劈裂灌漿技術(shù)在小水庫(kù)土壩加固中的應(yīng)用

1、劈裂灌漿技術(shù)在小水庫(kù)土壩加固中的應(yīng)用論文導(dǎo)讀：我國(guó)有大量的小土壩，因某些土壩的填筑質(zhì)量差，抗?jié)B坡降低，壩后發(fā)生大面積散浸、管涌、流土等滲透破壞現(xiàn)象，加之管理放松，因此垮壩事件時(shí)有發(fā)生。田地水庫(kù)大壩壩體采用劈裂灌漿防滲技術(shù)，造價(jià)低，質(zhì)量可靠，是一個(gè)成功的工程實(shí)例。關(guān)鍵詞：劈裂灌漿，小土壩我國(guó)有大量的小土壩，因某些土壩的填筑質(zhì)量差，抗?jié)B坡降低，壩后發(fā)生大面積散浸、管涌、流土等滲透破壞現(xiàn)象，加之管理放松，因此垮壩事件時(shí)有發(fā)生。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，盡快解決小型土壩的防滲加固問(wèn)題，已成為當(dāng)務(wù)之急，應(yīng)當(dāng)有一種較適應(yīng)的新技術(shù)，以供需求。田地水庫(kù)大壩壩體采用劈裂灌漿防滲技術(shù)，造價(jià)低，質(zhì)量可靠，是

2、一個(gè)成功的工程實(shí)例。1.基本情況田地水庫(kù)位于撫溪支流上游的永定縣培豐鎮(zhèn)上和村北部，距下游田農(nóng)水庫(kù)約7km，是一座以灌溉為主兼有防洪的重要小(一)型水庫(kù)。水庫(kù)壩址以上集雨面積5.8km2，水庫(kù)正常蓄水位601.80m，相應(yīng)庫(kù)容為84.0萬(wàn)m3。水庫(kù)樞紐工程由主壩、溢洪道、輸水涵洞、壩后電站等建筑物組成。大壩為均質(zhì)土壩，壩高26.0m，壩頂長(zhǎng)152.50m。壩體為殘坡積土填筑，顆粒粗：礫砂約占40，粘土占15?；鶐r為強(qiáng)風(fēng)化石英砂巖，裂隙發(fā)育，大部分裂隙大于允許開(kāi)度。大壩在設(shè)計(jì)和施工期間未設(shè)砼底板，土料直接填在裂隙發(fā)育的基巖上,加之填土疏松，干密度為1.421.46g/cm3,水庫(kù)蓄水以后，壩后坡出

3、現(xiàn)大面積散浸，壩基接觸帶發(fā)生沖刷，為此水庫(kù)運(yùn)行期一直控制水位，妨礙了正常蓄水。論文參考網(wǎng)。2.防滲加固設(shè)計(jì)該壩的特點(diǎn)是：短、矮、壩體疏松，壩體和接觸帶已發(fā)生了嚴(yán)重的滲透破壞。針對(duì)上述特點(diǎn)，進(jìn)行了下述幾種設(shè)計(jì)方案的比較。2.1劈裂灌漿防滲技術(shù)：劈裂灌漿，沿壩軸線附近布置兩排灌漿孔，排距1.5m，孔位梅花狀布置,分二序施工?？拙?河槽段4m，岸坡段2.5m，孔深以進(jìn)入基巖0.5m 為準(zhǔn)，灌漿孔口壓力為00.5mpa，帷幕厚度：平均50200mm（累計(jì)），且壩頂處累計(jì)厚度不小于30mm。主排孔沿壩軸線布置，以建立連續(xù)的防滲帷幕;副排孔沿主排孔上游布置。通過(guò)壓力泥漿的劈裂、擠壓、滲透、充填、濕化固結(jié)，

4、解決壩體的滲透穩(wěn)定和變形穩(wěn)定。施工期90天，概算28萬(wàn)元。優(yōu)點(diǎn)是：設(shè)備簡(jiǎn)單，施工期短，造價(jià)便宜，質(zhì)量穩(wěn)定可靠。缺點(diǎn)是：工藝要求較高，要有專(zhuān)業(yè)隊(duì)伍施工。2.2砼防滲墻：沿壩軸線布置，墻厚40cm，施工期120天，概算88萬(wàn)元。論文參考網(wǎng)。優(yōu)點(diǎn)：質(zhì)量穩(wěn)定可靠。缺點(diǎn)：造價(jià)較高，施工期較長(zhǎng)，設(shè)備龐大，調(diào)遣費(fèi)用高，因工程量少，施工隊(duì)伍難以接受。2.3鉆孔灌注樁加高噴（旋噴樁）：灌注樁間距1.0m，樁徑0.7m，樁之間加高噴，概算112萬(wàn)元。優(yōu)點(diǎn)是：質(zhì)量較穩(wěn)定可靠，當(dāng)?shù)厥┕り?duì)伍好調(diào)動(dòng)。缺點(diǎn)是：造價(jià)太高，施工期長(zhǎng)。方案比較表 方案 造價(jià)（萬(wàn)元） 優(yōu)缺點(diǎn) 1.劈裂灌漿 28 優(yōu)點(diǎn)是：質(zhì)量穩(wěn)定可靠，造價(jià)便宜，設(shè)

5、備簡(jiǎn)單。 缺點(diǎn)是：工藝要求高，要有專(zhuān)業(yè)隊(duì)伍施工。 2.砼防滲墻 88 優(yōu)點(diǎn)：質(zhì)量穩(wěn)定可靠。 缺點(diǎn)：造價(jià)高，設(shè)備復(fù)雜，施工隊(duì)伍難找。 3.鉆孔灌注樁加旋噴樁 112 優(yōu)點(diǎn)：質(zhì)量穩(wěn)定可靠，利用當(dāng)?shù)厥┕り?duì)伍，設(shè)備較簡(jiǎn)單。 缺點(diǎn)是：造價(jià)高，施工期長(zhǎng)。 經(jīng)方案比選，選用方案1。 方案1劈裂灌漿(1)：是該壩加固設(shè)計(jì)采用的方案，通過(guò)該壩變形破壞機(jī)理的耦合分析，是幾種技術(shù)方案中的最優(yōu)方案。因?yàn)榕压酀{可以通過(guò)灌漿壓力p=p+rh對(duì)主應(yīng)力不足的土體部分進(jìn)行補(bǔ)充。式中p:為注漿管頂部的孔口壓力kg/cm2；rh:為注漿管孔口至壩體某一高的泥漿柱壓力kg/cm2。p在注漿時(shí)，對(duì)壩體的劈裂和對(duì)兩側(cè)土體的壓縮、充填、

6、滲透、應(yīng)力調(diào)整等起到重大作用。隨著灌漿次數(shù)的增加灌漿壓力p發(fā)生多次對(duì)漿脈兩側(cè)土體的上述效應(yīng)，同時(shí)又經(jīng)多次停灌發(fā)生壩體土的回彈壓縮泥漿，促使泥漿脈的排水固結(jié)硬化。劈裂灌漿的過(guò)程，是一個(gè)在壩體內(nèi)部不同應(yīng)力場(chǎng)土區(qū)的應(yīng)力調(diào)整和應(yīng)力再分配過(guò)程。論文參考網(wǎng)。綜合上述分析，該方案最大優(yōu)點(diǎn)是解決壩體遇到的滲透穩(wěn)定和變形穩(wěn)定，恢復(fù)壩體的滲透穩(wěn)定和變形穩(wěn)定；造價(jià)便宜；質(zhì)量穩(wěn)定可靠。3.灌漿施工3.1施工措施：針對(duì)該壩，在灌漿工藝上采取了如下措施：在岸坡段，由于該壩施工期間和竣工后，產(chǎn)生大量的沉降變形，使岸坡段壩頂及其以下相當(dāng)深度的土區(qū)處于沿壩軸方向縱向受拉區(qū)（3），小主應(yīng)力面是垂直于壩軸線的，通過(guò)加密布孔，加大灌

7、漿壓力，使小主應(yīng)力面作90度調(diào)整，這一過(guò)程第三次復(fù)灌以后才能完成，然后沿壩軸線縱向劈開(kāi)營(yíng)造防滲帷幕。在岸坡段低于5m的壩段，沿縱向的小主應(yīng)力面不是太明顯，在施工過(guò)中掌握了如下原則：3.1.1加密布孔：兩排梅花形布孔，終孔距離2.5;3.1.2增加鉆孔深度：自壩頂穿過(guò)壩體進(jìn)入基巖0.5m;3.1.3漿液先稀后稠：應(yīng)力調(diào)整階段灌稀漿，比重為1.3g/cm3，營(yíng)造帷幕階段比重大于1.4g/cm3；3.1.4盡量加大灌漿壓力;3.1.5增加復(fù)灌次數(shù)，不少于6次; 延長(zhǎng)灌漿時(shí)間，復(fù)灌間隔時(shí)間不少于3天。3.2施工控制：為了提高灌漿效果，保證壩體在灌漿施工期間的穩(wěn)定，在工藝和施工技術(shù)指標(biāo)上實(shí)行如下控制：3

8、.2.1每次灌漿前后壩坡任意測(cè)點(diǎn)的水平位移量不得超過(guò)2cm，壩體開(kāi)始回彈以后才允許下次復(fù)灌;3.2.2泥漿液的比重，應(yīng)力調(diào)整階段1.31.4 g/cm3，構(gòu)筑防滲帷幕期間為1.41.5 g/cm3;3.2.3采用孔底注漿工藝，盡量推遲壩頂劈開(kāi)的時(shí)間，一般第二次復(fù)灌以后才允許劈開(kāi)壩頂。一次劈開(kāi)壩頂裂縫的寬度不超過(guò)2.0cm，停灌后壩體開(kāi)始回彈才允許復(fù)灌;3.2.4灌漿壓力（指注漿管孔口壓力）：起劈壓力不限，運(yùn)行壓力維持在零壓力左右，負(fù)壓力出現(xiàn)時(shí)，可增加泥漿比重到1.4 g/cm3以上;3.2.5每次復(fù)灌的間隔時(shí)間為35天;3.2.6一次灌漿量：初次0.51.0m3/m/次，復(fù)灌1.0 m3/m/

9、次左右，總灌漿量應(yīng)滿(mǎn)足設(shè)計(jì)泥漿脈厚度要求設(shè)計(jì)平均厚度0.20m左右。（以灌入土料總量計(jì)算，泥漿脈干容重1.6 g/cm3）;3.2.7終灌標(biāo)準(zhǔn)：壩頂橫向和斜向縫不再出現(xiàn)，注漿管孔口零壓力維持5天不再出現(xiàn)負(fù)壓力，泥漿脈厚度達(dá)到設(shè)計(jì)值;3.2.8封孔：壩頂縱向劈裂縫泥漿脈相連通，泥漿析水后下沉0.3m，硬化后填入干土夯實(shí);4.灌漿效果分析(4)由于該壩是經(jīng)1957年和1977年兩次筑壩加高，壩體結(jié)構(gòu)具有一定的特殊性，導(dǎo)致壩體內(nèi)部應(yīng)力場(chǎng)復(fù)雜，給灌漿造成很大的困難，應(yīng)力調(diào)整階段增長(zhǎng)，灌漿量和灌漿工期遠(yuǎn)超設(shè)計(jì)，由于溢洪道右側(cè)墻外填土不密實(shí)，大壩兩端山體較陡等原因，在壩體靠近溢洪道一側(cè)及左右岸坡出現(xiàn)大量集

10、中漏漿點(diǎn)，后經(jīng)多次調(diào)整、復(fù)灌都得到了徹底的封堵。灌漿竣工后，上述現(xiàn)象全部消失，壩體穩(wěn)定得到保證。4.1滲流變化的分析該水庫(kù)土壩劈裂灌漿歷時(shí)90天，灌入粘土620m3，按泥漿脈固結(jié)硬化的干容重1.60 g/cm3計(jì)算,每道主漿脈平均厚度為16.7cm。通過(guò)對(duì)灌漿后土壩的開(kāi)挖驗(yàn)證，泥漿脈在壩體內(nèi)的分布，壩頂以下3m范圍內(nèi)逞各條細(xì)漿脈平行于壩軸線分布，以下呈12條主漿脈，厚度在壩高的1/2處最大約30cm，泥漿脈的滲透系數(shù)k=i10-7cm/s。泥漿脈后壩體土的滲透坡降大大降低，壩體抗?jié)B坡降由灌漿前的0.07提高到灌漿后的0.22，壩后沼澤化和明流已消失，浸潤(rùn)線出逸點(diǎn)降到河床底高程以下，地表的滲流量為零。灌漿期間壩前出現(xiàn)冒漿點(diǎn)12處，壩后18處，冒漿點(diǎn)和水庫(kù)高水位時(shí)間管涌散浸點(diǎn)基本重復(fù)。說(shuō)明沿壩軸線已劈開(kāi)形成的連續(xù)的封閉泥漿墻帷幕已和漏水通道貫通，漏水通道已被泥漿封堵。由于泥漿柱的壓力大于水庫(kù)高水位水柱的壓力，所以在原漏水通道和一些壩體土很疏松，抗?jié)B坡降很低的土區(qū)，由泥漿柱的壓力所營(yíng)造的抗?jié)B坡降遠(yuǎn)大于在最高水位時(shí)所產(chǎn)生的水力坡降。從理論分析和今年灌漿后高水位時(shí)的考驗(yàn)證明，土壩的滲透穩(wěn)定問(wèn)題通過(guò)劈裂灌漿所形成的泥墻防滲帷幕和泥漿對(duì)漿脈兩側(cè)壩體土