最多的国家，据统计坝高15m以上的达2000余座。这些工程在防洪、发电、灌溉、供水、旅游等方面发挥了巨大作用。但是由于设计、施工或老化、退化等原因，有些砌石坝出现坝基、坝体和接触带漏水，致使工程效益下降，危及工程安全。

【关键词】浆砌石坝;漏水;灌浆

1.漏水成因

浆砌石坝蓄水后，坝下游面、坝后基岩及坝头接合部位有湿润冒汗的地方称为渗水，这是一种较普遍的现象。若渗水发展成为管涌或股水成流则称为漏水，漏水较严重的坝一般都有较多的出逸点，且水量较大。漏水的主要原因有以下几点：

1.1坝体局部裂缝、断裂或坝面勾缝脱落引起漏水。

1.2坝体无防渗墙或施工质量差引起漏水。

1.3清基不彻底或坝体与坝基结合不好，造成接触带渗漏和坝头绕渗。

1.4坝址基岩破碎、裂隙发育或灰岩地层造成坝基漏水。

1.5由于坝体长期受冻融、冲蚀、溶蚀和潜蚀作用引起漏水。

2.灌浆治漏加固技术

2.1灌浆前的勘探与试验

为准确地确定各种灌浆参数，保证质量，首先要进行勘探和试验。

2.1.1坝体和坝基勘探

目的是查清坝体和坝基的现状，为设计和施工提供依据。首先在典型漏水部位进行钻孔勘探，查明坝内部的石质、胶结材料密实程度，有无空洞及基岩结构情况等。

2.1.2压力抬动试验

目的是查明坝基、坝体的承压情况，以确定灌浆压力。在不破坏原结构的条件下，有效地将浆液压入坝体内部、基岩裂缝、砂砾石层中，以保证灌浆效果。

2.1.3压水试验

目的是为帷幕及固结灌浆设计提供准确的数据，并指导施工，保证效果。选择坝体或坝基典型部位，按照《水利水电工程钻孔压水试验规程》进行工作，试验压力采用设计灌浆压力，根据试验结果、单位吸水量（ω）值的大小，确定浆液浓度、吃浆量大小。ω值越大，吃浆量就越大，浆液就要适当变浓。

2.1.4灌浆试验

目的是解决帷幕灌浆和固结灌浆的影响半径、浆液浓度及其它参数等，为布孔和灌浆设计提供依据。

2.2设备及材料选择

2.2.1造孔设备

①帷幕灌浆垂直造孔采用回转式液压钻机，如钻孔浅时，也可采用风钻造孔。②坝上下游固结灌浆（即前堵、后追踪灌浆）造水平孔或斜孔，使用风钻或采用7655型汽钻机造孔。

2.2.2灌浆设备

有搅拌机、多缸活塞式灌浆机、承压输浆胶管、注浆管、胶塞、压力表、比重计等。

2.2.3灌浆材料

主要是425#普通硅酸盐水泥、砂子、粉煤灰、石英粉、水、外加剂等。

2.3布孔和造孔

2.3.1帷幕灌浆布孔

在漏水坝段沿坝顶中心线，以孔距3m、孔径50mm或75mm为宜，或根据试验确定孔距。孔深钻至漏水部位以下1m~2m，如接触带或基岩漏水，钻孔可钻至不透水基岩以下1m~2m。造孔可一次性造孔，也可分序造孔，破碎地带上下分段造孔、分段灌浆，同时在浆体凝固5~7天后，再继续向下钻孔，以防止卡钻、埋钻事故发生。坝体与基岩接触部位和坝基灌浆，也可采取在上游坝脚打斜孔或垂直孔灌浆堵漏，但造孔前应先清基，在坝脚浇筑0.3m~0.5m厚混凝土，待凝固后再打孔。垂直或倾角小于5°的帷幕灌浆孔，其孔向的偏差值不得大于规定值。

2.3.2坝上游固结灌浆布孔

在漏水部位呈“梅花”型，钻孔间距和排距1m~3m为宜，根据漏水情况确定，钻孔位置选在砌石“T”缝中；在裂缝部位，可沿裂缝每1m布设一孔。孔径为42mm，孔深0.7m~1.5m，根据坝体实际情况确定。

2.3.3坝下游面追踪固结灌浆布孔

在裂缝部位沿缝隙每1m布一孔；在其它渗水部位，按照“梅花”型布孔，排距和孔距2m~3m为宜，布孔位置在“T”缝中，也可适当加密布孔。孔深和孔径同坝上游面。

2.4施工要求

2.4.1先放空水库或将库水位降至灌浆部位以下，再灌浆施工，并做好灌浆各项记录

2.4.2洗孔

灌浆前应对孔壁、孔底及裂缝进行冲洗，采用风水联合冲洗方法，水压力不大于本段灌浆压力的75%，时间以孔深浅确定，直到回清水为止。

2.4.3 帷幕灌浆

①采用孔内循环法，自上而下或自下而上分段灌浆，最后全孔灌注。分段灌浆时，要在灌浆段以上0.5m处加胶塞封堵。通过论证，也可采用小口径钻孔孔口封闭灌浆法；②坝体内灌浆长度，一般5m左右较好，孔深不超过8m时，可全孔一次性灌注；③灌浆压力按设计控制，但要低于抬动试验极限压力，一般控制在0.2MPa ~0.4MPa。

2.4.4坝面固结和追踪灌浆

①在孔内预埋注浆管，孔口管周围用干硬性水泥砂浆填堵，采用内径20mm钢管，长50cm，插入孔内40cm，外露5cm~10cm，管头要加工丝扣，以便与输浆管连接；②采取一组四孔并联灌浆法，也可单孔或两孔一起灌注。对坝后漏水处重点孔位要采取单孔重点灌浆。灌浆压力按设计控制，一般采用0.2MPa~0.25MPa。

2.4.5浆液的浓度

灌浆时应遵循由稀到浓的原则，根据压水试验逐级改浓。坝体当注入浆量大于30L/min时，可越级变浓。当某一级浆液灌注400L以上，而灌浆压力和吸浆量均无明显改变时，可改浓一级浆液灌注。浆液水灰比一般采用重量比8∶1、5∶1、3∶1、2∶1、1.5∶1、1∶1、0.8∶1、0.6∶1、0.5∶1九个级别。根据设计，必要时还可掺和粉煤灰、砂子、石英粉、铝粉等。在灌浆过程中，浆液要每隔一小时测定一次比重。

2.4.6灌浆时要分2~3序灌注，同时一定要进行复灌

在设计压力下，当吸浆量不大于0.4L/min时，再续灌30分钟即可结束。

2.4.7灌浆孔封孔

帷幕灌浆时，竖孔封孔采用机械导管法，（下转第365页）（上接第366页）用1∶2水泥砂浆从孔底向上逐渐提升封填密实；坝面固结灌浆水平孔封孔，采用低水灰比1∶2水泥砂浆人工填堵捣实。封填材料最好用膨胀水泥砂浆。

2.4.8特殊灌浆孔处理

（1）灌浆过程中，发现冒浆时，可采用表面封堵、加浓浆液、降压等方法处理。

（2）坝体灌浆串浆时，一是串浆孔正在钻进时，应立即停钻；二是相邻孔串浆量大时，可两孔同时并灌；三是在串浆孔上部用胶塞封堵。

（3）灌浆过程应连续进行，因故中断超过30分钟，应及时冲洗钻孔或扫孔后复灌。

（4）在涌水段灌浆时，当涌水压力超过0.2MPa时，应首先测定涌水压力及涌水量，再采用：①自上而下用稠浆灌浆法；②对坝基可适当加压；③灌浆结束有屏浆措施，且时间不少于1小时；④必要时加速凝剂；⑤采用机械封孔。

（5）坝体吸浆量较大难于结束时，加大浆液浓度，可采取限流、间歇灌浆、浆液中加速凝剂。

（6）灌浆过程中，若有回浆变浓，则应改稀浆后灌注。若回浆仍变浓，则结束灌浆。

2.4.9加强灌浆观测

在灌浆期间，应随时观测坝移、变形情况，发现问题立即停灌或降低压力，采取补救措施。

2.5质量检测

2.5.1质量检测主要以灌浆前后压水试验资料、灌浆资料、灌浆前后钻孔取岩芯资料、孔内摄影及蓄水考验等资料，进行比较综合评定，或者在灌浆前后用振动测试分析仪检测坝体质量。

2.5.2采取检测孔检测坝体灌浆质量的原则；①检测孔的数量，一般为孔总数的5%~10%；②检测孔位置，选在灌浆中心线或下游20cm以内和坝体漏水严重或吃浆量大的部位；③检测孔压水试验压力值为设计正常高水头的1.5倍；④检测后，按封孔要求进行封孔。■

【参考文献】

［１］张学强,李茵.浆砌石坝灌浆治漏加固技术［J］.中国新技术新产品,2009,(15).

［２］刘峰,刘岩,关春宇.浆砌石坝灌浆治漏加固技术［J］.黑龙江水利科技,2005,(04).