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摘要：劈裂灌浆技术在土坝坝体除险加固中具有投资小、见效快、设备和技术简单、操作方便等优点,已被广泛运用。介绍了重庆某水库劈裂灌浆施工要领，分析了水库劈裂灌浆施工特点、灌浆材料的选用和施工过程中出现的一些特殊问题，并提出相应的处理方法。
关键词:水库除险加固;劈裂灌浆;施工应用
中图分类号：TV62文献标识码： A 文章编号：
1 概况
用劈裂灌浆防渗加固技術来改进坝体的稳定性,是堤坝加固领域的一种非常有效的加固方法,多年来该技术在水库除险加固中得到广泛应用。劈裂灌浆是沿坝轴线小主应力面布置灌浆孔，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，解决坝体的渗透稳定问题。在反复灌浆过程中，通过浆坝互压和析水湿陷固结使坝体土的变形稳定得到解决。由于压力浆液具有劈裂、穿透、充填、渗透等作用，凡是横穿坝体的洞穴、裂缝、松土层等都被堵塞、充填、渗透、挤压密实，形成以主浆脉为主体的防渗密实带。为适应坝体土的变形、降低造价，多采用黏土压力泥浆，在一些生物破坏比较严重的地区采用黏土水泥浆。劈裂灌浆适宜于碾压不实的堤坝或已老化出现大面积渗透或变形破坏的土质堤坝。对粗砂及其更细的砂土地基也可与坝体同时劈裂，形成坝体和地基的连续防渗泥墙。其优点是：质量稳定可靠持久，不会出现象混凝土防渗墙常发生的下部开叉、接头处理难、软硬不均，甚至应力集中，墙、土裂开等问题；施工速度快；成本低廉。
2 工程现状
重庆某水库处长江支流上游，距县城47公里，整个水库水面314公顷，总库容1.04亿立方米，是一座以防洪、灌溉为主，兼顾发电、养殖的年调节中型水库。经过多年运行，坝体出现了裂缝，且坝体内有渗漏通道、软弱层和生物洞穴，对水库的安全运行产生了隐患。为提高坝体密实度和稳定性，提高大坝安全性，对大坝坝体采用劈裂灌浆的方法进行处理。
3 劈裂灌浆设计及施工
3.1灌浆孔布置
劈裂灌浆孔中心线距坝轴线上游1m处,平行大坝纵轴线布置一排，灌浆分二序孔进行施喷，相临孔距为5m，一、二序孔施喷间隔时间为5d以上。
3.2 灌浆材料选择
灌浆材料以粘性土为主，为使浆液流动性，胶体性更好掺0.2～0.5％的水玻璃。粘性土选用含少量粉质粘土或壤土。
3.3灌浆压力的确定
灌浆压力是劈裂施工中一个重要控制指标.当灌浆压力大于起裂压力和裂缝扩展压力时.钻孔就开始随裂缝扩展：随着裂缝的扩展，浆液进入坝体而形成防渗帷幕。灌浆压力如果控制得好，对于坝体的压密和回弹，浆体的压密和补充坝体小主应力不足、保证防渗帷幕的作用等，都能起到好的效果，否则，还有可能破坏坝体的某些结构，甚至出现险情。因此，参照相关工程灌浆试验和理论计算，该工程灌浆孔口压力一般控制在0.05～0.1MPa。
3.4 劈裂灌浆施工
3.4.1 钻孔
采用XY一1钻机钻孔，按图测量孔位，钻机就位，套管(φ108)用100kg的吊锤冲击至预定位置。然后用孔径φ91，合金钻头钻进。
3.4.2造孔完毕，提出钻杆，准备安放灌浆导管。
3.4.3导管安放
导管φ38钢管，导管下放为防止堵塞，接上灌浆泵，用稀浆(1.2g/cm3)边冲边下放。
3.4.4 清孔
为了使浆液在裂缝内顺利流通，以便充分填充每一处裂缝因此每一次灌浆前均要进行清孔，如果是第一次灌浆,用φ20mm钢管在导管内用稀浆冲洗，使灌浆孔有吃浆反映，再接好导管，装上压力表进行灌浆，如果复灌则用+φ20mm钢管抻洗前一次残留在导管内的泥浆，然后再接上灌浆装置进行灌浆。
3.4.5 制浆
(1)制浆机械及制浆方法：
土坝灌浆主要是灌注粘土泥浆。我们采用WTG100的泥浆搅灌机。主要特点是高速连续搅拌，自动筛浆，浆液存入搅浆筒内防沉，灌浆泵和储浆简直接相连，制出的泥浆质量高，能控制很高的含砂量。将土料及清水按适当的比例，以适当速度连续均匀地从搅浆筒的一端进料口加入。土料从搅浆简内经过连续高速搅打后，由于泥浆的旋转离心作用。经过另一端排浆排至转筛内，筛选过的细浆便流入拌浆筒内，以防浆液沉淀。
(2)泥浆浓度的调配
在灌浆过程中，常根据不同的情况改变泥浆的浓度。以利于灌浆工作的进行及保证灌浆的质量，泥浆由浓变稀要加水，由稀变浓要加土。
(3)泥浆浓度的选用：
在坝体灌浆中，泥浆密度控制在1.3～1.5g/cm3之间。密度在1.4m 以上的泥浆为浓浆，以下为稀浆。原则上，开始用稀浆3～5mim以后，然后用浓浆。
(4)泥浆中掺入少量水玻璃：
为了提高坝体的灌浆效果。改变泥浆的性能.掺入水玻璃0.2～0.5％(干土重的比例)。水玻璃掺入泥浆后能促进沉砂作用.能起到降低泥浆粘度和静切力的作用.在浓浆中渗入水玻璃，增加泥浆的流动性，有利于提高灌浆效果。
3.5 灌浆
3.5.1灌浆方法
充填灌浆孔前，采用孔底注浆全孔灌注法。孔底注浆全孔灌注是提高灌浆质量和保证坝体安全的重要技术措施。灌浆机以一定的压力收浆液压入注浆管。浆液从管底流出，顺注浆管壁外侧向上流动。灌浆开始时，先用稀浆(1.3g/cm3)灌3～5min，然后加大泥浆稠度至设计要求。若孔口出现压力下降或注浆管出现负压时。应再加大浆液的稠度。当压力表读数大于设计的最大压力时，应立即调节出浆量或停灌，保持稳定1～2h后，即可换孔灌浆，在换孔前先用稀浆注3～5min。以便下一次灌注易于清孔和浆液流通。
3.5.2 灌浆次数和复灌时间
灌浆次数：5次以上.每次灌浆的间隔时间5d，在雨天为7d。
3.5.3 灌浆工艺
(1)采用下护壁套管.灌浆前在钻孔上部设下2-3mm的护壁套管.可以防止孔口塌落.减少孔口冒浆。
(2)压力控制：灌浆压力0.05～0.1MPa，如果灌浆压力超过了设计压力.则应及时采用控制措施。如打开灌浆泵上或孔口设置的回浆阀门.减少输浆量，以维持设计压力。
(3)灌浆量控制：在施工中控制每次的灌浆量，并且采用少灌多复的原则：单孔的灌入量制在0.3～0.5nvtn3左右。1序孔的灌入量的60％ 以上。
(4)位移量控制：为了保证坝体的安全。增加坝体的回弹比.提高灌浆效果.应通过控制单孔的每次灌浆量.增加复灌次数.控制坝体位移量。
(5)终灌标准和封孔：
终孔标准：当开启灌浆泵后几分钟时间.坝顶表面裂缝即冒浆，这时在无压情况下反复轻灌，坝项连续三次冒浆，缝内浆面基本不下降。即可终灌。封孔：当每次灌完后.待孔周围泥浆不再流动时，待孔内浆液取出。扫孔到底.然后向孔内灌注密度1.6gcm3的稠浆。
3.6劈裂灌浆过程中遇到的问题及分析处理
(1)纵向裂缝：钻孔内下护壁套管.宽缝采用自重灌浆处理。
(2)冒浆：灌浆期间出现冒浆，在不同的部位采用不同的方法。
①坝坡冒浆：轻微的冒浆部位开挖回填夯实，采用灌一停一灌的间歇性灌注方法。坝坡底部严重冒浆，说明坝体内有与灌浆孔相连的大通道，处理方法：a.封堵冒浆通道；b.控制灌浆量或灌入稠浆来防止冒浆；或采用灌一停一灌的方法，间隔时间适当延长。
②上游或下游水位以下冒浆。若因灌浆压力大导致水下冒浆，应立即降低灌浆压力；若孔口并无压力而冒浆，说明原有裂缝、洞穴与灌浆孔相通，应采取浓浆间歇灌注，等灌入的泥浆初凝后再继续灌注，或在泥浆中掺加适量水泥，以加强浆液初凝.达到封堵冒浆通道的目的。
③坝项和孔口冒浆。在灌浆初期，通过孔口下护壁套管，可以阻止坝顶和孔口冒浆。灌浆后期冒浆，表明坝体内已灌满，不必采取封堵措施。
(3)串浆：两孔串联灌浆或串浆孔堵住。塌坑：在塌坑内回填粘性土料。分层夯实：或往塌坑口灌注泥浆，初凝后用于土封口夯实。
(4)单孔吃浆量过大：采用少灌多复的办法，直至灌饱为止。
4 结语
经过劈裂灌浆处理后，在水库土坝内形成了铅直密实连续的防渗泥墙，提高了坝体的密实度，增强了坝体抗渗性能，改善了坝体的渗透稳定和变形，水库运行效果较好，达到了土坝除险加固的目的。
关键词:水库除险加固;劈裂灌浆;施工应用
中图分类号：TV62文献标识码： A 文章编号：
1 概况
用劈裂灌浆防渗加固技術来改进坝体的稳定性,是堤坝加固领域的一种非常有效的加固方法,多年来该技术在水库除险加固中得到广泛应用。劈裂灌浆是沿坝轴线小主应力面布置灌浆孔，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，解决坝体的渗透稳定问题。在反复灌浆过程中，通过浆坝互压和析水湿陷固结使坝体土的变形稳定得到解决。由于压力浆液具有劈裂、穿透、充填、渗透等作用，凡是横穿坝体的洞穴、裂缝、松土层等都被堵塞、充填、渗透、挤压密实，形成以主浆脉为主体的防渗密实带。为适应坝体土的变形、降低造价，多采用黏土压力泥浆，在一些生物破坏比较严重的地区采用黏土水泥浆。劈裂灌浆适宜于碾压不实的堤坝或已老化出现大面积渗透或变形破坏的土质堤坝。对粗砂及其更细的砂土地基也可与坝体同时劈裂，形成坝体和地基的连续防渗泥墙。其优点是：质量稳定可靠持久，不会出现象混凝土防渗墙常发生的下部开叉、接头处理难、软硬不均，甚至应力集中，墙、土裂开等问题；施工速度快；成本低廉。
2 工程现状
重庆某水库处长江支流上游，距县城47公里，整个水库水面314公顷，总库容1.04亿立方米，是一座以防洪、灌溉为主，兼顾发电、养殖的年调节中型水库。经过多年运行，坝体出现了裂缝，且坝体内有渗漏通道、软弱层和生物洞穴，对水库的安全运行产生了隐患。为提高坝体密实度和稳定性，提高大坝安全性，对大坝坝体采用劈裂灌浆的方法进行处理。
3 劈裂灌浆设计及施工
3.1灌浆孔布置
劈裂灌浆孔中心线距坝轴线上游1m处,平行大坝纵轴线布置一排，灌浆分二序孔进行施喷，相临孔距为5m，一、二序孔施喷间隔时间为5d以上。
3.2 灌浆材料选择
灌浆材料以粘性土为主，为使浆液流动性，胶体性更好掺0.2～0.5％的水玻璃。粘性土选用含少量粉质粘土或壤土。
3.3灌浆压力的确定
灌浆压力是劈裂施工中一个重要控制指标.当灌浆压力大于起裂压力和裂缝扩展压力时.钻孔就开始随裂缝扩展：随着裂缝的扩展，浆液进入坝体而形成防渗帷幕。灌浆压力如果控制得好，对于坝体的压密和回弹，浆体的压密和补充坝体小主应力不足、保证防渗帷幕的作用等，都能起到好的效果，否则，还有可能破坏坝体的某些结构，甚至出现险情。因此，参照相关工程灌浆试验和理论计算，该工程灌浆孔口压力一般控制在0.05～0.1MPa。
3.4 劈裂灌浆施工
3.4.1 钻孔
采用XY一1钻机钻孔，按图测量孔位，钻机就位，套管(φ108)用100kg的吊锤冲击至预定位置。然后用孔径φ91，合金钻头钻进。
3.4.2造孔完毕，提出钻杆，准备安放灌浆导管。
3.4.3导管安放
导管φ38钢管，导管下放为防止堵塞，接上灌浆泵，用稀浆(1.2g/cm3)边冲边下放。
3.4.4 清孔
为了使浆液在裂缝内顺利流通，以便充分填充每一处裂缝因此每一次灌浆前均要进行清孔，如果是第一次灌浆,用φ20mm钢管在导管内用稀浆冲洗，使灌浆孔有吃浆反映，再接好导管，装上压力表进行灌浆，如果复灌则用+φ20mm钢管抻洗前一次残留在导管内的泥浆，然后再接上灌浆装置进行灌浆。
3.4.5 制浆
(1)制浆机械及制浆方法：
土坝灌浆主要是灌注粘土泥浆。我们采用WTG100的泥浆搅灌机。主要特点是高速连续搅拌，自动筛浆，浆液存入搅浆筒内防沉，灌浆泵和储浆简直接相连，制出的泥浆质量高，能控制很高的含砂量。将土料及清水按适当的比例，以适当速度连续均匀地从搅浆筒的一端进料口加入。土料从搅浆简内经过连续高速搅打后，由于泥浆的旋转离心作用。经过另一端排浆排至转筛内，筛选过的细浆便流入拌浆筒内，以防浆液沉淀。
(2)泥浆浓度的调配
在灌浆过程中，常根据不同的情况改变泥浆的浓度。以利于灌浆工作的进行及保证灌浆的质量，泥浆由浓变稀要加水，由稀变浓要加土。
(3)泥浆浓度的选用：
在坝体灌浆中，泥浆密度控制在1.3～1.5g/cm3之间。密度在1.4m 以上的泥浆为浓浆，以下为稀浆。原则上，开始用稀浆3～5mim以后，然后用浓浆。
(4)泥浆中掺入少量水玻璃：
为了提高坝体的灌浆效果。改变泥浆的性能.掺入水玻璃0.2～0.5％(干土重的比例)。水玻璃掺入泥浆后能促进沉砂作用.能起到降低泥浆粘度和静切力的作用.在浓浆中渗入水玻璃，增加泥浆的流动性，有利于提高灌浆效果。
3.5 灌浆
3.5.1灌浆方法
充填灌浆孔前，采用孔底注浆全孔灌注法。孔底注浆全孔灌注是提高灌浆质量和保证坝体安全的重要技术措施。灌浆机以一定的压力收浆液压入注浆管。浆液从管底流出，顺注浆管壁外侧向上流动。灌浆开始时，先用稀浆(1.3g/cm3)灌3～5min，然后加大泥浆稠度至设计要求。若孔口出现压力下降或注浆管出现负压时。应再加大浆液的稠度。当压力表读数大于设计的最大压力时，应立即调节出浆量或停灌，保持稳定1～2h后，即可换孔灌浆，在换孔前先用稀浆注3～5min。以便下一次灌注易于清孔和浆液流通。
3.5.2 灌浆次数和复灌时间
灌浆次数：5次以上.每次灌浆的间隔时间5d，在雨天为7d。
3.5.3 灌浆工艺
(1)采用下护壁套管.灌浆前在钻孔上部设下2-3mm的护壁套管.可以防止孔口塌落.减少孔口冒浆。
(2)压力控制：灌浆压力0.05～0.1MPa，如果灌浆压力超过了设计压力.则应及时采用控制措施。如打开灌浆泵上或孔口设置的回浆阀门.减少输浆量，以维持设计压力。
(3)灌浆量控制：在施工中控制每次的灌浆量，并且采用少灌多复的原则：单孔的灌入量制在0.3～0.5nvtn3左右。1序孔的灌入量的60％ 以上。
(4)位移量控制：为了保证坝体的安全。增加坝体的回弹比.提高灌浆效果.应通过控制单孔的每次灌浆量.增加复灌次数.控制坝体位移量。
(5)终灌标准和封孔：
终孔标准：当开启灌浆泵后几分钟时间.坝顶表面裂缝即冒浆，这时在无压情况下反复轻灌，坝项连续三次冒浆，缝内浆面基本不下降。即可终灌。封孔：当每次灌完后.待孔周围泥浆不再流动时，待孔内浆液取出。扫孔到底.然后向孔内灌注密度1.6gcm3的稠浆。
3.6劈裂灌浆过程中遇到的问题及分析处理
(1)纵向裂缝：钻孔内下护壁套管.宽缝采用自重灌浆处理。
(2)冒浆：灌浆期间出现冒浆，在不同的部位采用不同的方法。
①坝坡冒浆：轻微的冒浆部位开挖回填夯实，采用灌一停一灌的间歇性灌注方法。坝坡底部严重冒浆，说明坝体内有与灌浆孔相连的大通道，处理方法：a.封堵冒浆通道；b.控制灌浆量或灌入稠浆来防止冒浆；或采用灌一停一灌的方法，间隔时间适当延长。
②上游或下游水位以下冒浆。若因灌浆压力大导致水下冒浆，应立即降低灌浆压力；若孔口并无压力而冒浆，说明原有裂缝、洞穴与灌浆孔相通，应采取浓浆间歇灌注，等灌入的泥浆初凝后再继续灌注，或在泥浆中掺加适量水泥，以加强浆液初凝.达到封堵冒浆通道的目的。
③坝项和孔口冒浆。在灌浆初期，通过孔口下护壁套管，可以阻止坝顶和孔口冒浆。灌浆后期冒浆，表明坝体内已灌满，不必采取封堵措施。
(3)串浆：两孔串联灌浆或串浆孔堵住。塌坑：在塌坑内回填粘性土料。分层夯实：或往塌坑口灌注泥浆，初凝后用于土封口夯实。
(4)单孔吃浆量过大：采用少灌多复的办法，直至灌饱为止。
4 结语
经过劈裂灌浆处理后，在水库土坝内形成了铅直密实连续的防渗泥墙，提高了坝体的密实度，增强了坝体抗渗性能，改善了坝体的渗透稳定和变形，水库运行效果较好，达到了土坝除险加固的目的。