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中国核工业华兴建设有限公司
摘要：某水库位于深圳市大亚湾核电基地内，属电站专用供水水库。水库大坝为均质土坝，自1997年4月开始投入使用以来，坝体发现多处渗漏，同时坝顶部出现了多道横向裂缝，严重影响水库库体的整体稳定性和耐久性，以及危及蓄水功能，决定采用高压水泥灌浆技术对水库坝体进行堵漏加固，以保证水库的正常蓄水供水功能。
关键词：灌浆施工；坝体堵漏及加固
1.工程概述
某水库是电站专用供水水库，其坝顶长度500m，坝顶宽度为7.5m，坝顶高程为85.50m。该大坝为碾压式均质土坝，坝体填料为泥盆纪正长石石英质全风化坡积土。坝体填筑于1996年1月15日开工，1997年4月竣工，1996年9月中旬开始蓄水。投入使用以来，坝体现场发现多处渗漏，同时坝顶部出现了多道横向裂缝，坝体现场探测后，决定对所发现的渗漏进行灌浆堵漏以及对坝体进行加固处理，以保证水库的正常蓄水供水功能。
2.水泥灌浆设备和材料
2.1主要施工机械设备清单如下表：
表一 主要机械设备表
序号 设备名称 规 格 单位 需用量 备 注
1 地质钻机 XY-1A回转式 台 6
2 灌浆泵 BW-150 台 2
3 泥浆比重计 套 2
4 自动灌浆记录仪 台 1
2.2浆液制备与供应
灌浆用水泥采用标号不低于425#的普通硅酸盐水泥。为便于水泥运输，兼顾各工作面的灌浆施工，以及保护工作环境，避免施工人员与有害的水泥粉尘直接接触，在帷幕灌浆时，所灌水泥浆液将采取集中搅制，設置一个集中制浆系统，负责对工程灌浆施工用浆的供应。用BW--150型泥浆泵通过Φ32mm输浆管路输送至各钻孔灌浆使用。
灌浆浆液浓度：灌浆用水泥采用标号不低于425#的普通硅酸盐水泥，灌浆浆液应由稀到浓，逐级变换，水灰比可采用3：1、2：1、1：1、0.5：1四个级别。
3 主要工艺与施工要求
3.1 钻孔施工
3.1.1 钻机的安装
（1）灌浆钻孔采用XY-1A型回转式地质钻机；
（2）钻机安装必须稳固，精心调平，钻塔底座要用木桩楔牢固定，各部固定螺栓要拧紧，传动系统要相应对线，确保施工过程中不发生倾斜移位；
（3）钻机安装定位后，对于垂直钻孔，钻机的立轴中心线，天车前缘切点与抽芯孔中心点必须在同一铅垂线上；对于斜孔，钻机的立轴中心线按照规定的倾斜角度调整；
表二 钻孔深度偏差值
（4）水池应离钻机塔座1米以外，避免循环水冲湿场地，造成钻机倾斜移位；
（5）钻孔位置测量定位与设计位置的偏差不大于5cm。
3.1.2 定位开孔
（1）定孔位后，先凿一直径略大于钻头外径的平底浅眼；
（2）用钻头缓慢地接触混凝土表面，待钻头入槽后，下入孔口管，保证其垂直牢固，并要重新校正钻机立轴中心、天车前缘切点与孔口管中心在同一铅垂线上；
（3）开孔钻进要轻压慢钻，密切注意钻机有无移位。
（4）洗孔：灌浆孔段钻进时禁止使用循环水，在灌浆前应进行孔内沉积物冲洗和裂隙冲洗，冲洗压力可为灌浆压力的80%，最大压力不小于1MPa。冲洗要求至回水清净、孔内沉积厚度不超过20cm。
3.2 灌浆施工
3.2.1 灌浆设备安装
本工程灌浆区域有四个，分布在0+168～0+400范围内，将制浆站设置在0+280附近，位于四个灌浆区域的中部，恰好也是灌浆加固区域二的地段。灌浆泵和灌浆记录仪安设在0+280附近，水泥浆液通过输浆管输送到灌浆孔，输浆管采用镀锌管。孔口管和护孔管采用直径为91mm的钢管，在成孔后下入孔内，深度达到灌浆段顶面，管外侧跟随电缆（直径为5mm），每间隔2m用细镀锌铁丝将电缆绑扎在PVC管上。
3.2.2 灌浆施工
采用孔口封闭式全孔灌浆法，以钻杆作为灌浆射浆管下入距孔底不得大于0.5m，自上而下灌浆。灌浆浆液浓度：灌浆用水泥采用标号不低于425#的普通硅酸盐水泥，灌浆浆液应由稀到浓，逐级变换，水灰比可采用3：1、2：1、1：1、0.5：1四个级别。
按下列情况变换：
⑴当灌浆压力保持不变，注入率持续减少时，或当注入率不变而压力持续升高时，不得改变水灰比；
⑵当某一比级浆液的注入量已达300L以上或灌注时间已达30min，而灌浆压力和注入率均无改变或改变不显著时，就改浓一级；
⑶当注入率大于30L/min时，可根据具体情况越级变浓。
灌浆压力：控制在1.5～2.5MPa，表层取小值，孔底取大值，灌浆压力可根据实际情况调整；灌浆过程中，灌浆压力或注入率突然改变较大时，应立即查明原因，采取相应措施处理。当各孔段达到设计灌浆压力后，注入率不大于1L/min时，继续灌注30min。
各孔灌浆完成后用浓水泥浆封孔，封孔方法采用“全孔一次封孔法”，即在全孔灌浆结束后，自下而上灌注水灰比为0.5：1的浓浆，灌注压力与该段的灌浆压力相同。
图一 钻孔注浆示意图
4.关键技术与实施特点
4.1 灌浆加固方案
（1）加固区域一：0+425附近
根据《水库渗漏通道探测报告》，在K0+425孔附近存在着较强的渗漏通道，该渗漏通道位于坝基的接触带上，强渗漏通道的高程在25～35m，宽度大约20～30m，是由于基础风化带没有处理好所造成的，因此此段加固范围为0+399.5～0+429.5，每隔1.5m布置一个钻孔，钻孔深度为70m，其中灌浆段深度为45m～70m； （2）加固区域二：0+280附近
在K0+275～K0+285孔之间存在一条强渗漏带，根据地质勘察资料，推测是断层F17。资料显示，在水库修建以前在F17周围曾经存在很多泉水出露，泉眼在目前水库位置的上下游都有分布。根据综合示踪测试的数据，表明该断裂带仍然是一条强的渗漏通道，强渗漏部位与坝轴线相交部位为5～15m高程之间。根据《水库渗漏通道探测报告》关于此渗漏区域的描述，坝顶开孔范围0+275.8～0+296.9，每隔1.5m布置一个钻孔，钻孔深度为90m，其中灌浆段深度为55m～90m。由于F17断层具有一定的倾斜度，因此钻孔及灌浆孔设计为斜孔，孔斜为5o。
（3）加固区域三：0+325附近
在K0+325孔附近10～15m高程存在渗漏，渗漏范围大约10～20m之间，渗漏发生在破碎带。设计此段的加固范围为0+318.25～0+331.75，每隔1.5m布置一个钻孔，钻孔深度为80m，其中灌浆段深度为65m～80m；
（4）加固区域四：0+175附近
在K0+175孔附近15～25m高程处存在渗漏，渗漏宽度约20～30m，渗漏部位主要是破碎带。设计此段的加固范围为0+168.25～0+181.75，每隔1.5m布置一个钻孔，钻孔深度为75m，其中灌浆段深度为55m～75m。
加固区域分布详见灌浆孔剖面分布图，汇总表如下：
表3加固区域及灌浆段汇总表
加固
区域 位置 范围 设计孔深 钻孔间距 设计
灌浆段 孔斜
一 0+425附近 0+399.5～0+429.5 70m 1.5m 45m～70m 垂直
二 0+280附近 0+275.8～0+296.9 90m 1.5m 55m～90m 5o
三 0+325附近 0+318.25～0+331.75 80m 1.5m 65m～80m 垂直
四 0+175附近 0+168.25～0+181.75 75m 1.5m 55m～75m 垂直
4.2 灌浆要求：
图二：注浆防水帷幕注浆示意图
由于在灌浆过程中采用边灌浆边探测的方法，对灌浆顺序有一定要求。即对于一排灌浆孔，不采用顺序灌浆的方法，而是间隔若干孔进行灌浆，在成孔后，探测渗漏所偏向的位置，在靠近通道的位置处再进行开孔灌浆，直到达到堵住渗漏通道的目的。灌浆顺序可如下圖。在下图中，圆面代表计划的灌浆孔，数字代表灌浆的顺序。在灌浆孔成孔前，通道的具体位置是未知的，因此每隔几个孔距先钻几个灌浆孔（序号1），在孔内进行温度场探测，根据温度场的探测结果判断通道更加精确的位置，并进行灌浆处理（如图中首先灌浆区域），在灌浆完成后探测灌浆效果，如果仍有渗漏，则以通道位置为中心，向两侧加大灌浆范围（序号3）。
5.质量控制措施
5.1 施工时相关技术要求
（1）严格按设计及规范要求施工。
（2）严格执行规定的灌浆压力、浆液配比、灌浆时间和终灌标准等施工技术参数。
（3）详细做好钻孔及灌浆记录，并及时整理成果资料。
（4）对灌浆不正常和灌浆过程中出现事故的部位及时查明原因，及时处理。
（5）原材料：纯水泥浆灌浆采用不低于42.5﹟级普通硅酸盐水泥，合格证、验收证件齐全，过期水泥不得使用。水泥首次出库使用前，必须进行全面质量鉴定，该批水泥使用期间，应进行不定期质量抽查，符合质量标准都方可使用。水泥检验按《永久水工建筑物混凝土施工技术要求》JAQ·SG/BG05-2006及 GB175标准规定执行。
（6）灌浆用水应符合JGJ63的规定，拌制浆液用水的温度不超过20℃，若水温超过20℃时应采取降温措施。
5.2 施工记录与资料整理
灌浆原始资料和成果资料包括如下内容：
⑴钻孔、钻孔冲洗、压水试验、灌浆原始记录等；
⑵单孔灌浆综合成果表；
⑶灌浆孔平面位置图；
⑷灌浆综合剖面图；
⑸灌浆孔岩芯柱状图；；
⑻灌浆材料出厂、检验资料；
⑼工程照片和岩芯实物；
⑽灌浆竣工报告以及设计、监理文件、检测文件等。
6.结束语
高压水泥注浆防水帷幕是浆水泥浆，通过压浆泵、成排的灌浆管均匀地注入土体中，以填充、渗透和挤密等方式，驱走岩石裂隙中或土颗粒间的水分和气体，并填充其位置，硬化后将岩土胶结成一个整体，形成一个强度大、压缩性低、抗渗性高和稳定性良好的新的岩土体，从而使地基得到加固，可防止或减少渗透和不均匀的沉降，已达到加固坝体和防渗的效果。
参考文献：
[1]《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》DL/T5148；
[2]《水利水电工程钻孔压水试验规程》SL251；
[3]《水电水利岩土工程施工及岩体测试造孔规范》DL/T5125；
[4]《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》GB175；
[5]《水电水利工程物探规程》DL5010-2005；
[6]《混凝土拌和用水标准》JGJ63；
[7]《岭澳水库土坝孔隙水压力观测分析》 马秀媛 白永年等；
[8]《土坝灌浆技术规范》SD 266-88；
摘要：某水库位于深圳市大亚湾核电基地内，属电站专用供水水库。水库大坝为均质土坝，自1997年4月开始投入使用以来，坝体发现多处渗漏，同时坝顶部出现了多道横向裂缝，严重影响水库库体的整体稳定性和耐久性，以及危及蓄水功能，决定采用高压水泥灌浆技术对水库坝体进行堵漏加固，以保证水库的正常蓄水供水功能。
关键词：灌浆施工；坝体堵漏及加固
1.工程概述
某水库是电站专用供水水库，其坝顶长度500m，坝顶宽度为7.5m，坝顶高程为85.50m。该大坝为碾压式均质土坝，坝体填料为泥盆纪正长石石英质全风化坡积土。坝体填筑于1996年1月15日开工，1997年4月竣工，1996年9月中旬开始蓄水。投入使用以来，坝体现场发现多处渗漏，同时坝顶部出现了多道横向裂缝，坝体现场探测后，决定对所发现的渗漏进行灌浆堵漏以及对坝体进行加固处理，以保证水库的正常蓄水供水功能。
2.水泥灌浆设备和材料
2.1主要施工机械设备清单如下表：
表一 主要机械设备表
序号 设备名称 规 格 单位 需用量 备 注
1 地质钻机 XY-1A回转式 台 6
2 灌浆泵 BW-150 台 2
3 泥浆比重计 套 2
4 自动灌浆记录仪 台 1
2.2浆液制备与供应
灌浆用水泥采用标号不低于425#的普通硅酸盐水泥。为便于水泥运输，兼顾各工作面的灌浆施工，以及保护工作环境，避免施工人员与有害的水泥粉尘直接接触，在帷幕灌浆时，所灌水泥浆液将采取集中搅制，設置一个集中制浆系统，负责对工程灌浆施工用浆的供应。用BW--150型泥浆泵通过Φ32mm输浆管路输送至各钻孔灌浆使用。
灌浆浆液浓度：灌浆用水泥采用标号不低于425#的普通硅酸盐水泥，灌浆浆液应由稀到浓，逐级变换，水灰比可采用3：1、2：1、1：1、0.5：1四个级别。
3 主要工艺与施工要求
3.1 钻孔施工
3.1.1 钻机的安装
（1）灌浆钻孔采用XY-1A型回转式地质钻机；
（2）钻机安装必须稳固，精心调平，钻塔底座要用木桩楔牢固定，各部固定螺栓要拧紧，传动系统要相应对线，确保施工过程中不发生倾斜移位；
（3）钻机安装定位后，对于垂直钻孔，钻机的立轴中心线，天车前缘切点与抽芯孔中心点必须在同一铅垂线上；对于斜孔，钻机的立轴中心线按照规定的倾斜角度调整；
表二 钻孔深度偏差值
（4）水池应离钻机塔座1米以外，避免循环水冲湿场地，造成钻机倾斜移位；
（5）钻孔位置测量定位与设计位置的偏差不大于5cm。
3.1.2 定位开孔
（1）定孔位后，先凿一直径略大于钻头外径的平底浅眼；
（2）用钻头缓慢地接触混凝土表面，待钻头入槽后，下入孔口管，保证其垂直牢固，并要重新校正钻机立轴中心、天车前缘切点与孔口管中心在同一铅垂线上；
（3）开孔钻进要轻压慢钻，密切注意钻机有无移位。
（4）洗孔：灌浆孔段钻进时禁止使用循环水，在灌浆前应进行孔内沉积物冲洗和裂隙冲洗，冲洗压力可为灌浆压力的80%，最大压力不小于1MPa。冲洗要求至回水清净、孔内沉积厚度不超过20cm。
3.2 灌浆施工
3.2.1 灌浆设备安装
本工程灌浆区域有四个，分布在0+168～0+400范围内，将制浆站设置在0+280附近，位于四个灌浆区域的中部，恰好也是灌浆加固区域二的地段。灌浆泵和灌浆记录仪安设在0+280附近，水泥浆液通过输浆管输送到灌浆孔，输浆管采用镀锌管。孔口管和护孔管采用直径为91mm的钢管，在成孔后下入孔内，深度达到灌浆段顶面，管外侧跟随电缆（直径为5mm），每间隔2m用细镀锌铁丝将电缆绑扎在PVC管上。
3.2.2 灌浆施工
采用孔口封闭式全孔灌浆法，以钻杆作为灌浆射浆管下入距孔底不得大于0.5m，自上而下灌浆。灌浆浆液浓度：灌浆用水泥采用标号不低于425#的普通硅酸盐水泥，灌浆浆液应由稀到浓，逐级变换，水灰比可采用3：1、2：1、1：1、0.5：1四个级别。
按下列情况变换：
⑴当灌浆压力保持不变，注入率持续减少时，或当注入率不变而压力持续升高时，不得改变水灰比；
⑵当某一比级浆液的注入量已达300L以上或灌注时间已达30min，而灌浆压力和注入率均无改变或改变不显著时，就改浓一级；
⑶当注入率大于30L/min时，可根据具体情况越级变浓。
灌浆压力：控制在1.5～2.5MPa，表层取小值，孔底取大值，灌浆压力可根据实际情况调整；灌浆过程中，灌浆压力或注入率突然改变较大时，应立即查明原因，采取相应措施处理。当各孔段达到设计灌浆压力后，注入率不大于1L/min时，继续灌注30min。
各孔灌浆完成后用浓水泥浆封孔，封孔方法采用“全孔一次封孔法”，即在全孔灌浆结束后，自下而上灌注水灰比为0.5：1的浓浆，灌注压力与该段的灌浆压力相同。
图一 钻孔注浆示意图
4.关键技术与实施特点
4.1 灌浆加固方案
（1）加固区域一：0+425附近
根据《水库渗漏通道探测报告》，在K0+425孔附近存在着较强的渗漏通道，该渗漏通道位于坝基的接触带上，强渗漏通道的高程在25～35m，宽度大约20～30m，是由于基础风化带没有处理好所造成的，因此此段加固范围为0+399.5～0+429.5，每隔1.5m布置一个钻孔，钻孔深度为70m，其中灌浆段深度为45m～70m； （2）加固区域二：0+280附近
在K0+275～K0+285孔之间存在一条强渗漏带，根据地质勘察资料，推测是断层F17。资料显示，在水库修建以前在F17周围曾经存在很多泉水出露，泉眼在目前水库位置的上下游都有分布。根据综合示踪测试的数据，表明该断裂带仍然是一条强的渗漏通道，强渗漏部位与坝轴线相交部位为5～15m高程之间。根据《水库渗漏通道探测报告》关于此渗漏区域的描述，坝顶开孔范围0+275.8～0+296.9，每隔1.5m布置一个钻孔，钻孔深度为90m，其中灌浆段深度为55m～90m。由于F17断层具有一定的倾斜度，因此钻孔及灌浆孔设计为斜孔，孔斜为5o。
（3）加固区域三：0+325附近
在K0+325孔附近10～15m高程存在渗漏，渗漏范围大约10～20m之间，渗漏发生在破碎带。设计此段的加固范围为0+318.25～0+331.75，每隔1.5m布置一个钻孔，钻孔深度为80m，其中灌浆段深度为65m～80m；
（4）加固区域四：0+175附近
在K0+175孔附近15～25m高程处存在渗漏，渗漏宽度约20～30m，渗漏部位主要是破碎带。设计此段的加固范围为0+168.25～0+181.75，每隔1.5m布置一个钻孔，钻孔深度为75m，其中灌浆段深度为55m～75m。
加固区域分布详见灌浆孔剖面分布图，汇总表如下：
表3加固区域及灌浆段汇总表
加固
区域 位置 范围 设计孔深 钻孔间距 设计
灌浆段 孔斜
一 0+425附近 0+399.5～0+429.5 70m 1.5m 45m～70m 垂直
二 0+280附近 0+275.8～0+296.9 90m 1.5m 55m～90m 5o
三 0+325附近 0+318.25～0+331.75 80m 1.5m 65m～80m 垂直
四 0+175附近 0+168.25～0+181.75 75m 1.5m 55m～75m 垂直
4.2 灌浆要求：
图二：注浆防水帷幕注浆示意图
由于在灌浆过程中采用边灌浆边探测的方法，对灌浆顺序有一定要求。即对于一排灌浆孔，不采用顺序灌浆的方法，而是间隔若干孔进行灌浆，在成孔后，探测渗漏所偏向的位置，在靠近通道的位置处再进行开孔灌浆，直到达到堵住渗漏通道的目的。灌浆顺序可如下圖。在下图中，圆面代表计划的灌浆孔，数字代表灌浆的顺序。在灌浆孔成孔前，通道的具体位置是未知的，因此每隔几个孔距先钻几个灌浆孔（序号1），在孔内进行温度场探测，根据温度场的探测结果判断通道更加精确的位置，并进行灌浆处理（如图中首先灌浆区域），在灌浆完成后探测灌浆效果，如果仍有渗漏，则以通道位置为中心，向两侧加大灌浆范围（序号3）。
5.质量控制措施
5.1 施工时相关技术要求
（1）严格按设计及规范要求施工。
（2）严格执行规定的灌浆压力、浆液配比、灌浆时间和终灌标准等施工技术参数。
（3）详细做好钻孔及灌浆记录，并及时整理成果资料。
（4）对灌浆不正常和灌浆过程中出现事故的部位及时查明原因，及时处理。
（5）原材料：纯水泥浆灌浆采用不低于42.5﹟级普通硅酸盐水泥，合格证、验收证件齐全，过期水泥不得使用。水泥首次出库使用前，必须进行全面质量鉴定，该批水泥使用期间，应进行不定期质量抽查，符合质量标准都方可使用。水泥检验按《永久水工建筑物混凝土施工技术要求》JAQ·SG/BG05-2006及 GB175标准规定执行。
（6）灌浆用水应符合JGJ63的规定，拌制浆液用水的温度不超过20℃，若水温超过20℃时应采取降温措施。
5.2 施工记录与资料整理
灌浆原始资料和成果资料包括如下内容：
⑴钻孔、钻孔冲洗、压水试验、灌浆原始记录等；
⑵单孔灌浆综合成果表；
⑶灌浆孔平面位置图；
⑷灌浆综合剖面图；
⑸灌浆孔岩芯柱状图；；
⑻灌浆材料出厂、检验资料；
⑼工程照片和岩芯实物；
⑽灌浆竣工报告以及设计、监理文件、检测文件等。
6.结束语
高压水泥注浆防水帷幕是浆水泥浆，通过压浆泵、成排的灌浆管均匀地注入土体中，以填充、渗透和挤密等方式，驱走岩石裂隙中或土颗粒间的水分和气体，并填充其位置，硬化后将岩土胶结成一个整体，形成一个强度大、压缩性低、抗渗性高和稳定性良好的新的岩土体，从而使地基得到加固，可防止或减少渗透和不均匀的沉降，已达到加固坝体和防渗的效果。
参考文献：
[1]《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》DL/T5148；
[2]《水利水电工程钻孔压水试验规程》SL251；
[3]《水电水利岩土工程施工及岩体测试造孔规范》DL/T5125；
[4]《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》GB175；
[5]《水电水利工程物探规程》DL5010-2005；
[6]《混凝土拌和用水标准》JGJ63；
[7]《岭澳水库土坝孔隙水压力观测分析》 马秀媛 白永年等；
[8]《土坝灌浆技术规范》SD 266-88；