劈裂灌浆技术在水库大坝加固工程中应用分析

张军辉

1 引言

水利工程作为我国除害兴利的基础性工程，对经济的发展和社会的稳定都具有重要意义。水库是我国水利工程中的一种，不但能够拦洪蓄水和调节水流，还能够进行灌溉、发电、供水和养鱼，对区域经济的发展具有重要的影响。要想充分发挥水库对地区经济发展的促进作用，需要更加重视对水库大坝进行加固，提升水库大坝的稳定性与可靠性。在对水库大坝进行加固的过程中，劈裂灌浆技术受到了广泛的应用，成为现阶段最为常用的大坝加固方法之一。

2 劈裂灌浆技术概述

劈裂灌浆技术是指，运用水力劈裂的原理，对质量不好和存在隐患的水库大坝，在其坝轴线上进行钻孔和加压灌注泥浆，从而使大坝形成新的防渗墙体的一种大坝加固方法。将坝体沿着坝轴线进行劈裂灌浆以后，由于泥浆自重和浆、坝互压的作用，从而形成与坝体牢固结合的防渗墙体，从而对大坝起到防渗和加固的作用。在灌浆以后，对和劈裂缝贯通的原有的裂隙和孔洞进行填充，能够有效的提升坝体的整体性。在浆、坝互压和干松土体的湿陷作用下，坝体存在隐患问题的部分得到压密，从而对坝体的应力状态进行改善，提升坝体的变形整体稳定性。

3 工程概况

某水库位于我国南方地区，全长为29.8km，顶高为27.0m，顶宽为7～9m，主要用于防洪和灌溉，该水库工程由于设计标准较低，在运行的几十年以来，大坝、溢洪道等主要建筑物中存在着不同程度的安全隐患。

该水库大坝中存在的安全隐患主要包括碾压质量差、施工的接头较多和坝体土块架空现象，下游的坝坡也出现了排水不畅的现象，在降水以后容易形成积水。还存在较多裂缝，部分堤身出现渗漏的现象。为了消除坝体中存在的裂缝和洞穴，提升坝体的密实度和稳定性，决定对其进行加固，本次大坝加固采用劈裂灌浆技术进行。

4 劈裂灌浆技术在水库大坝加固工程中的应用分析

运用劈裂灌浆技术进行水库大坝的加固，不但施工速度较快，工程造价较低，在进行施工的过程中也不会破坏坝前坡的护砌。本文先对该水库大坝的劈裂灌浆施工进行设计，然后分析了劈裂灌浆的施工要点。

4.1 劈裂灌浆设计

根据水库大坝的相关标准和本工程的具体情况，从以下几个方面对其进行劈裂灌浆设计。

（1）布孔。根据实际情况，本加固工程布置两排孔，每排孔距离坝轴线的上下游为1m，每排之间的距离为2m。两排孔应该采用交错梅花形状进行布置，孔距为2m。

（2）确定孔深。为了确保每个隐患部位都能够得到改善和处理，提升大坝坝体的稳定性，增强坝体的土体强度和防渗效果，每个灌浆孔和坝基帷幕灌浆相结合至基岩强风化下线的2m，钻孔的总进尺为1296m。

（3）选择浆液。为了提升劈裂灌浆施工的效果，应该选择合理的灌浆材料，必须保证浆液具有良好的稳定性和可灌性，浆液形成的浆体应该具有较强的防渗能力，还应该考虑原材料的造价。通过对当地的黏土泥浆进行物理力学性能试验，决定采取重粉质壤土作为浆液的主要材料。

（4）确定灌浆压力。在进行劈裂灌浆施工的过程中，合理的灌浆压力对施工的质量有着重要的影响。如果对灌浆压力的控制较为合理，能够很好的提升劈裂灌浆施工的效果。通过理论计算和试验，本次劈裂灌浆施工的灌浆压力控制在98.1kPa以内。

4.2 劈裂灌浆施工

本水库大坝加固工程严格按照施工要求和标准进行，图1为运用劈裂灌浆技术进行水库大坝加固的施工流程，本文从以下几个方面，对劈裂灌浆施工的要点进行分析。

4.2.1 合理的控制灌浆顺序

为了提升施工的效果，本次施工应该采用分次分序施灌的方式，该种方式能够在泥浆进入坝体以后尽快固结，及时的提升坝体的强度，还能够缓解由于灌浆导致坝体中局部孔隙水压升高带来的危险，促使泥浆在灌入坝体以后向两侧移动，粘粒在坝体和泥浆的交接处定向排列，从而形成一层防渗性能较好的泥浆层。通过反复轮灌，能够形成一道粗细颗粒相同且木纹纸状的浆体防渗泥墙。在进行具体施工时，应该依次进行第一排和第二排孔的灌注，运用少灌多复的方法，先进行第一序孔的灌浆，待其结束后，再依次进行第二序和第三序孔的灌浆。

图1 劈裂灌浆施工流程图

4.2.2 注浆方法的合理选择

本加固工程采用孔底注浆全孔灌注的方法，将注浆管下至距离孔底的50cm左右的位置，泥浆从注浆管下口流出以后，促使坝体逐渐从下部向上方劈开，在对第一排孔灌浆2～3次或者不吃浆以后，将注浆管向上方提升1～2m，然后再进行复灌，一直到注浆管距离坝顶两米时为止。第二排孔应该复灌3～4次或者基本不吃浆以后再进行提升注浆管。

4.2.3 劈裂灌浆施工质量控制

要想获得良好的施工效果，应该重视劈裂灌浆施工的质量控制：①在进行灌浆时，应该先灌稀浆，合理的控制水泥浆比重和灌浆压力；②应该对每个灌浆孔进行多次复灌，每个孔复灌的次数应该多于6次；③应该在每个孔达到终孔标准以后再进行起管，当浆面不下沉以后再进行填土夯实。终孔标准如下：

（1）第一排孔中的灌浆量应该在多于1m3干土，第二排多于0.5m3；

（2）大坝坝体坝顶的纵向裂缝出现反复冒浆的现象；

（3）通过分次分序反复轮灌以后，坝体不再吃浆，泥浆将坝体内的裂缝进行挤压密实。

5 结束语

实践证明，将劈裂灌浆技术运用于水库大坝加固工程，能够获得良好的加固防渗效果，可以有效的提升大坝的稳定性与可靠性。虽然劈裂灌浆技术在大坝加固中的应用已经较为普遍，但是其中还存在着一些问题，我们应该对其进行不断的探讨和研究，确保水库大坝加固工程的顺利进行，确保水库大坝的稳定性，促进区域的经济发展。

[1]熊永.劈裂式灌浆技术在中小型水库除险加固工程中的应用[J].水能经济，2016（4）：280～281.

[2]刘萍.论劈裂灌浆技术堤防加固工程中的应用——以牛尾岗加固工程为例[J].工程技术：全文版，2016（6）：160～161.