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摘 要：同乃水库地处北方寒冷地区，受冻融影响较大，80年代末期，坝体开始出现渗漏现象，而且逐年加剧，危及大坝安全。2012年水库进行除险加固，采用水泥灌浆与化学灌浆相结合的方法对坝体进行防渗处理，经过2年运行，防渗效果良好。
关键词：浆砌石拱坝；水泥化学灌浆；防渗加固
引言：同乃水库位于阜蒙县阜新镇同乃村境内，枢纽工程位于大凌河水系伊吗图河支流上，集水面积4.5km2，河道长度2.5km，河道平均比降2.71%。水库设计洪水标准20年一遇，校核洪水标准100年一遇，总库容30.92万m3，工程规模小（2）型，工程等别为Ⅴ等，枢纽建筑物等级为5级。水库枢纽工程由拦河坝和溢流堰段组成，拦河坝为浆砌石拱坝，最大坝高13.5m，坝顶宽5m，坝底宽8m，大坝全长70m。溢流堰位于拱坝中间位置，堰顶宽36m，开敞式。
一、坝体防渗处理方案
1、渗漏原因分析
同乃水库浆砌石坝渗漏的主要原因有以下几方面：1）坝体局部裂缝、坝面勾缝脱落引起漏水。2）建库时坝体无防渗墙且施工质量差引起漏水。3）由于坝体长期受冻融、冲蚀和溶蚀作用引起漏水。
2、防渗处理方案选择
2012年，同乃水库列为辽宁省小型水库除险加固计划，针对浆砌石拱坝坝体渗漏问题，当时备选的防渗处理方案有两个：一是淤积面以上采用现浇钢筋网混凝土护面防渗，厚0.2m；淤积面以下采用旋喷灌浆，灌浆孔距1.0m。考虑坝前淤泥内钻孔旋喷很难形成防渗帷幕，防渗效果难以保证；同时，旋喷灌浆需在坝前修建施工机械作业平台、施工道路和施工围堰，而坝前淤泥最大深度达9m，施工困难、临时工程费用较大，该方案不可行。第二个方案淤积面以上仍采用现浇钢筋网混凝土护面防渗，厚0.2m；淤积面以下至坝基采用水泥灌浆与化学灌浆相结合的方法，工作面位于坝顶和下游坝面，可以大大减少临时工程费用。通过经济技术比较采用第二种防渗处理方案。
二、浆砌石拱坝坝体防渗处理技术
1、灌浆治漏加固方法
1）浆砌石坝体帷幕灌浆。主要采用水泥灌浆，充填漏洞和缝隙，防渗截漏，阻断漏水通道，防止冻融破坏。通过灌浆加固，达到防渗目的。2）在整体充填灌浆后，在下游坝面固结灌浆。即在下游坝面有漏水或溶蚀物出逸的地方，造水平孔或斜孔，埋注浆管进行化学灌浆处理，以堵塞漏水通道和坝体空洞、裂缝，加固坝体，增加坝面稳定性和抗冲刷能力。3）坝面重新勾缝。灌浆结束20d后，采用防水材料配制的高标号水泥砂浆，对下游坝面进行重新勾缝。先剔缝，后勾缝。
2、水泥灌浆
（1）灌浆前的试验
1）压水试验。为灌浆提供准确压力，并指导施工，保证效果。选择坝体典型部位，按照（SL31-2003）《水利水电工程钻孔压水试验规程》进行工作，试验压力采用0.3MP灌浆压力，根据试验结果、单位吸水量（X）值的大小，确定浆液浓度、吃浆量大小。X值越大，吃浆量就越大，浆液就要适当变浓。
2）灌浆试验。目的是为了确定灌浆的影响半径、浆液浓度及其它参数等，为布孔和灌浆提供依据。
（2）灌浆材料
大坝整体充填水泥灌浆的主要材料为水泥浆，配合泥、砂子、粉煤灰、石英粉、水、外加剂等。其中水泥为P.O42.5水泥。水灰比采用5∶1，3∶1，2∶1，1∶1和0.5∶1五个比级，灌浆浆液由稀至浓逐级变换。
（3）浆液的浓度
按照由稀至浓逐级变换的原则，根据压水试验逐级确定浆液浓度。坝体当注入浆量大于30L/min时，可越级变浓，当某一级浆液灌注400L以上，而灌浆压力和吸浆量均无明显改变时，可改浓一级浆液灌注。该工程浆液水灰比按重量比5∶1，3∶1，2∶1，1∶1和0.5∶1五个比级。灌浆过程中每隔1h测定一次浆液比重。
（4）灌浆压力
该工程采用的灌浆压力为0.2～0.5MPa。
（5）布孔和造孔
非溢流坝段，在漏水坝段沿坝顶中心，呈“梅花”型，钻孔间距和排距1～3m，孔径为40mm，孔深1.8～2.2m，具体根据实际情况确定。溢流坝段处，由于堰顶以上有工作桥，无法在坝顶施工，采取在背水面打垂直孔或斜孔灌浆的方法，在裂缝部位，沿裂缝每1m布设一孔。孔径为40mm，孔深在1～2m之间，根据实际情况确定。造孔设备：采用回转式液压钻机造孔。
（6）水泥浆灌浆工艺
采用压力循环式灌浆，分三序灌注，并进行复灌。灌浆设备：搅拌机、灌浆机、承压输浆管、注浆管、胶塞、压力表、比重计等。钻孔采用准40mm金刚石钻头清水钻进，先导孔与检查孔孔径为准55mm。施工时钻孔开孔位置与设计位置偏差不大于10cm。钻孔偏斜率不大于孔深的2%。普通孔在灌浆前应进行简易压水试验，先导孔和检查孔进行正规压水试验。灌浆结束标准：在设计压力下，灌浆段吸浆量不大于0.4L/min，且持续时间不少于1h，可结束灌浆。终孔段灌浆结束后，以0.5∶1级水泥浆置换孔内稀浆进行封孔。
（7）特殊灌浆孔处理
1）灌浆过程中发现冒浆时，采用表面封堵、加浓浆液、降压等方法处理。2）坝体灌浆串浆时，一是串浆孔正在钻进时，立即停钻；二是相邻孔串浆量大时，两孔同时并灌；三是在串浆孔上部用胶塞封堵。3）灌浆过程应连续进行，因故中断超过30分钟，应及时冲洗钻孔或扫孔后复灌。
（8）质量检测
在坝体漏水严重和吃浆量大的部位，布设检测孔，检测孔数量按灌浆孔总数5%的比例，检测孔压水试验的压力值为设计正常高水位的1.5倍。检测后按封孔要求进行封孔。
3、化学灌浆
化学灌浆与水泥灌浆相比具有渗入性强、柔韧性好、快凝、强度较高的优点，适应水下或动水条件下裂缝灌浆和填塞处理。主要工艺流程：在下游坝面漏水区域凿“V”型槽—清理縫内松动的水泥砂浆块—冲洗槽内污物—骑缝钻孔—埋设浆浆管（用堵漏王固定压实）—用903聚合物砂浆和堵漏王封缝—配制灌浆混合液—压力灌浆—浆液固化后，割管封孔。 （2）化学灌浆材料
同乃水库坝体防渗加固工程采用LW，HW水溶性聚氨酯为灌浆材料。这种灌浆材料具有良好的亲水性，能在水中聚合固化，粘结强度大，抗压强度高。该工程采用的LW和HW两种水溶性聚氨酯，按照LW∶HW=6∶4的配浆比例，主要性能指标：遇水体积膨胀率30%，粘结强度1186MPa、抗压强度（变形50%）11177MPa。
（2）施工程序
1）钻孔。采用风钻和电锤等钻孔工具，在缝两侧、垂直缝表面走向、与开裂面间夹角小于45°、错位钻孔、钻孔必须穿过裂缝，钻孔间距20～60cm。2）清理。采用高压水流（0.1MPa）清洗注浆孔及周遭，清除表面松动颗粒、粉尘，保持表面干净、新鲜、润湿。3）埋设注浆嘴。在钻好的孔内安装注浆嘴（注浆嘴总长度8.5cm，外径1.4cm，下部膨胀螺栓部分長度3.4cm），埋入钻孔内深度4cm左右，并用专用内六角扳手拧紧环压螺栓，压缩橡胶套管，使注浆嘴固定在注浆孔内，并与孔壁密贴、无空隙、不漏水。4）注水。从最低处观察孔开始依次向上，用高压清洗机以0.5MPa的压力向注浆嘴内注入洁净水，观察其它注浆孔出水情况。若相邻上部的注浆孔有水涌出，说明该注浆孔与裂缝连通良好。移至涌水注浆孔的邻近上部注浆孔注水，直至全部注浆孔均与裂缝连通良好为止。5）灌浆。浆砌石坝的灌浆压力控制很重要，压力大可以保证浆液的扩散能力，但高压也会使相邻灌浆孔冒浆，如果压力过大，容易造成砌体二次破坏。工程采用0.12～0.15MPa，灌浆顺序为由下向上，单孔逐一连续进行。当相邻灌浆孔开始出浆时，保持压力1～2min，即停止该灌浆孔灌浆，移至相邻灌浆孔灌浆，直至最上部位灌浆孔灌浆完成。6）割管封孔。灌浆完毕，待浆液终凝，一般灌浆完成24h后，确认不漏即可去掉或敲掉外露的灌浆嘴。清理干净已固化的溢漏出的灌浆液。用速凝封堵材料进行注浆孔的修补、封口处理。7）最后在修补好的裂缝表面涂刷聚合物界面剂。
结束语
同乃水库浆砌石坝防渗加固后，经过2年的试运行，坝体下游面漏水、明流、射流现象消失，仅各别部位有湿润，灌浆效果良好。
参考文献
[1]洪金国.水泥化学灌浆法在水利水电工程坝体防渗加固中的应用[J].黑龙江科技信息，2016（10）：240.
[2]石硕.水泥化学灌浆法在坝体防渗加固中的应用[J].东北水利水电，2015，33（11）：20-21+23.
[3]袁永斌.水泥化学灌浆法在帷幕灌浆工程中的应用[J].广东建材，2009（04）：102-104.
（作者单位：武汉众江源工程管理有限公司）
关键词：浆砌石拱坝；水泥化学灌浆；防渗加固
引言：同乃水库位于阜蒙县阜新镇同乃村境内，枢纽工程位于大凌河水系伊吗图河支流上，集水面积4.5km2，河道长度2.5km，河道平均比降2.71%。水库设计洪水标准20年一遇，校核洪水标准100年一遇，总库容30.92万m3，工程规模小（2）型，工程等别为Ⅴ等，枢纽建筑物等级为5级。水库枢纽工程由拦河坝和溢流堰段组成，拦河坝为浆砌石拱坝，最大坝高13.5m，坝顶宽5m，坝底宽8m，大坝全长70m。溢流堰位于拱坝中间位置，堰顶宽36m，开敞式。
一、坝体防渗处理方案
1、渗漏原因分析
同乃水库浆砌石坝渗漏的主要原因有以下几方面：1）坝体局部裂缝、坝面勾缝脱落引起漏水。2）建库时坝体无防渗墙且施工质量差引起漏水。3）由于坝体长期受冻融、冲蚀和溶蚀作用引起漏水。
2、防渗处理方案选择
2012年，同乃水库列为辽宁省小型水库除险加固计划，针对浆砌石拱坝坝体渗漏问题，当时备选的防渗处理方案有两个：一是淤积面以上采用现浇钢筋网混凝土护面防渗，厚0.2m；淤积面以下采用旋喷灌浆，灌浆孔距1.0m。考虑坝前淤泥内钻孔旋喷很难形成防渗帷幕，防渗效果难以保证；同时，旋喷灌浆需在坝前修建施工机械作业平台、施工道路和施工围堰，而坝前淤泥最大深度达9m，施工困难、临时工程费用较大，该方案不可行。第二个方案淤积面以上仍采用现浇钢筋网混凝土护面防渗，厚0.2m；淤积面以下至坝基采用水泥灌浆与化学灌浆相结合的方法，工作面位于坝顶和下游坝面，可以大大减少临时工程费用。通过经济技术比较采用第二种防渗处理方案。
二、浆砌石拱坝坝体防渗处理技术
1、灌浆治漏加固方法
1）浆砌石坝体帷幕灌浆。主要采用水泥灌浆，充填漏洞和缝隙，防渗截漏，阻断漏水通道，防止冻融破坏。通过灌浆加固，达到防渗目的。2）在整体充填灌浆后，在下游坝面固结灌浆。即在下游坝面有漏水或溶蚀物出逸的地方，造水平孔或斜孔，埋注浆管进行化学灌浆处理，以堵塞漏水通道和坝体空洞、裂缝，加固坝体，增加坝面稳定性和抗冲刷能力。3）坝面重新勾缝。灌浆结束20d后，采用防水材料配制的高标号水泥砂浆，对下游坝面进行重新勾缝。先剔缝，后勾缝。
2、水泥灌浆
（1）灌浆前的试验
1）压水试验。为灌浆提供准确压力，并指导施工，保证效果。选择坝体典型部位，按照（SL31-2003）《水利水电工程钻孔压水试验规程》进行工作，试验压力采用0.3MP灌浆压力，根据试验结果、单位吸水量（X）值的大小，确定浆液浓度、吃浆量大小。X值越大，吃浆量就越大，浆液就要适当变浓。
2）灌浆试验。目的是为了确定灌浆的影响半径、浆液浓度及其它参数等，为布孔和灌浆提供依据。
（2）灌浆材料
大坝整体充填水泥灌浆的主要材料为水泥浆，配合泥、砂子、粉煤灰、石英粉、水、外加剂等。其中水泥为P.O42.5水泥。水灰比采用5∶1，3∶1，2∶1，1∶1和0.5∶1五个比级，灌浆浆液由稀至浓逐级变换。
（3）浆液的浓度
按照由稀至浓逐级变换的原则，根据压水试验逐级确定浆液浓度。坝体当注入浆量大于30L/min时，可越级变浓，当某一级浆液灌注400L以上，而灌浆压力和吸浆量均无明显改变时，可改浓一级浆液灌注。该工程浆液水灰比按重量比5∶1，3∶1，2∶1，1∶1和0.5∶1五个比级。灌浆过程中每隔1h测定一次浆液比重。
（4）灌浆压力
该工程采用的灌浆压力为0.2～0.5MPa。
（5）布孔和造孔
非溢流坝段，在漏水坝段沿坝顶中心，呈“梅花”型，钻孔间距和排距1～3m，孔径为40mm，孔深1.8～2.2m，具体根据实际情况确定。溢流坝段处，由于堰顶以上有工作桥，无法在坝顶施工，采取在背水面打垂直孔或斜孔灌浆的方法，在裂缝部位，沿裂缝每1m布设一孔。孔径为40mm，孔深在1～2m之间，根据实际情况确定。造孔设备：采用回转式液压钻机造孔。
（6）水泥浆灌浆工艺
采用压力循环式灌浆，分三序灌注，并进行复灌。灌浆设备：搅拌机、灌浆机、承压输浆管、注浆管、胶塞、压力表、比重计等。钻孔采用准40mm金刚石钻头清水钻进，先导孔与检查孔孔径为准55mm。施工时钻孔开孔位置与设计位置偏差不大于10cm。钻孔偏斜率不大于孔深的2%。普通孔在灌浆前应进行简易压水试验，先导孔和检查孔进行正规压水试验。灌浆结束标准：在设计压力下，灌浆段吸浆量不大于0.4L/min，且持续时间不少于1h，可结束灌浆。终孔段灌浆结束后，以0.5∶1级水泥浆置换孔内稀浆进行封孔。
（7）特殊灌浆孔处理
1）灌浆过程中发现冒浆时，采用表面封堵、加浓浆液、降压等方法处理。2）坝体灌浆串浆时，一是串浆孔正在钻进时，立即停钻；二是相邻孔串浆量大时，两孔同时并灌；三是在串浆孔上部用胶塞封堵。3）灌浆过程应连续进行，因故中断超过30分钟，应及时冲洗钻孔或扫孔后复灌。
（8）质量检测
在坝体漏水严重和吃浆量大的部位，布设检测孔，检测孔数量按灌浆孔总数5%的比例，检测孔压水试验的压力值为设计正常高水位的1.5倍。检测后按封孔要求进行封孔。
3、化学灌浆
化学灌浆与水泥灌浆相比具有渗入性强、柔韧性好、快凝、强度较高的优点，适应水下或动水条件下裂缝灌浆和填塞处理。主要工艺流程：在下游坝面漏水区域凿“V”型槽—清理縫内松动的水泥砂浆块—冲洗槽内污物—骑缝钻孔—埋设浆浆管（用堵漏王固定压实）—用903聚合物砂浆和堵漏王封缝—配制灌浆混合液—压力灌浆—浆液固化后，割管封孔。 （2）化学灌浆材料
同乃水库坝体防渗加固工程采用LW，HW水溶性聚氨酯为灌浆材料。这种灌浆材料具有良好的亲水性，能在水中聚合固化，粘结强度大，抗压强度高。该工程采用的LW和HW两种水溶性聚氨酯，按照LW∶HW=6∶4的配浆比例，主要性能指标：遇水体积膨胀率30%，粘结强度1186MPa、抗压强度（变形50%）11177MPa。
（2）施工程序
1）钻孔。采用风钻和电锤等钻孔工具，在缝两侧、垂直缝表面走向、与开裂面间夹角小于45°、错位钻孔、钻孔必须穿过裂缝，钻孔间距20～60cm。2）清理。采用高压水流（0.1MPa）清洗注浆孔及周遭，清除表面松动颗粒、粉尘，保持表面干净、新鲜、润湿。3）埋设注浆嘴。在钻好的孔内安装注浆嘴（注浆嘴总长度8.5cm，外径1.4cm，下部膨胀螺栓部分長度3.4cm），埋入钻孔内深度4cm左右，并用专用内六角扳手拧紧环压螺栓，压缩橡胶套管，使注浆嘴固定在注浆孔内，并与孔壁密贴、无空隙、不漏水。4）注水。从最低处观察孔开始依次向上，用高压清洗机以0.5MPa的压力向注浆嘴内注入洁净水，观察其它注浆孔出水情况。若相邻上部的注浆孔有水涌出，说明该注浆孔与裂缝连通良好。移至涌水注浆孔的邻近上部注浆孔注水，直至全部注浆孔均与裂缝连通良好为止。5）灌浆。浆砌石坝的灌浆压力控制很重要，压力大可以保证浆液的扩散能力，但高压也会使相邻灌浆孔冒浆，如果压力过大，容易造成砌体二次破坏。工程采用0.12～0.15MPa，灌浆顺序为由下向上，单孔逐一连续进行。当相邻灌浆孔开始出浆时，保持压力1～2min，即停止该灌浆孔灌浆，移至相邻灌浆孔灌浆，直至最上部位灌浆孔灌浆完成。6）割管封孔。灌浆完毕，待浆液终凝，一般灌浆完成24h后，确认不漏即可去掉或敲掉外露的灌浆嘴。清理干净已固化的溢漏出的灌浆液。用速凝封堵材料进行注浆孔的修补、封口处理。7）最后在修补好的裂缝表面涂刷聚合物界面剂。
结束语
同乃水库浆砌石坝防渗加固后，经过2年的试运行，坝体下游面漏水、明流、射流现象消失，仅各别部位有湿润，灌浆效果良好。
参考文献
[1]洪金国.水泥化学灌浆法在水利水电工程坝体防渗加固中的应用[J].黑龙江科技信息，2016（10）：240.
[2]石硕.水泥化学灌浆法在坝体防渗加固中的应用[J].东北水利水电，2015，33（11）：20-21+23.
[3]袁永斌.水泥化学灌浆法在帷幕灌浆工程中的应用[J].广东建材，2009（04）：102-104.
（作者单位：武汉众江源工程管理有限公司）