浅析水库土坝高压喷射灌浆防渗技术应用

摘要：随着时代的发展和科学的进步，高压喷射灌浆技术广泛的应用与各类工程施工中，本文现以某地区水库坝体防渗工程为例，针对高压喷射灌浆技术从现场试验到工程实践包括建成完工质量检测的完整施工工艺做客观分析与总结，为以后类似工程施工和技术研究提供一定价值的参考和借鉴。

关键词：高压喷射灌浆 砾卵石层 试验孔 钻孔 注水试验

一、工程概况

该水库是以灌溉为主，并结合防汛、发电、渔业等综合利用为一体的的多功能中型水库。水库控制流域面积234㎡，设计库容1786万m3，水库主要建筑物组成包括挡水坝、左右副坝、溢洪道、输水洞和坝后电站。

水库左幅坝坝体由均质土坝构成，坝体土料为中、重粉质土壤，含粗砂、碎石，土质不均一，中等密实。坝基阶地系第四系晚更新地层，上部为中、重粉质壤土和含泥碎石互层，下部为砂卵石层。从钻探取样的颗粒看，卵石成分以灰岩为主，有少量石英砂岩和页岩，粒径约2～10cm，部分15～30cm，分布高程在140.00～162.00m之间，平均厚度14.0m，为强透水层。

该副坝坝基位于古河道台地上，建成后蓄水渗漏严重。相关单位层对该坝段进行高喷灌浆处理，处理后最大渗漏可见水量明显降低，取得了一定防渗效果。但随着运行时间的推移，该水库坝基依然存在不容忽视的渗漏问题，经监测发现坝后、溢洪道下游积水程度较严重。因此建设单位决定再次对该水库左副坝坝段进行加固防渗处理，并采用高喷灌浆加固的处理措施。

二、工程施工

按灌浆目的分为帷幕灌浆、固结灌浆、接触灌浆、接缝灌浆和回填灌浆等。

帷幕灌浆：帷幕灌浆是用浆液灌入岩体或土层的裂隙、孔隙，形成防水幕，以减小渗流量或降低扬压力的灌浆。

固结灌浆：用浆液灌入岩体裂隙或破碎带，以提高岩体的整体性和抗变形能力的灌浆。

接触灌浆：通过浆液灌入混凝土与基岩或混凝土与钢板之间的缝隙，以增加接触面结合能力的灌浆。

接缝灌浆：通过埋设管路或其他方式将浆液灌入混凝土坝体的接缝，以改善传力条件增强坝体整体性的灌浆。

回填灌浆：用浆液填充混凝土与围岩或混凝土与钢板之间的空隙和孔洞，以增强围岩或结构的密实性的灌浆。

高喷防渗墙轴线设置在副坝前坡的马道上，高喷墙全长273.90m，孔距1.10m，共249个孔，每孔在原高喷墙钻孔的位置上均右移0.55m，通过施工发现，新孔与老孔相间，能够很好地与原高喷板墙相结合，并形成新的整体式防渗墙。墙底均渗入坚硬基岩顶界面以下约1.0m。施工前对灌浆段进行了电测，施工中对电测报告中的疑点进行了重点处理。

经过数月的施工，圆满完成施工任务，所施工范围及项目皆达到设计要求和标准。为保证板墙间能够保持良好的连接状态，施工决定采用“两旋一摆”的套接形式，即I序孔位旋喷孔，II序孔为摆喷孔，摆喷墙能够很好地搭接旋喷水泥桩。按浆液材料主要分为水泥灌浆、黏土灌浆和化学灌浆等。

1、造孔。

造孔钻机为油压钻机，采用合金钻头、泥浆固壁、旋转钻进施工。布孔时，要求桩间距离误差不大于2cm。在钻进施工中，经常遇有漏浆通道，主要是由于该处为含漂砾卵石层，因缺少细颗粒，有架空现象。此时停止钻进，根据漏浆情况，或灌注黏土砂浆，或向孔内充填级配砂料，待通宵封堵后再进行钻进，根据漏浆情况，或灌注黏土砂浆，或向孔内填充级配砂料，待通道封堵后再进行钻进。终孔验收时，终孔深度渗入基岩1.0m，基岩判断要慎重，切勿将漂、孤石误判为基岩。终孔后再用JJX-3A型井斜仪测量，孔斜率控制在1%以内。

2、喷射灌浆设备。

灌浆泵是灌浆用的主要设备。灌浆泵性能应与浆液类型、浓度相适应，容许工作压力应大于最大灌浆压力的1.5倍，并应有足够的排浆量和稳定的工作性能。灌注纯水泥浆液应采用多缸柱塞式灌浆泵。高压喷射灌浆成套组装设备主要包括液压钻机、高压水泵、空压机、联合搅拌机、高压注浆泵、步履式高喷台车等。

3、工艺流程。

高喷灌浆分二序进行，I、II序孔的间隔时间大于24h，以便形成切割式或焊接式连接。施工工艺流程为：高喷台车就位→地面试喷→下喷射管→制浆输管→定向→提升（旋转、摆动）→回浆→终喷→回灌→管路冲洗→高喷台车迁移。喷射过程中若冒浆量减少或不回浆，可能在喷射范围内遇到大空隙或是架空层等漏浆通道。应视情况不同，采取相应的封堵处理措施。

灌浆孔（段）在灌浆前应进行钻孔冲洗，孔内沉积厚度不得超过20cm。同时在灌浆前宜采用压力水进行裂隙冲洗，直至回水清净时止。冲洗压力可为灌浆压力的80％，该值若大于1MPa时，采用1MPa。冲洗时，可将冲洗管插入孔内，用阻塞器将孔口堵紧，用压力水冲洗，压力水和压缩空气轮换冲洗或压力水和压缩空气混合冲洗。

当采用采用自上而下分段帷幕灌浆法时，先导孔应自上而下分段进行压水试验，各次序灌浆孔的各灌浆段在灌浆前宜进行简易压水；采用自下而上分段灌浆法时，先导孔仍应自上而下分段进行压水试验。各次序灌浆孔在灌浆前全孔应进行一次钻孔冲洗和裂隙冲洗。除孔底段外，各灌浆段在灌浆前可不进行裂隙冲洗和简易压水。

压水试验应在裂隙冲洗后进行，采用五点法或单点法。灌浆压力宜通过灌浆试验确定，也可通过公式计算或根据经验先行拟定，而后在灌浆施工过程中调整确定。采用循环式灌浆，压力表应安装在孔口回浆管路上；当采用纯压式的高喷灌浆方法时，压力表应安装在孔口进浆管路上。灌浆应尽快达到设计压力，且应保持压力稳定，当注入率过大时必须进行分级逐步升压。当灌浆压力保持不变，注入率持续减少时，或当注入率不变而压力持续升高时，不得改变水灰比。

4、质量检查。

为保证高喷板墙的使用可靠性、抗渗性及稳定性，必须进行质量检查。先在防渗墙的轴线处制作三处检查孔，并将其布置在高喷灌浆施工前的渗漏较严重处。结合实际情况，根据高喷灌浆技术规范的要求，依次对每个检查孔按照土层板墙和其他不同结构板墙进项分次压水试验，试验结果报送监理工程师签收。

在检查孔时，每隔一定深度取水泥结石，利用检查孔中的岩芯，在室内进行物理性能试验。试验结果表明，3个检查孔的渗透系数、弹性模量以及抗压强度等指标均满足设计规定的要求。

5、高喷灌浆治漏效果。

施工过程中，从两次电测报告对比分析中可以看出，经高喷灌浆处理后，灌浆前电测报告中的所以漏水点全部消失。随着高喷灌浆完成工程量的不断增加，渗漏量呈逐渐减少趋势，证明该工程采用高喷灌浆的施工效果是非常成功的。

三、结束语

通过工程实践，该水电站左副坝采用高压喷射灌浆技术，在深度超过40m的砾卵石地层中进行防渗治漏，取得了理想的效果，证明了该设计及施工采取的措施是合理的。造孔和灌浆过程中，遇到漏浆通道时，及时采取充填级配砂料等措施进行处理，达到返浆和回灌要求。在实际工程施工中，选择有经验的专业队伍和专家指导也是取得施工质量及良好效果的保证。