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摘要：惠来县古杭中水库建设于上世纪50～70年代，受当时技术标准、施工技术所限，抗洪标准低、缺陷隐患多，所以决定进行除险加固处理。本文对古杭中水库土坝坝体及坝基应用劈裂灌浆、充填灌浆的施工技术进行了阐述。
关键词：劈裂灌浆；充填灌浆；施工技术；土石坝；古杭中水库
1 工程概况
古杭中水库位于揭阳市惠来县东南部的前詹镇鸡冠山南麓，距县城25km，属于铭湖水系。水库以灌溉为主，兼及防洪、发电用途，是一座综合性的中型水库，其集水面积达12.2km2，总库容有1788×104m3。水库始建于1956年，由古杭水库与古杭下水库改建而成。由于工程建设年代跨度大，采用的标准低，存在先天不足，主要问题是坝体质量差，碾压不实，遇台风暴雨就会出现渗漏、管涌、牛皮胀等现象，严重危及大坝安全。另外，还存在着坝后排水设施不完善、坝坡不稳定、溢洪道破损、输水涵管破坏等问题。鉴于此，水库管理所决定对水库进行除险加固改造，工程包括坝体及坝基防渗处理、坝顶改造、上游坝坡改造、下游坝坡改造、溢洪道及泄洪闸改造、输水涵管加固、防汛公路建设等。工程于2010年5月开工，2011年3月完工，并于2013年1月通过验收。坝体防渗加固采用了劈裂灌浆技术，共处理2364.6m；坝基充填灌浆675.4m。坝体及坝基防渗加固工程2010年9月开工，于当年12月10日完工，只用了3个月时间，28个单元工程合格率达100%。
2 坝体劈裂灌浆施工技术
2.1 劈裂灌浆技术原理
劈裂灌浆防渗体厚度5～20cm，尤其适合填筑质量差或存在大量隐患的土坝及浅层砂性土、黏性土的坝基[1]。施工时沿坝体轴线小应力面钻孔，在灌浆压力作用下劈开坝体，并形成沿坝轴线分布的垂直连续防渗帷幕。在提高坝体渗透稳定性的同时，受到反复劈裂-回弹作用及浆坝互压、析水湿陷固结作用，使坝轴线两侧一定范围内的土体得到密实[2]。浆液的渗透、充填还可以使坝体裂缝、孔穴、松散土层得到密实、加固，因此劈裂灌浆技术处理土石坝病险简易高效、经济实用。
2.2 劈裂灌浆工艺流程
放样布孔→分序造孔→送料、供料、制浆→灌浆（每孔分5～10次）→终灌→封孔→工作面处理→结束。
2.3劈裂灌浆施工
2.3.1坝顶钻孔
施工轴线在土坝加固改建后的坝体轴线上，采用单排两序孔，终孔距为3m，第一序孔距为6m，第二序孔设在第一序孔的中间位置。钻孔深度要钻至土坝素填土的下限。钻孔有干钻和泥浆循环钻进两种方法，干钻用得多，但湿钻成孔快，并且泥浆还能发挥护壁作用。钻孔时要求孔位偏差不超过50mm，孔斜不大于2%。
2.3.2泥浆制备
土料取自经试验合格的土料场，颗粒级配合理，浆液稳定性高。采用搅拌机湿法制浆，土料经浸泡、过筛后入搅拌机搅拌，浆液经过筛后入储浆罐备用。浆液采用水泥黏土浆，其中水泥含量为15%。泥浆密度控制在1.3～1.6g/cm3，并安排专人用比重计进行调节控制。初灌采用1.3～1.4g/cm3的稀浆，坝体劈开后改用1.5～1.6 g/cm3的浓浆。制好当浆液应在6h内用完。
2.3.3劈裂灌浆施工
本工程采用孔底注浆全孔灌注法施工，并遵循“稀浆开路，浓浆灌注；分序施灌，先稀后稠；少灌多复，控制浆量”的原则。施工过程中，主要控制灌浆压力、灌浆量、坝体变形、复灌次数等参数。灌浆压力分起始劈裂压力、单孔最大灌注压力和屈服应力，受坝高、压实质量、钻孔深度等因素影响，本工程采用0.15～0.50MPa的孔口压力。灌浆量以灌注时不吃浆、坝顶3次冒浆停灌为准，控制每次灌注量不超过5m3为度。变形控制主要是坝体横向水平位移和竖向沉陷，灌浆期间每天观测2次，非灌期间每5天观测1次。复灌次数要达到5～10次。复灌间隔根据灌浆量调整，当灌浆量较大时，间隔较长时间；否则，间隔较短时间。实际复灌时间在3～20d。
2.4劈裂灌浆效果
古杭中水库坝体经劈裂灌浆处理，原坝体渗漏、管涌、牛皮胀现象消失，下游坡水位比灌浆前下降明显。现场取样检测3组，渗透系数达到1.15×10-7cm/s～0.96×10-7cm/s，达到设计要求。
3 坝基充填灌浆施工技术
3.1 充填灌浆机理
充填灌浆主要是利用泥浆自重压力，将泥浆注入坝体或坝基内充填已有的裂缝、孔穴等隐患，达到加固坝体或坝基的目的。为了提高灌浆效率和效果，通常在灌浆时施加一定压力。
3.2 充填灌浆工艺流程
布孔→钻孔→安装灌浆导管→供水、进料、制浆→接管灌浆→复灌每孔不少于5次→终灌→封孔→工作面清理→结束。
3.3 充填灌浆施工
3.3.1 灌浆孔布置
施工轴线设在大坝加固改建以后的轴线上，采用单排两序孔，终孔距为3.0m，孔深钻至主河床段强风化层±3m。先对坝基充填帷幕灌浆，然后再进行劈裂灌浆，并且劈裂灌浆与充填帷幕灌浆搭接2m。
3.3.2 灌浆材料
浆液采用纯水泥配制，水泥为32.5MPa的普通硅酸盐水泥，浆液比重为1.6～1.75。
3.3.3 灌浆设备
主要设备包括地质钻机、灌浆泵、搅拌机、压力表、流量计等。
3.3.4 钻孔及保护
按施工图布孔，对坝体填筑部分采用锤击干钻法钻孔，至坝基强风化层改用回转式干法钻孔。为防止塌孔，禁止使用清水循环钻进法施工[3]。钻孔时要求孔位与设计位置偏差不超过10cm，孔斜不大于孔深的2%。
3.3.5 安装导浆管
成孔后立即安装导浆管。导浆管外径与钻头直径相近，可避免反浆或冒浆。
3.3.6 清孔
灌浆前及复灌前清孔可使浆液顺利到达每一处裂缝、孔穴等隐患位置。清孔方法是采用比导浆管内经小的镀锌钢管，然后采用稀泥浆或风水联合清洗。洗至回水清晰为止。清洗时控制压力和时间两个参数。
3.3.7 浆液制备
制浆要求同劈裂灌浆。浆液搅拌完毕必须过滤，同时控制使用时间不超过4h。
3.3.8 灌浆施工
充填灌浆施工采用自下而上分段施工方法，并遵循“先稀后浓，渐次加浓；分序施灌，少灌多复”的原则。施工时先进行第1序孔的钻孔与灌浆，然后再进行第2序孔的钻孔和灌浆。每一孔复灌次数不少于5次，每次间隔时间不少于3d。控制灌浆压力不超过0.2MPa，开始时采用较小的灌浆压力，随着坝体或坝基密实度提高及裂缝、孔穴等缺陷被填充，逐步提高孔口压力至设计压力。当稀浆量大，孔口压力为负时采用浓浆灌注。灌浆量按设计值进行控制，一般不应超过设计值。在进行灌浆施工时准确记录每孔灌浆压力、瞬时最大应力值、灌浆量、灌浆持续时间等数据，并及时统计。
3.3.9 终灌及封孔
当复灌次数已在5次以上，总灌浆量达到设计灌浆量，并且不吃浆时终止灌浆。封孔时回填浓浆，至孔口液面不再下降时为止，然后用黏土粉分层回填捣实。
3.4 原型观测
选择主河床最大断面作为监测断面进行施工观测。
4 结语
劈裂灌浆和充填灌浆都是水库土坝防渗加固处理常用技术。与防渗墙技术相比，灌浆技术施工简便、造价低而工效高，实施后可以有效解决土坝渗漏问题，提高土坝质量标准。然而灌浆属于隐蔽性工程，要求施工单位注重细节的控制，并做好原始记录，以利工程质量的评判。
参考文献：
[1] 庞琼，王士军，谷艳昌，等.土石坝垂直防渗加固措施综述[J].水利水运工程学报，2014（4）：28-37.
[2] 林文平.劈裂灌浆施工技术在罗坑径水库坝体防渗加固中的应用[J].水利天地，2012（7）：36-37.
[3] 周华清.充填灌浆在堤围除险加固工程中的运用[J].黑龙江科技信息，2012（21）：248，73.
关键词：劈裂灌浆；充填灌浆；施工技术；土石坝；古杭中水库
1 工程概况
古杭中水库位于揭阳市惠来县东南部的前詹镇鸡冠山南麓，距县城25km，属于铭湖水系。水库以灌溉为主，兼及防洪、发电用途，是一座综合性的中型水库，其集水面积达12.2km2，总库容有1788×104m3。水库始建于1956年，由古杭水库与古杭下水库改建而成。由于工程建设年代跨度大，采用的标准低，存在先天不足，主要问题是坝体质量差，碾压不实，遇台风暴雨就会出现渗漏、管涌、牛皮胀等现象，严重危及大坝安全。另外，还存在着坝后排水设施不完善、坝坡不稳定、溢洪道破损、输水涵管破坏等问题。鉴于此，水库管理所决定对水库进行除险加固改造，工程包括坝体及坝基防渗处理、坝顶改造、上游坝坡改造、下游坝坡改造、溢洪道及泄洪闸改造、输水涵管加固、防汛公路建设等。工程于2010年5月开工，2011年3月完工，并于2013年1月通过验收。坝体防渗加固采用了劈裂灌浆技术，共处理2364.6m；坝基充填灌浆675.4m。坝体及坝基防渗加固工程2010年9月开工，于当年12月10日完工，只用了3个月时间，28个单元工程合格率达100%。
2 坝体劈裂灌浆施工技术
2.1 劈裂灌浆技术原理
劈裂灌浆防渗体厚度5～20cm，尤其适合填筑质量差或存在大量隐患的土坝及浅层砂性土、黏性土的坝基[1]。施工时沿坝体轴线小应力面钻孔，在灌浆压力作用下劈开坝体，并形成沿坝轴线分布的垂直连续防渗帷幕。在提高坝体渗透稳定性的同时，受到反复劈裂-回弹作用及浆坝互压、析水湿陷固结作用，使坝轴线两侧一定范围内的土体得到密实[2]。浆液的渗透、充填还可以使坝体裂缝、孔穴、松散土层得到密实、加固，因此劈裂灌浆技术处理土石坝病险简易高效、经济实用。
2.2 劈裂灌浆工艺流程
放样布孔→分序造孔→送料、供料、制浆→灌浆（每孔分5～10次）→终灌→封孔→工作面处理→结束。
2.3劈裂灌浆施工
2.3.1坝顶钻孔
施工轴线在土坝加固改建后的坝体轴线上，采用单排两序孔，终孔距为3m，第一序孔距为6m，第二序孔设在第一序孔的中间位置。钻孔深度要钻至土坝素填土的下限。钻孔有干钻和泥浆循环钻进两种方法，干钻用得多，但湿钻成孔快，并且泥浆还能发挥护壁作用。钻孔时要求孔位偏差不超过50mm，孔斜不大于2%。
2.3.2泥浆制备
土料取自经试验合格的土料场，颗粒级配合理，浆液稳定性高。采用搅拌机湿法制浆，土料经浸泡、过筛后入搅拌机搅拌，浆液经过筛后入储浆罐备用。浆液采用水泥黏土浆，其中水泥含量为15%。泥浆密度控制在1.3～1.6g/cm3，并安排专人用比重计进行调节控制。初灌采用1.3～1.4g/cm3的稀浆，坝体劈开后改用1.5～1.6 g/cm3的浓浆。制好当浆液应在6h内用完。
2.3.3劈裂灌浆施工
本工程采用孔底注浆全孔灌注法施工，并遵循“稀浆开路，浓浆灌注；分序施灌，先稀后稠；少灌多复，控制浆量”的原则。施工过程中，主要控制灌浆压力、灌浆量、坝体变形、复灌次数等参数。灌浆压力分起始劈裂压力、单孔最大灌注压力和屈服应力，受坝高、压实质量、钻孔深度等因素影响，本工程采用0.15～0.50MPa的孔口压力。灌浆量以灌注时不吃浆、坝顶3次冒浆停灌为准，控制每次灌注量不超过5m3为度。变形控制主要是坝体横向水平位移和竖向沉陷，灌浆期间每天观测2次，非灌期间每5天观测1次。复灌次数要达到5～10次。复灌间隔根据灌浆量调整，当灌浆量较大时，间隔较长时间；否则，间隔较短时间。实际复灌时间在3～20d。
2.4劈裂灌浆效果
古杭中水库坝体经劈裂灌浆处理，原坝体渗漏、管涌、牛皮胀现象消失，下游坡水位比灌浆前下降明显。现场取样检测3组，渗透系数达到1.15×10-7cm/s～0.96×10-7cm/s，达到设计要求。
3 坝基充填灌浆施工技术
3.1 充填灌浆机理
充填灌浆主要是利用泥浆自重压力，将泥浆注入坝体或坝基内充填已有的裂缝、孔穴等隐患，达到加固坝体或坝基的目的。为了提高灌浆效率和效果，通常在灌浆时施加一定压力。
3.2 充填灌浆工艺流程
布孔→钻孔→安装灌浆导管→供水、进料、制浆→接管灌浆→复灌每孔不少于5次→终灌→封孔→工作面清理→结束。
3.3 充填灌浆施工
3.3.1 灌浆孔布置
施工轴线设在大坝加固改建以后的轴线上，采用单排两序孔，终孔距为3.0m，孔深钻至主河床段强风化层±3m。先对坝基充填帷幕灌浆，然后再进行劈裂灌浆，并且劈裂灌浆与充填帷幕灌浆搭接2m。
3.3.2 灌浆材料
浆液采用纯水泥配制，水泥为32.5MPa的普通硅酸盐水泥，浆液比重为1.6～1.75。
3.3.3 灌浆设备
主要设备包括地质钻机、灌浆泵、搅拌机、压力表、流量计等。
3.3.4 钻孔及保护
按施工图布孔，对坝体填筑部分采用锤击干钻法钻孔，至坝基强风化层改用回转式干法钻孔。为防止塌孔，禁止使用清水循环钻进法施工[3]。钻孔时要求孔位与设计位置偏差不超过10cm，孔斜不大于孔深的2%。
3.3.5 安装导浆管
成孔后立即安装导浆管。导浆管外径与钻头直径相近，可避免反浆或冒浆。
3.3.6 清孔
灌浆前及复灌前清孔可使浆液顺利到达每一处裂缝、孔穴等隐患位置。清孔方法是采用比导浆管内经小的镀锌钢管，然后采用稀泥浆或风水联合清洗。洗至回水清晰为止。清洗时控制压力和时间两个参数。
3.3.7 浆液制备
制浆要求同劈裂灌浆。浆液搅拌完毕必须过滤，同时控制使用时间不超过4h。
3.3.8 灌浆施工
充填灌浆施工采用自下而上分段施工方法，并遵循“先稀后浓，渐次加浓；分序施灌，少灌多复”的原则。施工时先进行第1序孔的钻孔与灌浆，然后再进行第2序孔的钻孔和灌浆。每一孔复灌次数不少于5次，每次间隔时间不少于3d。控制灌浆压力不超过0.2MPa，开始时采用较小的灌浆压力，随着坝体或坝基密实度提高及裂缝、孔穴等缺陷被填充，逐步提高孔口压力至设计压力。当稀浆量大，孔口压力为负时采用浓浆灌注。灌浆量按设计值进行控制，一般不应超过设计值。在进行灌浆施工时准确记录每孔灌浆压力、瞬时最大应力值、灌浆量、灌浆持续时间等数据，并及时统计。
3.3.9 终灌及封孔
当复灌次数已在5次以上，总灌浆量达到设计灌浆量，并且不吃浆时终止灌浆。封孔时回填浓浆，至孔口液面不再下降时为止，然后用黏土粉分层回填捣实。
3.4 原型观测
选择主河床最大断面作为监测断面进行施工观测。
4 结语
劈裂灌浆和充填灌浆都是水库土坝防渗加固处理常用技术。与防渗墙技术相比，灌浆技术施工简便、造价低而工效高，实施后可以有效解决土坝渗漏问题，提高土坝质量标准。然而灌浆属于隐蔽性工程，要求施工单位注重细节的控制，并做好原始记录，以利工程质量的评判。
参考文献：
[1] 庞琼，王士军，谷艳昌，等.土石坝垂直防渗加固措施综述[J].水利水运工程学报，2014（4）：28-37.
[2] 林文平.劈裂灌浆施工技术在罗坑径水库坝体防渗加固中的应用[J].水利天地，2012（7）：36-37.
[3] 周华清.充填灌浆在堤围除险加固工程中的运用[J].黑龙江科技信息，2012（21）：248，73.