灌浆防渗在新冲坑水库除险加固工程中的应用

来源:用户上传      作者:莫海春 陈勇

　　摘 要：坝体渗漏、滑坡等是早期修建的中小型水库常见的破坏形式，防渗对于水库工程显得十分重要，而灌浆技术用于大坝防渗既有效又经济。基于此，文章结合新冲坑水库除险加固工程阐述帷幕灌浆和劈裂灌浆的有效应用。
　　关键词：水库;防渗;帷幕灌浆;劈裂灌浆;除险加固
　　中图分类号：TV543 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2022）24-0193-04
　　Abstract： Dam seepage， landslide and so on are common damage forms of small and medium-sized reservoirs built in the early stage. Seepage prevention is very important for reservoir engineering， and grouting technology is effective and economical for dam seepage prevention. Based on this， the paper expounds the effective application of curtain grouting and split grouting in combination with the reinforcement project of Xinchongkeng reservoir.
　　Keywords： reservoir; seepage control; curtain grouting; splitting grouting; danger elimination and reinforcement
　　新冲坑水库位于广东省罗定市苹塘镇良官管理区，距苹塘镇东南约4 km，属西江流域罗定江一级支流围底河的白石河支流。水库于1972年10月动工兴建，1974年10月建成蓄水投入运行。水库坝顶高程为190 m，最大坝高25 m，坝顶长度75 m，坝顶宽度5 m，如图1所示。坝址以上控制集雨面积2.42 km2;水库正常蓄水位为187.20 m，相应库容为48.61万m3;设计洪水标准为20 a一遇，设计洪水位为189.11 m，相应库容59.60万 m3;校核洪水标准为200 a一遇，校核洪水位189.74 m，总库容63.39万m3，工程等别为Ⅴ等，工程规模属小（2）型。
　　新冲坑水库枢纽主要由挡水建筑物、泄水建筑物和取水建筑物组成，本工程挡水建筑物、泄水建筑物及取水建筑物为5级建筑物，次要建筑物为5级建筑物，临时建筑物级别为5级。
　　经地勘检测发现，大坝填土层主要由粉粘粒组成，含砂砾石。由颗粒分析成果可得：填土粉粘粒含量平均为66.9%，砂粒含量平均为11.2%，砾石平均含量21.9%。大坝填土层天然含水率19.7%～32.7%，天然密度1.74～1.92 g/cm3，干密度平均值为1.47 g/cm3，孔隙比为0.752～1.052，呈可塑～坚硬状。坝体填土标贯试验结果一般3～19击，平均值8.2击，大部分填土的密实度均匀性差，平均压实度为87.0%，压实度不满足SL 189―2013《小型水利水电工程碾压式土石坝设计规范》中大坝填土压实度95%～97%的要求，大坝填土填筑质量较差。根据地质钻孔结果表明，大坝坝基为强风化岩体，坝体与坝基的渗透系数都较大。经现场注水实验结果表明，坝体内渗漏量较大，渗漏通道应为坝体裂缝，钻探过程中坝体前立面发生了较大面积的渗水。同时根据现场调查发现，水库长年处于低水位运行，始终无法正常蓄水，坝后坡脚下游也存在渗漏现象。因此，大坝存在严重的渗漏问题，坝体与坝基的结合部位存在接触渗漏问题，影响水库安全运行。
　　1 坝体加固方案比选
　　1.1 方案一：坝体塑性砼防渗墙+坝基帷幕灌浆
　　塑性混凝土是不同于普通混凝土的一种新型防渗材料，水泥用量较低，掺加了较多的黏土等材料，具有低强度和大应变等特性，对于改善墙体的应力状态具有重要意义[1]。要使该防渗墙保持塑性砼的物理力学性质和防渗功能，主要在于合理控制水泥和黏土的用量，并且要充分搅拌使其均匀。原材料和配合比适当的塑性混凝土能够兼顾力学性能和抗渗的要求，避免墙体裂缝，达到最佳的整体防渗效果[2]。
　　本方案采用塑性砼防渗墙对坝体进行防渗处理，总长90 m，塑性砼防渗墙采用配合比指标为：最大成墙深29.3 m，墙底伸入岩层2.0 m，墙厚0.4 m。
　　根据地质钻孔资料揭露，坝基粉质黏土层与坝体填筑土结合部渗透系数均大于1.0×10-4 cm/s，坝基岩土渗透性不满足规范要求，拟对坝基进行帷幕灌浆处理，帷幕灌浆孔单排布置，孔距2.0 m，通过防渗墙内预埋Φ110 mm钢管，管底封堵，帷幕灌浆底边线按照10 Lu线以下3.0 m控制。
　　1.2 方案二：高喷墙坝体防渗+坝基帷幕灌浆
　　高压喷射灌浆技术是通过在地层中的钻孔内装入喷射管，用高速射流（水、浆液或空气）直接冲击、切割、破坏和剥蚀原地基材料，受到破摹⑷哦后的土石料与同时灌注的水泥浆或其他浆液发生充分的掺搅混合、充填挤压，至凝结硬化，成为结构较密实、强度较高和有足够防渗性能的构筑物，以满足工程需要的一种技术措施。施工前需进行高喷灌浆现场试验，以确定有效桩径、浆液性能要求、适宜的孔距和墙体防渗性能等[3]。施工过程中操作起来比较简单，既可以降低现场施工人员的工作强度，同时还可以节省劳动时间。因此，高压喷射灌浆技术是一项非常高效的施工技术，对水利水电行业的发展起到了巨大的推动作用[4]。
　　高喷防渗墙采用两排套接的结构布置形式，单管法施工，一般桩径为0.5～0.9 m，为确保坝体内形成连续的防渗墙结构，本次按照梅花型布置孔距0.8 m，排距0.6 m。坝基进行帷幕灌浆处理，帷幕灌浆孔单排布置，孔距2.0 m，同方案一。

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