水库大坝灌浆施工及防渗加固处理方案

陆朝城

（贵州省从江县水利局，贵州 从江 557400）

1 工程实例

某水库枢纽工程由大坝、泄洪表孔和放水钢闸组成，大坝为浆砌石重力墙式干砌石坝，最大坝高25.2m，坝顶长49m，坝顶宽5.2m。上游坝坡1：0.1，下游坡为1：0.625。坝体上游为顶宽2m，底宽4.5 的浆砌石重力墙，下游面为厚1m的浆砌石坝壳，在上游重力墙与下游坝壳之间上部16.5m 为干砌毛石、砂砾石填隙，坝体底8.7m 为浆砌石。坝顶和坝上游分别为0.3m 和0.2m 厚的混凝土防渗面板。坝体内的毛石砌体填筑松散，孔隙较大，透水性强。渗透系数k=2～10cm/s，孔隙率=15%～25%。坝基和左坝肩为强风化花岗岩，右坝肩表层为10m 厚的残坡积土，中部为1～4m 厚的全风化花岗岩，底部为强风化花岗岩。由于右坝肩松散破碎层和坝基在大坝施工时未进行专门地基处理，右坝肩在水库高水位运行时渗漏严重，坝基也存在一定的渗漏现象。

2 水库大坝灌浆技术

该工程共布置了67个坝体固结灌浆孔（0#～66#）和34个帷幕灌浆孔（67#～100#)。由于在基岩及坡积土中的帷幕灌浆技术相对比较成熟，有技术规范可以遵循，故本文着重对干砌毛石坝体固结灌浆进行探讨。

2.1 灌浆孔布置

在坝顶沿坝轴线方向布置两排灌浆孔，第一排孔距大坝上游面3.2m，距第一排孔下游2m布置第二排孔，孔间距2m，梅花形布置。第一排孔编号从 0#～33#，0～27# 孔位于大坝顶，28#～33#孔位于右坝肩。第二排孔编号从34#～66#，34#～60# 位于坝顶，61#～66# 孔位于右坝肩，孔深最大15.5m。

2.2 灌浆方法

灌浆采取Ⅲ次序分次加密，第一批间距8m，然后分批加密。坝体灌浆采用自上而下分段循环钻灌法，分段长度2m。

2.3 灌浆材料

浆液：坝体内采用水泥砂浆灌注固结。水泥砂浆配酸盐水泥，水泥标号为425#。灌浆用砂：选用中细砂，含泥量不大于5%。水：拌和用水符合饮用水标准。外加剂：施工时根据灌浆试验加入速凝剂、减水剂等，均以水溶液状态加入，最优掺量通过试验确定，用量不大于干料重量的4%。

2.4 灌浆压力

灌浆压力按表1 控制，以不使灌浆层顶及下游坝壳发生变位或坝体浆砌石不被掀动为原则；且孔口压力小于0.05MPa。

2.5 灌浆结束条件

2.5.1 灌至不吸浆或最终吸浆量小于1.5L/min，再延续30min 即可结束灌浆。

?

2.5.2 不论压力多大，只要灌入干料达到2t/m 即可结束该段灌浆。全孔灌浆结束后要及时封孔，封孔用水泥砂浆。

2.6 质量检查

灌浆结束（28d）后应在基本孔之间钻检查孔，孔数为基本孔数的5%，孔深不小于灌浆孔深度。要求灌浆后砌体孔隙率不大于10%，结石体强度不低于M7.5 水泥砂浆强度。

3 灌浆施工现场试验及设计调整

由于灌浆工程的不确定因素较多，必须通过灌浆试验最终确定设计参数，尤其是在干砌石坝体中固结灌浆技术无规范可循，为了探索钻孔灌浆的方法、确定灌浆材料、灌浆压力、灌浆结束条件等，现场灌浆试验尤为重要。该工程规模虽然较小，但灌浆种类较多，分为坝体堆石固结灌浆、坝基岩石帷幕灌浆、右坝肩坡积土帷幕灌浆，设计灌注浆液有水泥砂浆、纯水泥浆、水泥粘土浆多种浆液，该工程灌浆试验结合灌浆施工在各部位分区进行。坝基岩石的帷幕灌浆和右坝肩坡积土层帷幕灌浆由于技术比较成熟，各打2个试验孔进行钻灌试验。

坝体固结灌浆在坝体中部偏左侧共打3个试验孔，第一排相邻2 孔，在第二排与其相邻再打一孔，总进尺46.5m。采用循环钻灌法，自上而下分段钻灌，分段长度1～2m。灌浆材料首先采用原设计的水泥砂浆，在孔上部尤其是孔口部位由于有大的孔洞存在，灌注浆液时不起压，但水泥砂浆在该段灌注的可灌性和可控性均较好。在孔的中下部，由于堆石体较密实、孔隙内砂砾含量较大，水泥砂浆的可灌性差，改用水泥浆灌注吃浆量又太大，难以控制，后改用掺入粉煤灰的水泥浆和水泥砂浆进行灌注试验，其可控性和可灌性取得了较好的效果。

根据试验结果对灌浆材料配比进行了调整，在浆液中加入了适量的粉煤灰。对粉煤灰的要求：采用Ⅲ级以上的干排细灰，细度要求不低于水泥，烧失量宜小于8%，SO3 含量宜小于3%，掺量为水泥用量的30%～100%。

4 水库大坝防渗加固处理措施

特点坝体上游的浆砌石重力墙体型较为单薄，经验算，其抗滑和抗倾安全系数及断面强度均不满足规范要求，由于坝基未设防渗帷幕，大坝整体抗滑也不稳定。经技术经济比较后，确定了大坝加固的处理方案为：

4.1 对坝体内重力墙后的干砌毛石进行固结灌浆处理，以增大浆砌石墙断面尺寸，提高墙身强度和墙体稳定性。

4.2 对坝基岩石和右坝肩坡积土进行帷幕灌浆，解决绕坝渗漏和坝基渗漏问题，并减小基底扬压力，提高坝体抗滑稳定性。

5 干砌石坝灌浆施工工艺

5.1 钻孔灌浆方法

坝基帷幕灌浆，采用了一次成孔，从下而上分段灌注的钻灌方法，分段长度5～6m。坝肩坡积土层灌浆采用循环钻灌法，自上而下分段钻灌，分段长度2～3m。坝体固结灌浆采用自上而下分段循环钻灌法，分段长度1～2m。钻孔时从钻杆和孔口注水，使钻孔处于充水状态，保证钻具正常工作。

5.2 灌浆材料

根据灌浆试验结果，对坝体固结灌浆，在不同部位分别采用了不同的灌注材料。在水泥砂浆及水泥浆中掺入粉煤灰，对提高灌浆的可惯性和可控性方面均起到了较好的作用。按照排序、孔序及孔深，依次采用了水泥砂浆、水泥粉煤灰砂浆、水泥粉煤灰浆、水泥浆。在第一排孔、工序孔及孔的上部多采用较稠的水泥砂浆和水泥粉煤灰砂浆，而在后序孔及孔的底部多采用流动性强的水泥粉煤灰浆和水泥浆。坝肩坡积土灌浆，通过调整水泥粘土浆的稠度及水泥、粘土用量，较好的控制了灌入量。

5.3 灌浆压力

灌浆压力是影响浆液扩散能力和灌浆质量的主要因素，灌浆压力大不仅会浪费材料，而且可能对坝壳造成抬动破坏，但灌浆压力过小，则浆液扩散的范围小，结石体不连续、不密实。根据堆石坝体灌浆的特点，按照排序、孔序、孔深以及不同的灌浆部位选择不同的灌浆压力，压力为 0.05～1.2MPa。

5.4 灌浆结束条件

灌浆的结束条件，结合毛石堆砌体坝的特点，按总量控制的原则，确定了单位长度的平均干料耗量，先期孔、段采用较大的干料耗量，后期孔、段采用较小的干料耗量，而且先期孔段以干料耗量为主要控制结束指标，而后期孔段主要采用规定压力下吸浆量持续小于规定值作为灌浆结束控制条件。在帷幕灌浆孔中也以规定压力下吸浆量持续小于规定值作为灌浆结束条件。

5.5 安全措施

根据灌浆或压水注入率严格控制升压速度其使用压力一般不得超过设计压力。灌浆过程增强对下游坝壳和上游墙体的观测，发现情况及时停止灌浆工作，确保大坝安全。

6 几点建议

6.1 在灌浆材料中加入粉煤灰，对改善浆液性能、提高浆液的可灌性和可控性均有一定的效果，且节约了水泥用量，为粉煤灰在灌浆工程中的应用提供了更多的实践经验。

6.2 在干砌堆石坝体内灌浆，采用自上而下分段钻灌的方法，按照排序、孔序及孔深采用不同的灌浆材料，符合堆石坝的特点。

6.3 按孔隙率计算确定总的灌浆量，控制灌浆结束条件；以结石体强度及孔隙率标准评价灌浆效果符合砌石体加固的本质要求。

[1]戴景春，岩溶地区中小型水库工程的钻孔防渗帷幕灌浆处理[J].

[2]邹成杰,国内外岩溶地区水库坝址防渗帷幕设计中工程地质问题的综述与分析[J].