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【摘要】简述劈裂灌浆技术的机理、施工的技术要点及应用，并结合在小龙潭水库坝体防渗加固工程中的应用实例，着重介绍其在施工中应注意的技术要点以及处理措施，实施前后工程运行效果，以说明该项技术在水利工程中的可行性。
【关键词】劈裂灌浆；坝体加固；防渗施工；应用；效果
1.工程概况
从小龙潭水库施工期布设先导孔所探明的地质勘查资料得知，坝体填筑土多为含砾粘土，干密度在1.29～1.48g/cm3之间，孔隙比在0.847～1.136之间，数值波动变化较大，说明坝体的填筑质量不稳定，绝大部分填筑土粘性较差，结构较为松散，因此坝体的渗透系数较大，经水库管理单位观测检查，在高水位时，发现坝背坡表面湿润、有渗水，个别部位出现“牛皮涨”现象，当水库水位稍高时，坝的渗透量加快，这将使水库存在安全隐患。经过加固方案的论证比较，坝身及坝基采用坝体劈裂灌注粘土浆进行防渗处理的加固方法，以期达到坝体防渗的要求，确保水库大坝的安全运行。
2.劈裂灌浆技术的机理
劈裂灌浆技术是一项处理病险堤坝的常用技术。其基本施工工艺是：沿坝轴线小应力面布设灌浆孔，通过较高的灌浆压力劈开坝体，由防渗浆液沿坝轴线构成垂直连续的防渗帷幕，以解决坝体渗透稳定问题，同时在反复劈裂—回弹过程中的浆坝互压和析水湿陷固结，使灌浆轴线两侧一定范围内坝体土的密实度也得到提高。由于采用较高的灌浆压力，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、松散土层都被充填渗透、挤压密实，形成以浆脉为主体，并有一定宽度的防渗带，从而达到防渗加固的目的。
3.灌浆施工
3.1灌浆布孔及设备选择
沿主坝轴线全线布孔，布置范围：0+000～0+100桩号，最终孔距5m。为掌握坝体及地基的地质情况，沿布孔线每隔40m布设一个先导孔，以确定灌浆孔底坝基岩和相对不透水层顶线高程。灌浆分三序进行，第一序孔距为20m，第二序孔距为10m，第三序孔距加密为5m。孔深钻至坝基下3m的相对不透水层。灌浆设备采用XL-100型钻机1台，WJG-80型搅浆机1台，YSB-250/120型灌浆泵2台，经纬仪1台，DS3水准仪1台，1000L储浆罐2个。
3.2灌浆压力的确定
灌浆压力分为起始劈裂压力、单孔灌浆最大压力和屈服压力，是在灌浆施工必须确定和严格控制的压力。灌浆压力受坝高、坝坡、坝体土料特性、压实质量、钻孔深度以及实施灌浆的材料等因素影响。根据设计的要求和本工程已进行的先导孔作劈裂灌注试验，来确定起始劈裂压力、单孔灌浆最大压力、屈服压力和初步估算注浆量，以指导工程的全过程灌浆施工。
本工程通过试灌实测起始劈裂压力为0.13～0.19MPa，确定单孔灌浆最大压力为0.23MPa，单孔灌浆最大压力是灌浆时一定要控制不能超过的压力。依据已有的经验和施工图估算，一般坝体防渗帷幕厚度呈“上下薄，中间厚，两端薄”的状态，故拟定浆体厚度为5～10cm。
3.3灌浆材料的选择与制作
劈裂灌漿制浆材料原则上使用纯粘土浆，粘粒含量要适宜，相关的指标应符合规范及设计的要求。本工程的取土料场经试验，其颗粒级配较合理，有机质可溶盐含量低，含砂量少，稳定性好，胶体率较高，适于作劈裂灌浆制浆材料。
采用搅浆机湿法制浆，随时测定泥浆的浓度，浆液稠度由专门人员用比重计进行控制。泥浆浓度在灌浆初始时用稀浆，密度为1.2～1.3kg/cm3,待坝体被劈裂开后改用浓浆，正常灌注浆时浓度可达1.5～1.6kg/cm3,封孔时浓度可达1.7 kg/cm3以上。土料经浸泡、过筛，送入搅浆机搅拌，制出浆液后再经过两次孔目为5mm的筛子过滤后，贮入储浆罐备用。
3.4灌浆过程的控制
灌浆采用孔底注浆全孔灌注法，施灌时按照：稀浆开路、浓浆灌注、分序施灌、先疏后密、少灌多复、控制浆量的原则进行，实施时将注浆管下到离钻孔底部0.5～1.0m处。其工艺流程按：开挖沟槽→钻孔→制浆→灌浆→终灌→封孔。具体的施灌方法及工艺依据《土坝坝体灌浆技术规范》执行，在此就不一一阐述。现主要介绍在施工过程中应注意控制的要点：压力、灌浆量、坝体的变形控制、复灌次数及间隔时间等。
（1）严格控制灌浆压力。灌浆压力根据上述试验初定的大小按每阶段控制，使用准确可靠的压力仪表和仪表旁的排浆阀控制孔口压力，不得随意施压。每孔每次均有专人负责观测记录，从起始灌注至终灌均须按照预定的方案进行，通过逐步提高压力的方式，增加灌浆压力，并按“内劈外不劈”的原则加以把握，严禁一次劈裂很长的情况出现。
（2）灌浆量的控制。在灌浆过程中尽量推迟坝顶出现裂缝的时间，采用控制灌浆泵流量等措施控制好每次的灌入量，否则坝体裂缝会逐渐扩大，同时坝体会产生压缩和位移。制定好停灌标准，当灌注时不吃浆、坝顶连续冒浆3次或孔口压力达到0.23MPa时，立即停灌，再提升注浆管3.5m，继续进行灌注，如此反复，直至达到实际要求为止。每次灌浆量控制在5m3以内。
（3）坝体的变形控制。本工程重点控制坝体的横向水平位移与竖向沉陷，在坝轴线方向每隔20m设置一组木桩观测标点，每组分坝顶、上下游坝肩、背水坡各一个观测标点，利用经纬仪、水准仪等测量仪器在灌浆期间，每天观测2次，非灌浆期间，每5天观测1次，观测坝体的横向、竖向的位移情况，同时观测局部位置的沉陷等其他情况，做好观测记录，以判断坝体的位移是否在规范的范围内，便以制定对策。
3.5特殊情况的处理
实施灌浆时出现的特殊情况，处理方法如下分述：
（1）冒浆。在灌注第一序孔的过程中，背水坡涵管部位出现两处冒浆点，采用停灌待凝，少灌多复，适当加入膨润土制作的稠浆封堵的方法处理。
（2）裂缝。第一、二序孔灌注时，坝体出现的裂缝无论长度、宽度均能符合规范的要求，首次劈裂的缝长8m，宽2cm左右。在进行0+060桩号的灌注时，一度出现缝宽达3.5cm，为避免裂缝加剧扩大，采用停灌12小时后待坝体回弹闭合，再进行复灌的方法处理。
（3）串浆。发现相邻两孔或隔孔的孔口冒浆，说明坝基已经劈裂，两孔的浆脉连通。采用将冒浆孔堵塞，然后在灌浆孔继续灌注。
（4）隆起。灌注时发现坝背坡面有两次隆起，经检查，因灌浆的压力过大，对该部位产生挤压作用，经降低压力及调整灌浆泵的流量，且停灌12小时后复灌，局部隆起的现象解除。
4.灌浆的效果
小龙潭水库主坝坝体经劈裂灌浆加固后，原坝体湿润、渗水及牛皮涨的现象解除；在正常蓄水位的条件下，检查坝后埋设的测压管，其下游坡水位比灌浆前明显降低；经检查孔注水试验，其指标均能满足设计与规范的要求；测量坝横断面面积均比灌浆前略有缩小，说明坝体干密度有一定的提高。
5.结语
在病险水库土坝坝体防渗加固中，劈裂灌浆技术具有造价低、质量好、易于操作的特点，经过实施可以解决土坝渗漏的问题，提高坝体的密实度，增强水库大坝的质量标准，使到水库能正常蓄水，安全运行。实践证明，劈裂灌浆技术是一项很有应用价值的工程技术，是可行的，值得推广。
参考文献
[1]SD266-88,土坝坝体灌浆技术规范[S].北京:水利电力出版社,1989.
[2]白永年,关德斌,王洪恩,刘宪奎等.土坝坝体劈裂灌浆技术[M].北京:水利电力出版社,1987,3.
【关键词】劈裂灌浆；坝体加固；防渗施工；应用；效果
1.工程概况
从小龙潭水库施工期布设先导孔所探明的地质勘查资料得知，坝体填筑土多为含砾粘土，干密度在1.29～1.48g/cm3之间，孔隙比在0.847～1.136之间，数值波动变化较大，说明坝体的填筑质量不稳定，绝大部分填筑土粘性较差，结构较为松散，因此坝体的渗透系数较大，经水库管理单位观测检查，在高水位时，发现坝背坡表面湿润、有渗水，个别部位出现“牛皮涨”现象，当水库水位稍高时，坝的渗透量加快，这将使水库存在安全隐患。经过加固方案的论证比较，坝身及坝基采用坝体劈裂灌注粘土浆进行防渗处理的加固方法，以期达到坝体防渗的要求，确保水库大坝的安全运行。
2.劈裂灌浆技术的机理
劈裂灌浆技术是一项处理病险堤坝的常用技术。其基本施工工艺是：沿坝轴线小应力面布设灌浆孔，通过较高的灌浆压力劈开坝体，由防渗浆液沿坝轴线构成垂直连续的防渗帷幕，以解决坝体渗透稳定问题，同时在反复劈裂—回弹过程中的浆坝互压和析水湿陷固结，使灌浆轴线两侧一定范围内坝体土的密实度也得到提高。由于采用较高的灌浆压力，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、松散土层都被充填渗透、挤压密实，形成以浆脉为主体，并有一定宽度的防渗带，从而达到防渗加固的目的。
3.灌浆施工
3.1灌浆布孔及设备选择
沿主坝轴线全线布孔，布置范围：0+000～0+100桩号，最终孔距5m。为掌握坝体及地基的地质情况，沿布孔线每隔40m布设一个先导孔，以确定灌浆孔底坝基岩和相对不透水层顶线高程。灌浆分三序进行，第一序孔距为20m，第二序孔距为10m，第三序孔距加密为5m。孔深钻至坝基下3m的相对不透水层。灌浆设备采用XL-100型钻机1台，WJG-80型搅浆机1台，YSB-250/120型灌浆泵2台，经纬仪1台，DS3水准仪1台，1000L储浆罐2个。
3.2灌浆压力的确定
灌浆压力分为起始劈裂压力、单孔灌浆最大压力和屈服压力，是在灌浆施工必须确定和严格控制的压力。灌浆压力受坝高、坝坡、坝体土料特性、压实质量、钻孔深度以及实施灌浆的材料等因素影响。根据设计的要求和本工程已进行的先导孔作劈裂灌注试验，来确定起始劈裂压力、单孔灌浆最大压力、屈服压力和初步估算注浆量，以指导工程的全过程灌浆施工。
本工程通过试灌实测起始劈裂压力为0.13～0.19MPa，确定单孔灌浆最大压力为0.23MPa，单孔灌浆最大压力是灌浆时一定要控制不能超过的压力。依据已有的经验和施工图估算，一般坝体防渗帷幕厚度呈“上下薄，中间厚，两端薄”的状态，故拟定浆体厚度为5～10cm。
3.3灌浆材料的选择与制作
劈裂灌漿制浆材料原则上使用纯粘土浆，粘粒含量要适宜，相关的指标应符合规范及设计的要求。本工程的取土料场经试验，其颗粒级配较合理，有机质可溶盐含量低，含砂量少，稳定性好，胶体率较高，适于作劈裂灌浆制浆材料。
采用搅浆机湿法制浆，随时测定泥浆的浓度，浆液稠度由专门人员用比重计进行控制。泥浆浓度在灌浆初始时用稀浆，密度为1.2～1.3kg/cm3,待坝体被劈裂开后改用浓浆，正常灌注浆时浓度可达1.5～1.6kg/cm3,封孔时浓度可达1.7 kg/cm3以上。土料经浸泡、过筛，送入搅浆机搅拌，制出浆液后再经过两次孔目为5mm的筛子过滤后，贮入储浆罐备用。
3.4灌浆过程的控制
灌浆采用孔底注浆全孔灌注法，施灌时按照：稀浆开路、浓浆灌注、分序施灌、先疏后密、少灌多复、控制浆量的原则进行，实施时将注浆管下到离钻孔底部0.5～1.0m处。其工艺流程按：开挖沟槽→钻孔→制浆→灌浆→终灌→封孔。具体的施灌方法及工艺依据《土坝坝体灌浆技术规范》执行，在此就不一一阐述。现主要介绍在施工过程中应注意控制的要点：压力、灌浆量、坝体的变形控制、复灌次数及间隔时间等。
（1）严格控制灌浆压力。灌浆压力根据上述试验初定的大小按每阶段控制，使用准确可靠的压力仪表和仪表旁的排浆阀控制孔口压力，不得随意施压。每孔每次均有专人负责观测记录，从起始灌注至终灌均须按照预定的方案进行，通过逐步提高压力的方式，增加灌浆压力，并按“内劈外不劈”的原则加以把握，严禁一次劈裂很长的情况出现。
（2）灌浆量的控制。在灌浆过程中尽量推迟坝顶出现裂缝的时间，采用控制灌浆泵流量等措施控制好每次的灌入量，否则坝体裂缝会逐渐扩大，同时坝体会产生压缩和位移。制定好停灌标准，当灌注时不吃浆、坝顶连续冒浆3次或孔口压力达到0.23MPa时，立即停灌，再提升注浆管3.5m，继续进行灌注，如此反复，直至达到实际要求为止。每次灌浆量控制在5m3以内。
（3）坝体的变形控制。本工程重点控制坝体的横向水平位移与竖向沉陷，在坝轴线方向每隔20m设置一组木桩观测标点，每组分坝顶、上下游坝肩、背水坡各一个观测标点，利用经纬仪、水准仪等测量仪器在灌浆期间，每天观测2次，非灌浆期间，每5天观测1次，观测坝体的横向、竖向的位移情况，同时观测局部位置的沉陷等其他情况，做好观测记录，以判断坝体的位移是否在规范的范围内，便以制定对策。
3.5特殊情况的处理
实施灌浆时出现的特殊情况，处理方法如下分述：
（1）冒浆。在灌注第一序孔的过程中，背水坡涵管部位出现两处冒浆点，采用停灌待凝，少灌多复，适当加入膨润土制作的稠浆封堵的方法处理。
（2）裂缝。第一、二序孔灌注时，坝体出现的裂缝无论长度、宽度均能符合规范的要求，首次劈裂的缝长8m，宽2cm左右。在进行0+060桩号的灌注时，一度出现缝宽达3.5cm，为避免裂缝加剧扩大，采用停灌12小时后待坝体回弹闭合，再进行复灌的方法处理。
（3）串浆。发现相邻两孔或隔孔的孔口冒浆，说明坝基已经劈裂，两孔的浆脉连通。采用将冒浆孔堵塞，然后在灌浆孔继续灌注。
（4）隆起。灌注时发现坝背坡面有两次隆起，经检查，因灌浆的压力过大，对该部位产生挤压作用，经降低压力及调整灌浆泵的流量，且停灌12小时后复灌，局部隆起的现象解除。
4.灌浆的效果
小龙潭水库主坝坝体经劈裂灌浆加固后，原坝体湿润、渗水及牛皮涨的现象解除；在正常蓄水位的条件下，检查坝后埋设的测压管，其下游坡水位比灌浆前明显降低；经检查孔注水试验，其指标均能满足设计与规范的要求；测量坝横断面面积均比灌浆前略有缩小，说明坝体干密度有一定的提高。
5.结语
在病险水库土坝坝体防渗加固中，劈裂灌浆技术具有造价低、质量好、易于操作的特点，经过实施可以解决土坝渗漏的问题，提高坝体的密实度，增强水库大坝的质量标准，使到水库能正常蓄水，安全运行。实践证明，劈裂灌浆技术是一项很有应用价值的工程技术，是可行的，值得推广。
参考文献
[1]SD266-88,土坝坝体灌浆技术规范[S].北京:水利电力出版社,1989.
[2]白永年,关德斌,王洪恩,刘宪奎等.土坝坝体劈裂灌浆技术[M].北京:水利电力出版社,1987,3.