周 曄，陳梅枝，劉 偉

（河南省桐柏縣水利局，河南 桐柏474750）

0 引言

二郎山水庫位于南陽市桐柏縣城西北35 km 的大河鎮(zhèn)李溝村的三夾河支流鴻鴨河上，屬長江流域唐白河水系。 水庫控制流域面積61km2，總庫容4 019萬m3，是一座以防洪、灌溉為主，兼有水產(chǎn)養(yǎng)殖、供水等綜合效益的中型水庫，設計標準為50 年一遇，1 000 年校核。 在2007 年的工程地質調查中，發(fā)現(xiàn)河槽段迎水坡有黏土鋪蓋和截水槽， 但清基不徹底，河槽段存在壩基滲漏問題；右壩段及左壩肩座于強風化基巖上，裂隙發(fā)育，存在接觸滲漏，下游沼澤化嚴重；壩體大面積散浸。 因此，2008 年，桐柏縣水利局對二郎山水庫進行了除險加固處理。

二郎山水庫主壩為均質土壩。 在土石壩水庫的壩體、壩基防滲處理中，灌漿方法主要有壩體劈裂灌漿、高壓噴射灌漿、壩基卵礫石層防滲帷幕灌漿等。 根據(jù)二郎山水庫壩體的實際情況，該工程采取了高壓旋噴灌漿和帷幕灌漿兩種方法。

1 防滲灌漿設計

1.1 帷幕灌漿設計

1.1.1 灌漿處理范圍及深度

在大壩樁號0+050～0+630 段采用帷幕灌漿，灌漿深度為上部進入壩體2m，下部進入弱風化巖5 m。在進行河槽段施工時，先進行帷幕灌漿，再進行高壓旋噴灌漿。

1.1.2 灌漿孔布置及灌漿壓力

灌漿帷幕線位置設于壩頂，其優(yōu)點是施工場地開闊、運輸灌漿材料容易。 帷幕灌漿孔沿壩軸線單排布置，孔距2 m。 施工按三道工序進行。

由于帷幕灌漿壓重的高度隨樁號而變化，因此，灌漿壓力應根據(jù)實際情況來確定。 帷幕下層灌漿壓力比上層大，后期孔的灌漿壓力應比前期孔大。在灌漿過程中，根據(jù)單位吸漿量，相應地控制壓力（采用由小至大的方式來控制）。 進入壩體內(nèi)2 m 的灌漿壓力應不大于49 kPa。 基巖以上壩體2 m 范圍內(nèi)，灌漿壓力應采用注漿管壓力。

1.1.3 灌漿材料及灌漿結束條件

灌漿材料采用強度等級為42.5 的普通硅酸鹽水泥漿，水泥細度要求通過80μm 方篩孔的篩余量不大于5%[1]。 對于灌漿時失水回濃的孔段，以及當采用普通水泥灌漿時其初始吸漿量和壓力水漏水量相差較大的孔段，視具體情況，可采用濕磨細水泥。 遇到集中滲漏通道，當?shù)叵滤魉佥^大時，可摻入水玻璃作為速凝劑。水泥漿的配比分為7 級：5∶1、3∶1、2∶1、1∶1、0.8∶1、0.6∶1、0.5∶1。 灌漿時，一般從最稀一級開始[1]。 當灌漿壓力保持不變、注入率持續(xù)減少時，或當注入率不變而灌漿壓力持續(xù)升高時，不得改變水灰比。當注入量達到300 L 以上，或灌注時間達1 h 而灌漿壓力和注入率無明顯變化時，應改濃。當注入率大于30 L/min 時，可根據(jù)具體情況越級變濃。 在設計灌漿壓力下，當注入率大于40 L/min 時，繼續(xù)灌注60 min， 不大于1 L/min 時， 繼續(xù)灌注30 min[2]。 灌漿直至基巖達到基本不再吸漿時方能結束，帷幕的單位吸水率應不大于5Lu。 灌漿結束后，基巖以上壩體內(nèi)灌漿封孔時，應將孔內(nèi)漿液取出，掃孔到底，用直徑2～3 cm、含水量適中的黏土球分層回填搗實。

1.2 高壓旋噴灌漿設計

1.2.1 灌漿處理范圍及深度

在大壩河槽段0+017～0+167 段，進行高壓旋噴灌漿。 高壓旋噴灌漿范圍上部進入壩體5 m，下部進入弱風化巖1 m。

1.2.2 灌漿孔布置

沿壩軸線布置灌漿孔一排，按照有關文獻和該水庫的工程地質條件，確定孔距為1 m，分兩道工序施工，形成的有效樁徑不小于1.2 m。

1.2.3 注漿材料及配方

注漿材料為強度等級為42.5 的普通硅酸鹽水泥漿，漿液密度為1.4～1.5g/cm3[3]，并添加2%的速凝劑，如減水劑、早強劑等。

2 灌漿施工

2.1 帷幕灌漿工程施工

為確保帷幕灌漿效果，施工時應先放空水庫，再進行灌漿施工，并做好灌漿各項記錄。

2.1.1 布孔及鉆孔

按照設計，在0+050～0+630 壩段，沿壩軸線布孔（孔距2 m、直徑為60 mm），造孔位置與設計孔位置偏差應不大于10 cm。 布好孔后，采用150 型地質鉆機、金剛石鉆頭造孔（金剛石鉆頭可以減少孔內(nèi)巖粉量）。 對于灌漿孔，應進行孔斜測量，若發(fā)現(xiàn)孔斜超過要求，應及時糾正并采取補救措施。 孔底最大偏差應不大于50 cm。

2.1.2 鉆孔沖洗

灌漿前，應先進行鉆孔沖洗，孔內(nèi)沉積厚度不得超過20 cm，還應采用壓力水進行裂縫清洗，直至回水清凈時止。 沖洗壓力應采用灌漿壓力的80%，該值若大于1MPa 時，采用1MPa。

2.1.3 灌漿

采用YJ-340 型漿液攪拌機拌制水泥漿液，攪拌時間不小于30 s。 灌漿采用BW—25 型泥漿泵，按自上而下分段法進行。帷幕灌漿孔的基巖段為5 m，可采用全孔一次灌漿法。 灌漿壓力由實驗確定，壓力表安裝在孔口回漿管路上。 在灌漿時，射漿管距孔底不得大于50 cm，壓力應盡快達到設計壓力。 當注入率大時，應分段加壓。 在規(guī)定的壓力下，當注入率不大于0.4 L/min 時，繼續(xù)灌注60 min；或不大于1 L/min 時，繼續(xù)灌注90 min，可以結束灌漿。灌漿孔封孔采用分段壓力灌漿法。

2.1.4 質量檢查

工程質量檢查應以檢查孔壓水實驗成果為主。檢查孔應布置在帷幕中心線上、巖石破碎等地質條件復雜部位、注入量大的孔段附近、鉆孔偏斜率大、灌漿情況不正常以及分析資料認為對帷幕灌漿質量有影響的部位。 檢查孔的數(shù)量宜為灌漿孔總數(shù)的10%，且一個壩段或一個單元工程內(nèi)應至少布置一個。 檢查孔壓水實驗應在灌漿結束14 d 后進行。 帷幕灌漿檢查孔應采取巖芯， 計算獲取率并加以描述。壓水實驗后，應按技術要求進行灌漿和封孔。灌漿后，巖石的透水率應小于5 Lu。 檢查封孔質量時，要求封孔取芯的抗壓強度不小于3 MPa， 壓力試驗檢測的透水率不大于5 Lu。 壩體與基巖接觸段的合格率應為100%，以下的合格率應在90%以上，不合格段的透水率應不超過設計規(guī)定值的100%， 且不集中。

2.1.5 對于特殊灌漿孔的處理方法

1）在灌漿過程中，如果發(fā)現(xiàn)冒漿，可采用表面封堵、加濃漿液、降壓等方法處理。

2）灌漿過程因故中斷超過30 min 時，應及時沖洗造孔或掃孔，然后復灌。

3）在涌水段灌漿，當涌水壓力超過0.2 MPa 時，應首先測定涌水壓力及涌水量， 再采用以下措施：（1）自上而下，采用稠漿灌漿；（2）對壩基可適當加壓；（3）灌漿結束后，應有屏漿措施，且時間不少于1 h；（4）必要時加速凝劑；（5）采用機械封孔。

4）當吸漿量較大、難于結束時，可采取加大漿液濃度、限流、間歇灌漿、在漿液中加速凝劑等措施。

5）在灌漿過程中，若有回漿變濃現(xiàn)象，則應改為稀漿灌注。 若回漿仍然很濃，則結束灌漿。

2.2 高壓旋噴灌漿工程施工

高壓旋噴灌漿工程施工平臺位于設計壩頂206.75 m 上。

2.2.1 試樁

在大規(guī)模施工前，必須在原壩基沙礫層中進行高壓旋噴灌漿試驗，以便得到準確的技術參數(shù)。

2.2.2 高壓旋噴灌漿參數(shù)及技術指標

（1）造孔所用鉆機為500 型鉆機，造孔孔徑不小于91mm，灌漿采用二管法。

（2）漿液密度為為1.4～1.5g/cm3，工作壓力為30 MPa，漿流量為70～100 L/min。

（3）氣壓為0.7 MPa，氣流量為0.8～1.2 m3/min。

（4）提升速度為5～10cm/min，轉動速度為20r/min。

（5）造孔斜率小于1%，孔位偏差小于2 cm。

（6）防滲及物理力學性能指標：形成防滲帷幕滲透系數(shù)小于10-5cm/s，R28=4～10 MPa，E 小于103MPa，J 大于80，最小防滲帷幕厚度大于0.4 m。

2.2.3 質量檢查

（1）檢查孔孔位。 由設計單位、監(jiān)理單位根據(jù)施工情況， 對可能存在質量問題的地段布設檢查孔。按照不少于高壓旋噴灌漿孔總數(shù)2%數(shù)量設置檢查孔，共計4 孔。

（2）壓水試驗。 按照每5 m 一段做壓水試驗。

（3）室內(nèi)試驗。 利用檢查孔所取巖芯進行抗壓、抗?jié)B兩項指標的室內(nèi)試驗，要求在沙礫層中成樁部分每2 m 做一組試驗。

3 結語

針對二郎山水庫大壩存在的壩基滲漏和壩肩及壩體接觸滲漏問題，采用了帷幕灌漿和高壓旋噴灌漿方式進行除險加固。 防滲工程實施后，削減了壩基揚壓力和滲流速度,防止了滲透破壞，保證了壩體、壩肩和壩基的穩(wěn)定，提高了水庫的蓄水能力，發(fā)揮了水庫的防洪、灌溉工程效益。 同時，這兩種防滲措施具有開挖量小、占地少、設備簡單、灌漿工效高、造價低、對臨近建筑物影響小的特點。 本工程作為一次嘗試，為以后在均質土壩除險加固的防滲處理積累了一些經(jīng)驗。

[1] 帷幕灌漿施工技術規(guī)范[S]

[2]SL62-94，水工建筑物水泥灌漿施工技術規(guī)范[S].

[3]DL/T5200-2004，水電水利工程高壓噴射灌漿技術規(guī)范[S].