病险水库土坝坝体灌浆技术与其应用浅析

（广东省水利水电第三工程局，广东，510100）

【摘要】土坝坝体灌浆技术主要有充填式和劈裂灌浆两种，对于病险水库坝体加固一般采用劈裂和充填两种灌浆，两种灌浆形式的适用条件和范围各有不同，还需要考虑浆液配比、终孔标准等因素对施工质量的影响。在此，本文结合着阳东县夏水水库除险加固工程土坝坝体灌浆技术经验，对其做以下论述。

【关键词】土坝坝体；灌浆技术；应用

我国的土坝主要修建于上世纪五六十年代，受当时施工条件限制，坝体碾压不实，经过多年运行后出现不同程度地存在病害。其病害可分为渗漏、坝身滑坡塌陷、坝体裂缝,水库长期处于低水位运行等。这些裂缝将严重危及坝体安全，需采用灌浆技术来处理裂缝，以保证坝体使用的寿命和安全性、稳定性。文中通过在实际施工中分析了劈裂和充填灌浆这两种技术在病险水库坝体中的应用。

夏水水库位于阳东县新洲镇，始建于1964年8月，1965年9月竣工发挥效益。坝址以上控制积水面积为10.25km2.水库总库容为1017万m3，水库原设计灌溉面积为1.5万亩，是一宗以灌溉为主，兼顾防洪等综合利用的中型水利工程。水库经过四十年来运行，坝体出现不同程度沉陷，坝体漏水情况。坝体加固采用充填和劈裂两种灌浆处理。

1 土坝坝体灌浆概述

坝体灌浆主要有是充填式和劈裂式灌浆两种形式。充填灌浆借助灌浆所用浆液的自重作用，使浆液注入隐患处，充填坝体的洞穴和裂缝；以提高土坝坝体的防渗性能，并保证坝体变形稳定性。劈裂灌浆是利用堤坝水平小主应力的分布规律和水力劈裂原理，沿坝轴线布孔，以灌注泥浆的压力有控制性地将坝体劈开，并灌入适宜的浆液，通过浆坝互压和浆液析水引起坝体土的湿陷固结等作用，使之形成竖直的浆脉充填于裂缝、洞穴等隐患处，以堵塞洞穴和裂缝。充填灌浆一般布置在岸坡段，孔深较浅，劈裂灌浆布置在河槽段，孔深较充填灌浆更深。

2 土坝坝体灌浆技术的控制

第一、灌浆孔布置。在河槽段一般沿轴线（或稍偏上游）单排布置，如果坝体碾压不好，可分双排布置。采用劈裂式灌浆时，第一排孔便可以使土坝坝体劈裂形成灌浆所需的裂缝，而第二排孔的灌浆液往往会串到第一排孔的浆缝里面。有些均质坝因为存在质量问题，达不到防渗标准，这时可以采用梅花形布孔的方式，这样能够大幅度提高土坝坝体的防渗性能。

第二、钻孔方法选择。土坝坝体灌浆的钻孔方法主要分为以下几种：

孔深小于20m时造孔用干法钻进，不得加水钻进，开孔孔径不小于100mm，孔深大于20m采用钻孔造孔，孔深实测校正±0.3m。

第三、灌浆材料。用水泥、粘土混合浆加柴油灌注，水泥：粘土＝1：9，柴油掺加泥浆干料重的0.5%。湿法制浆，即搅拌过滤沉淀放入储浆池备用。粘土原料比重控制在1.35～1.45g/cm3之间。

第四、浆液要求的确定。先用浓浆注满孔段，孔内有水时，将水排出，再用稀浆起灌，当吃浆量大于30升/分钟时，改用浓浆灌注。粘土选用采用塑性指数在10%～15%之间的土料。选用劈裂式灌浆时，采用1.2g/cm3到1.4g/cm3容重的泥浆，并控制浆液含砂量在10%～30%，含粘量在20%～30%。对于均质坝体，如果选择充填式灌浆的方式，应控制泥浆容重在1.2g/cm3到1.6g/cm3之间，并尽量提高粘粒含量，降低砂粒含量，以便于对细小裂缝的灌浆，能够更好的处理隐患，保证防渗性能。通常土坝坝体使用的浆液控制水泥用量在10%左右，水泥用量过大容易在粘土水泥浆灌浆固结后体缩增大，坝体不均匀沉降后容易形成裂缝，影响土坝坝体灌浆效果。

第五，灌浆方法的选择。劈裂灌浆采用全孔孔底灌注法，孔底先被劈裂裂缝向上发展可使孔内浆由孔底反向全孔，处于半循环状态，从而达到加固坝体的作用。充填灌浆是由孔底向上发展，对全孔孔壁土体裂隙、隐患进行充填，从而加固坝体。劈裂灌浆施工均采取从坝中间向两岸展开，上游排先灌的方式灌浆。灌浆孔分Ⅱ序，上游排灌浆孔完工后，灌下游排孔。在同一排灌浆孔施工中，先进行Ⅰ序灌浆孔的钻孔及灌浆施工，接着进行Ⅱ序灌浆孔的钻孔及灌浆施工。灌浆采用“先稀后浓，逐渐加稠，分序施灌，少灌多复”的方法。每灌次吃浆量充填灌浆单位孔深干料灌入量控制在1.0t/m，劈裂灌浆单位孔深干料灌入量为1.5t/m，每孔复灌次数不少于5次，复灌间隔时间不少于5天。

第六，灌浆压力的控制。灌浆压力是保证灌浆质量的重要因素，在同一孔中一般头几次使用较小的灌浆压力，以后随复灌次数增加待坝体逐渐得到密实，孔口压力逐渐升高达设计压力。充填灌浆压力为0.05Mpa，劈裂灌浆压力见下表。

劈裂灌浆不同孔深段灌浆压力参考值：

孔深（m）

灌浆压力（Mpa） 0.1～0.15 0.15～0.25 0.25～0.35 0.35～0.5

在灌浆过程中应定时严格记录灌浆压力值，当表压力读数大于设计的最大压力值时，应立即调节出浆量或停灌，达到设计最大压力值时应按设计要求持续一定的时间。当压力稳定回升两次或超过设计压力最高值时，应做好换孔准备。在灌浆过程中应随时观测压力表变化，并注意记录瞬时最大压力，对照坝移和接缝张开度合理控制灌浆压力。

出现的问题及处理表

出现问题 处理方法及措施

冒浆 立即停灌挖出冒浆出口用粘性土料回填

串浆 加强观测对坝体安全无影响可以堵住串浆孔或两孔同时灌注

裂缝 加强观测当裂缝大于设计允许值时停灌待裂缝基本闭合后再灌

塌坑 在塌坑部位挖出部分泥浆回填粘性土料分层夯实

隆起 立即停灌分析不影响坝体安全时要继续灌浆并进行监测

第七，终灌标准的确定。在这一方面，土坝坝体灌浆的过程中无论是劈裂式灌浆还是充填式灌浆，其灌浆标准都是一样的。在一些资料中，对灌浆达到设计压力后，单位进浆量小于0.5min，如再延续 1h或几小时后即或终灌，针对土坝的实际状况，比较通用的坝体灌浆标准为：在灌浆泵运作几分钟后，多坝顶的表面出现冒浆现象，则表面裂缝里的泥浆已经充满了坝体。

第八，封孔方法的选择。封孔的方法较多：首先，稠泥浆封孔法。在使用这种方法的过程中，通过机械泵将孔内的泥浆抽出坝外，然后使用预先准备好的泥球进行填实、封孔。

3 需要注意的问题

土坝灌浆施工期间应沿坝轴线方向每隔20m设一观测标点，每级至少分别在坝顶上、下游坝肩处各设一个观测标点。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，坝面出现裂缝时，应增加观测次数，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大于25mm。

土坝坝体灌浆效果检测通常在施工完毕12个月后进行检测，先开挖探坑，然后取坑底附近的土样进行试验，条件允许的话还应在检测干容重的基础上，检测渗透系数，以检验灌浆施工所取得的实际效果。如果检测的泥墙渗透系数≤10-4cm/s，泥墙厚度大于20cm，则灌浆达到很好的效果。

参考文献

[1]陈一兵,吴文武.岭埔水库土坝劈裂灌浆处理[J].湖南水利水电.2006，(04)

[2]李明惠.土坝坝体防渗中劈裂灌浆技术的应用[J].金陵科技学院学报.2004，(03)

[3]黄春,易少华.浅谈劈裂灌浆在土坝防渗处理中的应用[J].山西建筑. 2007，(33)

[4]孙鉴政.浅谈劈裂灌浆在土坝防渗处理中的设计与应用[J].广东建材.2008，(07)

[5]曾斌.劈裂灌浆在放牛洞水库土坝防渗中的应用[J].陕西水利. 2010，(04)

[6]邹赐深.土坝灌浆的实践和探讨[J].广东建材.2007，(09)