劈裂灌浆技术在小水库土坝加固中的应用.docx

劈裂灌浆技术在小水库土坝加固中的应用我国有大量的小土坝，因某些土坝的填筑质量差，抗渗坡降低，坝后发生大面积散浸、管涌、流土等渗透破坏现象，加之管理放松，因此垮坝事件时有发生。随着我国经济和科学技术的高速发展，尽快解决小型土坝的防渗加固问题，已成为当务之急，应当有一种较适应的新技术，以供需求。田地水库大坝坝体采用劈裂灌浆防渗技术，造价低，质量可靠，是一个成功的工程实例。1.基本情况田地水库位于抚溪支流上游的永定县培丰镇上和村北部，距下游田农水库约7km，是一座以灌溉为主兼有防洪的重要小(一)型水库。水库坝址以上集雨面积5.8km2，水库正常蓄水位601.80m，相应库容为84.0万m3。水库枢纽工程由主坝、溢洪道、输水涵洞、坝后电站等建筑物组成。大坝为均质土坝，坝高26.0m，坝顶长152.50m。坝体为残坡积土填筑，颗粒粗：砾砂约占40％，粘土占15％。基岩为强风化石英砂岩，裂隙发育，大部分裂隙大于允许开度。大坝在设计和施工期间未设砼底板，土料直接填在裂隙发育的基岩上,加之填土疏松，干密度为1.42～1.46g/cm3,水库蓄水以后，坝后坡出现大面积散浸，坝基接触带发生冲刷，为此水库运行期一直控制水位，妨碍了正常蓄水。论文参考网。2.防渗加固设计该坝的特点是：短、矮、坝体疏松，坝体和接触带已发生了严重的渗透破坏。针对上述特点，进行了下述几种设计方案的比较。2.1劈裂灌浆防渗技术：劈裂灌浆，沿坝轴线附近布置两排灌浆孔，排距1.5m，孔位梅花状布置,分二序施工。孔距:河槽段4m，岸坡段2.5m，孔深以进入基岩0.5m为准，灌浆孔口压力为0～0.5mpa，帷幕厚度：平均50～200mm（累计），且坝顶处累计厚度不小于30mm。主排孔沿坝轴线布置，以建立连续的防渗帷幕;副排孔沿主排孔上游布置。通过压力泥浆的劈裂、挤压、渗透、充填、湿化固结，解决坝体的渗透稳定和变形稳定。施工期90天，概算28万元。优点是：设备简单，施工期短，造价便宜，质量稳定可靠。缺点是：工艺要求较高，要有专业队伍施工。2.2砼防渗墙：沿坝轴线布置，墙厚40cm，施工期120天，概算88万元。论文参考网。优点：质量稳定可靠。缺点：造价较高，施工期较长，设备庞大，调遣费用高，因工程量少，施工队伍难以接受。2.3钻孔灌注桩加高喷（旋喷桩）：灌注桩间距1.0m，桩径0.7m，桩之间加高喷，概算112万元。优点是：质量较稳定可靠，当地施工队伍好调动。缺点是：造价太高，施工期长。方案1劈裂灌浆(1)：是该坝加固设计采用的方案，通过该坝变形破坏机理的耦合分析，是几种技术方案中的最优方案。因为劈裂灌浆可以通过灌浆压力p=△p+r’h’对主应力不足的土体部分进行补充。式中△p:为注浆管顶部的孔口压力kg/cm2；r’h’:为注浆管孔口至坝体某一高的泥浆柱压力kg/cm2。p在注浆时，对坝体的劈裂和对两侧土体的压缩、充填、渗透、应力调整等起到重大作用。随着灌浆次数的增加灌浆压力p发生多次对浆脉两侧土体的上述效应，同时又经多次停灌发生坝体土的回弹压缩泥浆，促使泥浆脉的排水固结硬化。劈裂灌浆的过程，是一个在坝体内部不同应力场土区的应力调整和应力再分配过程。论文参考网。综合上述分析，该方案最大优点是解决坝体遇到的渗透稳定和变形稳定，恢复坝体的渗透稳定和变形稳定；造价便宜；质量稳定可靠。3.灌浆施工3.1施工措施：针对该坝，在灌浆工艺上采取了如下措施：在岸坡段，由于该坝施工期间和竣工后，产生大量的沉降变形，使岸坡段坝顶及其以下相当深度的土区处于沿坝轴方向纵向受拉区（3），小主应力面是垂直于坝轴线的，通过加密布孔，加大灌浆压力，使小主应力面作90度调整，这一过程第三次复灌以后才能完成，然后沿坝轴线纵向劈开营造防渗帷幕。在岸坡段低于5m的坝段，沿纵向的小主应力面不是太明显，在施工过中掌握了如下原则：3.1.1加密布孔：两排梅花形布孔，终孔距离2.5;3.1.2增加钻孔深度：自坝顶穿过坝体进入基岩0.5m;3.1.3浆液先稀后稠：应力调整阶段灌稀浆，比重为1.3g/cm3，营造帷幕阶段比重大于1.4g/cm3；3.1.4尽量加大灌浆压力;3.1.5增加复灌次数，不少于6次;延长灌浆时间，复灌间隔时间不少于3天。3.2施工控制：为了提高灌浆效果，保证坝体在灌浆施工期间的稳定，在工艺和施工技术指标上实行如下控制：3.2.1每次灌浆前后坝坡任意测点的水平位移量不得超过2cm，坝体开始回弹以后才允许下次复灌;3.2.2泥浆液的比重，应力调整阶段1.3～1.4g/cm3，构筑防渗帷幕期间为1.4～1.5g/cm3;3.2.3采用孔底注浆工艺，尽量推迟坝顶劈开的时间，一般第二次复灌以后才允许劈开坝顶。一次劈开坝顶裂缝的宽度不超过2.0cm，停灌后坝体开始回弹才允许复灌;3.2.4灌浆压力（指注浆管孔口压力）：起