沙田岙水库除险加固灌浆防渗处理技术

肖 慧，肖拥军，李玉泉

(湖南科技大学资源环境与安全工程学院,湖南湘潭411201)

20世纪60～70年代修筑的水库长期运行后大部分存在不同程度的缺陷，最常见的为库水绕坝和坝下渗漏严重。这些不同程度的缺陷都给水库坝下管涌溃坝和水坝渗漏损失埋下了隐患，为保护紧缺的水资源和人民生命财产安全，我们需要对这些有缺陷的大坝进行加固除险工程。本文以沙田岙水库除险加固工程为例，对坝区地质及工程地质条件、坝基防渗帷幕灌浆施工和工程质量检测简介如下。

1 工程概况

沙田岙水库位于舟山市普陀区勾山街道。水库始建于1972年，为芦东水库下游梯级式水库，库区总集雨面积4.53km2，其中沙田岙水库自身集雨面积0.84km2。水库总库容 138.21×104m3，正常蓄水库容111.10×104m3。主要功能为饮用水供水和农田灌溉。水库下游为村庄和农田。工程主要建筑物包括大坝、溢洪道、放水隧洞、防水涵管（已封堵）、倒虹吸管、交通桥6部分。水库大坝为粘土心墙坝，最大坝高24.93m，坝顶高程在31.84～32.02m之间，防浪墙高程在32.92～33.29m之间，坝顶宽在5.5～6.0m之间，坝底宽约为120m，坝顶长244m。上坝坡(水位以上)坡比在1∶2.0左右，下游设有2级马道，坝坡坡比自上而下分别在1∶1.75、1∶2.1、1∶2.25左右。

2 工程地质条件与存在的问题

2.1 工程地质条件

水库库周群山环抱，分水岭宽厚，库周为抗渗性良好的熔结凝灰岩等岩石组成，库周未见渗透性良好的区域性断层通过，无低矮分水岭。水库周边库岸均为坚硬、块状的火山岩，自然边坡稳定，库内山坡植被茂盛，沿库周未见大的塌方和崩滑体，除局部地段有顺坡卸荷节理切割产生少量坍塌。

大坝坝体为粉质粘土，大坝防渗体由人工填筑的粉质粘土、背坡护心墙土及下游坝体反滤层等组成，坝基覆盖层为粉质粘土混砾砂，下伏基岩为侏罗系上统西山头组凝灰岩。大坝现有防渗体系为粘土心墙坝。

2.2 存在的问题及其解决方法

坝基土中的Ⅲ层粉质粘土混砾砂，多数为中等透水性的坡残积相的粉质粘土混砾砂（局部趋向强透水性），该层是大坝坝基防渗稳定的主要控制层，须采取防渗补强措施对该层进行处理以消除坝基渗透而引起坝体及地基渗透变形的安全隐患，尤其是防渗体与坝基接触带的渗透系数值较大，必须着重进行防渗补强。

经与历史资料比较发现，因各种原因水库最后一次续建坝顶未达到设计高程，大坝也未按图纸要求完成施工，溢洪道堰顶未达到设计高程，溢洪道堰顶宽度未达到设计要求。水库放水涵管封堵后所建的放水隧洞出口与放水涵管出口位置相同，但隧洞出口采用了缩小砌筑，现状出口仅为70cm。必须增高扩建。

坝体整体情况尚好，上游坝坡未发现明显异常变形，坡面砌石块径偏小，局部护面块石松动、剥落、水位经常变动部位局部凹陷，坝体中间部位坡面凹陷，坝体下游坡护砌块石松动、剥落现象较多，坡面上杂草滋生。左坝头有漏水点，溢洪道无衬砌，表面岩石已风化，堰顶背坡29m高程处有漏水点。

总体来看，大坝坝坡符合一般的经验安全坝坡，下游坝坡及坝趾破损严重，在运行过程中有漏水现象，坝体结构安全存在一定的问题，需做一定程度的稳定性修建。

3 灌浆防渗设计

坝顶长244.0m，如图1所示，设计采用全坝段双排粘土灌浆，粘土灌浆深度至坝基分界线以下1.0m，双排布孔，在大坝轴线上、下游各0.5m，孔距2.0m，粘土灌浆孔245只孔，最大孔深估计在34.0m；帷幕灌浆设计采用全坝段及溢洪道堰顶段单排灌浆，帷幕灌浆深度至坝基相对不透水以下3.0m，单排布孔在大坝轴线上，孔距2.0m，帷幕灌浆孔159只孔。

4 除险加固灌浆防渗施工技术

4.1 大坝充填灌浆

充填灌浆的基本工艺:运料→堆料→搅拌→浆池（二道网筛）→搅拌灌浆桶→灌浆泵→孔口装置→回浆→搅拌灌浆桶。

（1）造孔。布孔按双排孔布置在距坝顶大坝轴线上、下游各0.5m，孔距2.0m，分Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ次序施工（即8m孔距→8m孔距→4m孔距），终孔孔距2.0m,钻机采用回转式钻机，采用套管干打法或适量加水和稀泥浆钻进，严禁冲清水钻进，采用Ø108mm护壁套管进行保护。

（2）灌浆。自下而上灌浆方式先灌注孔底再逐段往上分段灌注，射浆管下入灌浆段底以上0.5m处。

大坝粘土灌浆以粘土为主，掺15%水泥粘土浆。粘土灌浆土料及配制成浆液的有关指标符合《土坝坝体灌浆技术规范》（SD266-88）要求。开始用稀浆（比重1.3）经3～5min后再灌注浓浆（比重1.45以上），先进行Ⅰ次序孔轮灌，再灌Ⅱ次序，最后Ⅲ次序。

（3）灌浆压力。以孔口压力控制，孔口压力应不大于0.05MPa。

（4）灌浆结束标准。当浆液升至孔口，经连续复灌2次不再吃浆时，即可终止灌浆，并用容重大于1.5t/m3浆液灌浆封孔至孔口浆液不再下降为止。

4.2 坝基帷幕灌浆

坝基水泥防渗帷幕灌浆孔在大坝轴线上及溢洪道堰顶段，共159只孔，孔距2.0m，分Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ次序施工（即8m孔距→8m孔距→4m孔距），终孔孔距2.0m，灌浆深度至坝基岩基面以下相对不透水3.0m。

钻孔采用回转式钻机，用Ø108mm套管干打至坝基面或泥浆护壁钻进，但至坝基接触面以上2.0m必须干打套管达到止水目的。坝基段可用清水循环钻进，如遇砂砾石粉质粘土层可用少量稀泥浆护壁造孔。采用自下而上分段灌注，接触段灌浆长2.0m，以下各段段长2.0～5.0m,橡塞塞在套管内，射浆管下入灌浆段底以上50cm左右。灌浆材料采用42.5普硅水泥，浆液比级为六级控制，即5∶1、3∶1、2∶1、1∶1、0.8∶1、0.5∶1。采用P=Po+mD公式，式中：P为灌浆压力；Po为表面地段允许的压力，取0.05MPa；m为灌浆段顶板在岩石中每加深1m所允许的压力值，取0.025MPa；D为灌浆段顶板以上岩石厚度；以孔口压力为准不大于0.05MPa。

在规定压力下，当注入率不大于1L/min时，继续灌注60min时即可结束。封孔采用浓浆压力灌浆封孔法。

5 灌浆效果分析

加固前,发现左坝肩已出现渗漏现象，钻孔试验分析表明渗透系数最大值1.26×10-4cm/s，超出了正常允许范围。加固后，原来出现渗漏现象基本消失，加固后充填灌浆的综合渗透系数为8.85×10-5cm/s,均小于1.0×10-4cm/s,符合设计要求。经灌浆充填密实后,防渗效果显著。

6 结语

沙田岙水库除险加固工程,根据实际情况采用多种灌浆综合防渗处理加固技术。现场运用多种手段对灌浆质量进行全面检查,对施工全过程实施质量控制和跟踪监理，充填灌浆和帷幕灌浆部分工程及坝基防渗帷幕单位工程均取得优良效果。

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[2]SL62-94水工建筑物水泥灌浆施工技术规范[S].

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