劈裂灌漿技術(shù)是我國(guó)首創(chuàng)的土石壩除險(xiǎn)加固技術(shù),主要用于解決病險(xiǎn)土石壩的滲流問(wèn)題,自20世紀(jì)70年代開(kāi)創(chuàng)以來(lái),已取得了巨大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。龍林水庫(kù)在使用劈裂灌漿后不久，在壩頂挖槽檢查劈裂灌漿的效果，被劈裂壩體粘土充填均勻密實(shí)，又經(jīng)過(guò)十年運(yùn)行觀測(cè)，原來(lái)漏水點(diǎn)得到封堵，大壩下游面也沒(méi)有發(fā)現(xiàn)新的漏水點(diǎn)，壩體劈裂灌漿達(dá)到了預(yù)期的效果。說(shuō)明了該項(xiàng)技術(shù)在水利工程中應(yīng)用的可行性及其良好的效果。
1工程概況
龍林水庫(kù)位于大姚縣金碧鎮(zhèn)龍林村，屬金沙江水系龍川江一級(jí)支流蜻蛉河支流。水庫(kù)始建于1957年，1990年擴(kuò)建為�。ㄒ唬┬退畮�(kù)，是一座以農(nóng)業(yè)灌溉為主兼顧防洪的�、逍退こ�。壩址以上控制徑流面積10.40km2，經(jīng)復(fù)核水庫(kù)總庫(kù)容為108萬(wàn)m3，灌溉面積為2250畝，保護(hù)耕地0.25萬(wàn)畝。
水庫(kù)樞紐工程由大壩、溢洪道、輸水隧洞組成。大壩為粘土心墻壩，最大壩高25.50m，壩頂長(zhǎng)185.00m，溢洪道布置于大壩右壩肩，輸水隧洞布置于大壩左岸山體內(nèi)。1993年8月竣工，當(dāng)年投入運(yùn)行后就發(fā)現(xiàn)大壩有滲透現(xiàn)象，下游壩坡浸濕面積達(dá)700m2。
2 滲漏原因分析及危害性
2.1 滲漏原因分析
2.1.1 由于當(dāng)?shù)厝狈?yōu)質(zhì)土料，建壩心墻所用的土料中局部夾有含角礫、碎石土，壩殼料采用風(fēng)化砂質(zhì)泥巖碴料填筑。并且，限于無(wú)大型施工機(jī)械碾壓設(shè)備，土料壓實(shí)不規(guī)范，施工質(zhì)量差，整個(gè)壩體鋪土厚薄不均，碾壓遍數(shù)不均，含水量控制不嚴(yán)，土料碾壓密實(shí)度不能達(dá)到設(shè)計(jì)要求，從而造成壩體有架空和漏水通道存在。
壩體心墻土質(zhì)不符合要求及密實(shí)度較差是造成壩體滲漏的主要原因之一。
2.1.2 壩基基礎(chǔ)土層為碎石土，呈半膠結(jié)態(tài)，塊徑一般20～60 cm，最大塊徑100cm，屬中等透水層～強(qiáng)透水層，施工時(shí)未進(jìn)行基礎(chǔ)防滲處理，壩基基礎(chǔ)也普遍存在分散性滲漏。
2.2 危害性分析
2.2.1 壩體滲漏：庫(kù)內(nèi)水體透過(guò)壩身滲流而造成水量流失。同時(shí)，影響土質(zhì)壩體的穩(wěn)定，危害大壩安全。輕則壩體出現(xiàn)局部集中滲漏、管涌，嚴(yán)重的就會(huì)出現(xiàn)潰壩。
2.2.2 接觸面滲漏：大壩建在中強(qiáng)透水土層上，違背設(shè)計(jì)原則。庫(kù)水會(huì)透過(guò)壩基土體和壩基與壩體接觸面滲流而造成水量流失。滲漏水嚴(yán)重的話，水庫(kù)會(huì)失去正常蓄水功能。
3 灌漿施工
為確保水庫(kù)灌漿防滲處理以后能恢復(fù)水庫(kù)正常蓄水的功能，依據(jù)設(shè)計(jì)要求，壩體土采用劈裂灌漿工藝，壩基碎石土采用水泥灌漿防滲帷幕工藝，本文介紹壩體劈裂灌漿施工部分。
3.1 灌漿材料選擇
由于當(dāng)?shù)責(zé)o法找到優(yōu)質(zhì)粘土，將海涂泥送實(shí)驗(yàn)室對(duì)其進(jìn)行各項(xiàng)性能指標(biāo)的測(cè)試：其容量為1.35～1.55 g／cm3 ，粘度20～70s，穩(wěn)定性0.1～0.15 g／cm 3 ，膠體率>70％，失水量10～30 cm／30 min，含砂量<10％。粘土各物理力學(xué)指標(biāo)基本符合規(guī)范的要求。
3.2 劈裂灌漿工藝流程
3.3 鉆孔
本工程劈裂灌漿范圍為樁號(hào)0+003～0+196 m，共計(jì)193.0 m，孔距為2.0 m，共布孔98個(gè)，要求分二序施工，先完成I序孔后，才能對(duì)Ⅱ序孔進(jìn)行施工，灌漿深度以鉆穿壩身控制。
3.3.1 放樣布孔
按設(shè)計(jì)圖紙對(duì)各序灌漿孔進(jìn)行精確孔位放樣，并分別做出明顯標(biāo)記。單號(hào)為I序孔，雙號(hào)為Ⅱ序孔。
3.3.2 鉆機(jī)就位
根據(jù)放好的孔位，擺穩(wěn)鉆機(jī)，校正平臺(tái)及立軸，確保平臺(tái)水平，立軸豎直�？孜黄�<3 cm。
3.3.3 造孔
劈裂灌漿造孔采用回轉(zhuǎn)式鉆機(jī)，造孔采用套管取土法或濕鉆法，嚴(yán)禁沖水鉆進(jìn)。護(hù)壁套管采用單管，套管尺寸為φ108 mm。
3.4 泥漿制備
3.4.1 泥漿制備時(shí)，泥漿質(zhì)量必須符合SD266-88《土壩壩體灌漿技術(shù)規(guī)范》的規(guī)定。
3.4.2 泥漿池的容量必須滿足一天用的容積，劈灌施工時(shí)，不允許邊拌制泥漿邊使用，必須保證泥漿有4 h以上的沉砂過(guò)程。
3.4.3 劈灌開(kāi)始時(shí)，泥漿容重為1．3～1．4 g／cm3，劈開(kāi)后應(yīng)為1．5～1．6 g／cm 3，為此要分設(shè)泥漿池，才能滿足劈灌的技術(shù)要求。
3.4.4 沉砂池與泥漿池需及時(shí)清理。劈灌時(shí)，當(dāng)泥漿池中存漿不多時(shí)，若發(fā)現(xiàn)池底沉砂混入漿中，應(yīng)立即停灌處理。
3.4.5 泥漿性能控制：初灌時(shí)，泥漿容重應(yīng)為1．3～1．4g／cm3 ，劈開(kāi)后，泥漿性能的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)為：容重≥1．45 g／cm3 ，粘度=20～70s，穩(wěn)定性<0．15 g／cm3。
3.5 灌漿
灌漿段以上土體用套管保護(hù)。在河槽段第1、2次劈灌，套管保護(hù)長(zhǎng)度約為土體厚度的70％；第3、4次復(fù)灌約40％；第5次及以后，套管保護(hù)長(zhǎng)度約2．5 m左右。注漿管須保持在離孔底1m左右，第5次及以后可向上提至約1／2壩高。
每次單孔灌漿量控制：在河槽段以每米段長(zhǎng)0．5～1．0 m3控制，在岸坡段以每米段長(zhǎng)≤0．2 m3�？刂�。
3.6 劈灌壓力控制
灌漿孔壓力由 ，式估算，式中：γ為土體密度，取1．9 t／m3 ；h為計(jì)算點(diǎn)以上壩高； 為土的單軸抗拉強(qiáng)度，取0．03 MPa； 為粘土漿密度，取1．45 t／m ； 為泥漿柱高。
3.7 劈裂重復(fù)次數(shù)與間隔時(shí)間
重復(fù)灌漿次數(shù)≥7次，每次間隔時(shí)問(wèn)為5 d。其它技術(shù)要求按《土壩壩體灌漿技術(shù)規(guī)范》的要求執(zhí)行。
3.8 劈裂灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)
當(dāng)漿液升至孔口，經(jīng)連續(xù)復(fù)灌3次不再吃漿，即可終止灌漿。
3.9 封孔
封孔采用1．50 g／cm3密度的稠漿，漿面下降須及時(shí)補(bǔ)灌，直至不再下降為止。
3.10 灌漿記錄
3.10.1 原始記錄應(yīng)包括開(kāi)灌時(shí)間、劈灌壓力及時(shí)問(wèn)。
3.10.2劈開(kāi)后每5 min錄一次孔口壓力、泥漿比重、灌人漿量(換算成干土重)。每15min記錄一次泥漿粘度。
3.10.3 原始記錄還應(yīng)記錄壩頂裂縫出現(xiàn)時(shí)間、范圍、冒漿地點(diǎn)、停機(jī)灌孔間的互通孔段等。Ⅱ序孔劈灌時(shí)，需在灌漿前、灌漿過(guò)程中及灌漿后觀測(cè)臨近孔的漿面變化并加以記錄，以了解各孔劈通及聯(lián)幕情況。
3.11 灌漿監(jiān)視及注意事項(xiàng)
為確保土壩壩體灌漿質(zhì)量和安全，應(yīng)在壩頂灌漿軸線鉆孔上下游的兩側(cè)布置觀測(cè)樁，以對(duì)劈裂灌漿過(guò)程中壩頂出現(xiàn)裂縫、冒漿、串漿等情況進(jìn)行有效控制，一般設(shè)樁間距為20 m。灌漿過(guò)程中，應(yīng)一邊灌漿一邊監(jiān)視，以隨時(shí)掌握壩體變化情況；正常施工期間，一般每天觀測(cè)2次；非灌漿期間，應(yīng)每5天觀測(cè)1次。
灌漿裂縫的控制標(biāo)準(zhǔn)為：當(dāng)壩頂鉆孔之間出現(xiàn)橫向裂縫并有泥漿滲出，以縫寬小于3．0 cm進(jìn)行控制，同時(shí)，為嚴(yán)格控制好劈裂質(zhì)量，應(yīng)注意如下事項(xiàng)。
3.11.1 劈灌時(shí)，受灌孔附近不得有鉆機(jī)、枕木及其他堆積重物，要嚴(yán)格按照技術(shù)要求進(jìn)行施工。為確保劈裂灌漿施工質(zhì)量，結(jié)合規(guī)范，本水庫(kù)限制縫寬控制在3．0 cm以內(nèi)，停灌后壩體裂縫基本閉合后再進(jìn)行。
3.11.2 劈裂灌漿施工應(yīng)盡量安排在白天進(jìn)行，以提高壩頂監(jiān)測(cè)樁測(cè)量的準(zhǔn)確度，如遇臺(tái)風(fēng)或強(qiáng)降雨天氣，灌漿施工應(yīng)該停止。
3.11.3 劈裂灌漿過(guò)程中，當(dāng)壩頂出現(xiàn)橫向劈裂縫并有漿液從裂縫中滲出時(shí)，要馬上停灌施工。
3.12 質(zhì)量檢查與處理效果
灌漿結(jié)束3個(gè)月，通過(guò)壩頂挖槽檢查劈裂灌漿的效果，被劈裂壩體粘土充填均勻密實(shí)，在一條基本均勻灌縫兩邊，局部呈樹(shù)根狀分布，壩體縫隙得到有效充填，各孔劈通及聯(lián)幕情況良好。經(jīng)過(guò)一個(gè)雨汛期和灌漿結(jié)束1年后，按照要求對(duì)大壩防滲灌漿部分進(jìn)行分項(xiàng)驗(yàn)收，在查看灌漿記錄、成果資料、壩頂挖槽檢驗(yàn)劈通及聯(lián)幕照片以及實(shí)地檢查大壩下游面是否有滲漏水部位后，結(jié)果沒(méi)有發(fā)現(xiàn)有滲漏的部位。
該水庫(kù)自1997年6月開(kāi)始灌漿施工，至1998年1月大壩防滲灌漿結(jié)束，10年后，對(duì)大壩下游壩坡、壩腳和原先滲漏的部位進(jìn)行觀測(cè)，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)滲漏水部位。實(shí)踐表明，所采用的劈裂灌漿工藝方法以及壓力值選取是合適的，劈裂灌漿防滲堵漏達(dá)到了預(yù)期效果。
