浅谈高压旋喷桩防渗在惠安县竹田坑水库大坝加固中的应用

【摘 要】竹田坑水库兴建于70年代，属“三边”（边勘测、边设计、边施工）工程，水库建成投入运行以来，存在许多安全隐患。2009年9月被鉴定为“三类坝”，2010年水库进行除险加固。主要阐述高喷防渗墙施工过程及注意事项。

【关键词】竹田坑水库；大坝渗漏；除险加固；帷幕高喷；安全运行

惠安县现有大型水库1座，中型水库2座，小型水库37座，以往大坝加固采用的都是充填灌浆、固结灌浆、接触灌浆以及坝基帷幕灌浆，而这次高压旋喷桩防渗在惠安县竹田坑水库除险加固工程中的使用，在惠安县算是首例。由于本人参加水库除险加固的全过程，对其大坝防渗加固谈点体会。

1 工程概况

竹田坑水库建于1970年11月，1974年12月建成并投入运行，是一座以农业灌溉为主，结合防洪、供水、养殖等综合利用的小（一）型水库。坝址以上集雨面积1.7km2，总库容175.7万m3 。跨流域引水入库集雨面积1.3km2.，防洪标准50年一遇设计，500年一遇校核。

大坝为均质土坝，最大坝高24.7m，坝顶长217m，下游坡脚设有排水棱体。

2 水库（大坝）存在的主要问题

水库兴建于70年代，属“三边”（边勘测、边设计、边施工）工程，由于施工时未进行有效的基础处理，其中强风化岩具有中等透水性，部分呈强透水性，导致下游坝脚长年积水，坝脚大面积沼泽化，渗水点随库水位升高而增多，大坝背水坡桩号0+040、0+090、0+0150，34.00～44.00m高程之间坡面有渗漏散浸现象，面积约50m2。

3 水库安全鉴定结论

2006年7月，泉州市水利局组织专家对竹田坑水库大坝进行安全鉴定，大坝中部坝基原河床处为粉质粘土或残积砂质粘土层，两岸坝基为强风化岩或弱风化岩夹强风化，导致坝基存在渗漏问题。经鉴定大坝存在着较严重安全隐患，属三类坝。2009年9月，福建省大坝安全管理中心组织专家对竹田坑水库大坝进行三类坝鉴定成果进行核查，同意三类坝鉴定结论意见。

4 大坝防渗设计

土坝建成蓄水后，在水压力作用下，水流除将沿着地基中的断层带或岩溶地层向下渗漏外，渗水还会沿着坝身土料、坝基土体和坝端两岸地基中的孔隙渗向下游，造成坝身渗漏、坝基渗漏或绕坝渗漏。坝身渗漏、坝基渗漏和绕坝渗漏是通常会产生的现象，在坝下游出现少量的稳定渗流属正常。但是，过大的渗流则将对土坝枢纽造成危害。针对该水库下游坝脚渗漏水量大的问题（目前未设量水堰观测，仅凭肉眼观测），管理单位委托泉州市水利水电勘测设计院进行设计，设计单位根据大坝渗漏现状，提供了三种防渗方案，如表1所示。

表1 三种方案技术参数比较表

项目 方案一

坝体充填灌浆防渗、两岸坝基帷幕灌浆防渗 方案二

坝体高压旋喷桩防渗、两岸坝基帷幕灌浆防渗 方案三

坝体采用振动沉模防渗墙、两岸坝基帷幕灌浆防渗

场地要求 现有坝顶宽度满足要求 现有坝顶宽度满足要求 施工平台宽度≥6.0m，现有坝顶宽度不满足要求

适用范围 适用于粘性土 适用于砂性土、粘性土、卵碎石、残积土 适用于砂性土、粘性土、淤泥质土

优点 施工机械简单 防渗体强度大，耐久性好，抗渗坡降大 防渗体强度大，耐久性好，抗渗坡降大，墙体套接较好

缺点 灌浆质量难于保证 深度较大时，套接可靠性差 对卵石、孤石地层施工较难，施工时机械振动较大，危及附近建筑物的稳定

投资 67万 190万 277万

鉴于，方案一虽投资少，但防渗效果较差；方案三为坝顶宽度不允许，加上至大坝200m附近有村庄；所以选用方案二为防渗加固方案，具体做法：在坝体采用高压旋喷桩防渗，两岸坝基采用帷幕灌浆防渗。

5 施工管理中的几点体会

目前，大多数施工队都是靠挂靠有资质的公司而中标的，如何管理工程质量成为业主的首要问题，针对高压旋喷桩防渗施工工艺的特殊性；严格要求施工队按照《水利水电工程高压喷射灌浆技术规范》DL/T5200―2004和试桩成桩后的各项技术参数进行施工。

5.1 注意事项：

①钻孔应保持钻杆垂直，以确保凝结体有效连接。

②严把“冒浆”关口，掌握返浆情况。

③喷浆时严密监视注浆压力、浆液比重、旋转速度和提速的运转情况，发现异常及时处理。

④在接、卸换管时要迅速以防坍孔和堵塞。

⑤喷射中，接卸换管及事故处理后再下管时，要比原停喷高度下落50cm以上，使得桩上下连接可靠。

⑥对中断时间较长的续桩（前根桩已凝结），要考虑在新旧两桩中补桩。

5.2 掌握关键工序

① 以试桩参数为依据，旋喷桩每米长度水泥用量为4.5包（225kg），每根旋喷桩结束后，业主与监理可根据堆放的水泥量的减少求得，这样可有效杜绝施工队减料。

② 旋喷提速每分钟13cm，我们可根据旋喷桩的长度掌握该旋喷的时间，这样可减少施工队偷工减料。

③ 不定时的抽测浆液比重和检查注浆压力。

④对土质较松散，旋喷长度较短的孔段，最易出现串浆，这时应降低压力、改为浓浆和停停灌灌来处理。

5.3 防渗效果

这次大坝旋喷桩防渗从4月27日开始，至8月5日结束，历时3个多月，共完成钻孔358孔，钻孔深度6575m，旋喷桩长度5931m，使用水泥1100t。通过旋喷桩防渗加固后，大坝背水坡坡面渗漏散浸现象消失，下游坝脚渗漏水量明显减少，达到加固的目的。

总之，高压旋喷桩防渗，它与任何一种坝体灌浆一样，属良心工程，因此，不但要加强对施工人员的职业道德教育，关键还要靠业主与监理的现场督促管理，旁站到位，这样才能保证工程的质量。

参考文献：

[1]牛远光编著.大坝安全与加固[M].中国水利水电出版社，1998.

[2]《水利水电工程高压喷射灌浆技术规范》DL/T5200―2004.

[3]《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》DL5148―2001.

作者简介：

张荣华 1956年出生， 助理工程师 ，从事水利工程管理27年。