盧祖貴

（福建省古田縣水利局，古田 352200）

1 工程概況

嶺里水庫位于福建省古田縣杉洋鎮(zhèn)嶺里村，水庫壩址主河道長2.99km，河道坡降69.5‰，壩址控制流域面積2.05km2，水庫總庫容119.3萬m3，是一座具有防洪、灌溉、供水和發(fā)電等綜合效益的小 （1）型水庫。嶺里水庫大壩為均質(zhì)土壩，最大壩高26.0m，大壩正常蓄水位614.8m，壩頂高程 619.0m，壩底高程 593.0～598.0m，壩底厚96.30m，壩頂長119.20m，壩頂厚度5.0m，大壩基礎(chǔ)上游部分為土基，下游部分為巖基。

輸水涵洞位于大壩中部偏左岸，進(jìn)水口底高程602.0m，為城門型鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，全長79m，斷面尺寸為0.65m×1.2m。出水口底高程599.2m，涵洞水力坡降為3.5%，最大輸水量為1.2m3/s。主要為下游灌溉、人飲和發(fā)電等供水。

該水庫建于1980年，1986和1996年分別對大壩進(jìn)行劈裂灌漿加固，但效果并不明顯，2002年被鑒定為三類壩。為了早日消除大壩安全隱患，確保大壩安全運行，經(jīng)充分論證和專家會商，認(rèn)為該水庫土壩土質(zhì)及施工工藝差，劈裂灌漿加固很難控制壩身的劈裂程度，可能形成無法灌到位的新裂縫。由于高噴對不同土和環(huán)境的適應(yīng)性強，機(jī)具振動小，不會對臨近建筑物或坡下埋設(shè)物造成不良影響。所以決定采用高壓噴射灌漿，對大壩進(jìn)行防滲加固處理。

2 壩體及涵洞周邊存在的主要問題

2.1 壩體問題

嶺里水庫大壩經(jīng)過近30年的運行已進(jìn)入老化狀態(tài)，不僅存在管理嚴(yán)重落后、蟻患危害大等問題，同時還存在嚴(yán)重的滲流安全問題：

（1）土壩施工質(zhì)量差，局部出現(xiàn)接觸漏水情況，壩體存在滲漏及接觸滲漏，長期發(fā)展會形成流土、管涌等破壞形式。

（2）左岸壩肩凝灰熔巖風(fēng)化層較厚，上部基巖較破碎，右岸接頭和背水坡滲漏，危及大壩整體穩(wěn)定。壩基未進(jìn)行防滲帷幕灌漿，存在較嚴(yán)重的防滲問題。

2.2 輸水涵洞周邊問題

嶺里水庫下游緊挨著嶺里、壩頭等村莊，保護(hù)人口6000人，灌溉耕地面積3750畝，電站裝機(jī)270kW。灌溉、供水和發(fā)電的引水主要通過輸水涵洞引水。輸水涵洞為城門型鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，涵洞水力坡降為3.5%，最大輸水量為1.2m3/s。根據(jù)地質(zhì)勘探報告及現(xiàn)場檢查情況分析，輸水涵洞經(jīng)過三十年的運行，其周邊主要存在以下問題：

（1）涵洞上部發(fā)現(xiàn)有規(guī)則干燥小裂隙，多處敲擊有空鼓現(xiàn)象。洞頂土質(zhì)存在不均勻沉降，涵洞與壩體接觸處有明顯空隙，滲流嚴(yán)重。

（2）由于土壩砌筑材料較差，輸水涵洞與壩體無法形成整體，導(dǎo)致輸水涵洞周邊及下部滲漏量較大。

3 涵洞周邊及底部的施工方法與技術(shù)

高壓噴射灌漿是20世紀(jì)70年代中期，日本研究應(yīng)用的技術(shù)，80年代在我國水利工程上應(yīng)用，現(xiàn)在技術(shù)已經(jīng)較為成熟。高噴是一種采用高壓漿液或高壓水形成高速噴射流束，沖擊、切割、破碎土體，并以水泥基質(zhì)漿液充填，摻混其中，形成樁柱或板墻狀的凝結(jié)體，用以提高土的防滲或承載能力的施工技術(shù)。高噴對不同土和環(huán)境的適應(yīng)性強，機(jī)具振動小，不會對臨近建筑物或坡下埋設(shè)物造成不良影響，施工速度較快，生產(chǎn)成本相對較低，在技術(shù)保障下可取得良好的防滲效果。

根據(jù)嶺里水庫大壩除險加固施工設(shè)計要求，擬對壩體及壩基存在滲漏部位實行單管高壓旋噴灌漿加固處理，主要采用的工藝技術(shù)參數(shù)見表1。

噴射介質(zhì)為水泥基質(zhì)漿液，使噴射管做一定角度的旋轉(zhuǎn)和提升運動，利用高壓水形成高速噴射流束，沖擊、切割、破碎地層土體，并以水泥基質(zhì)漿液充填、摻混其中，形成柱形斷面板墻狀的凝結(jié)體，以提高壩體防滲能力，增強壩體整體性和防滲性。

表1 嶺里水庫高壓旋噴灌漿參數(shù)表

由于輸水涵洞處于大壩602.0～599.2m高程處，距壩底約有5～8m的高差。輸水涵洞砌筑質(zhì)量差，周邊及底部無法承受高壓，涵洞下部也無法從壩頂布置連續(xù)封閉的垂直鉆孔，所以無法采用原設(shè)計，從壩頂至壩底布置連續(xù)封閉的垂直鉆孔進(jìn)行高壓旋噴的常規(guī)加固處理方案。經(jīng)過工程技術(shù)人員認(rèn)真研究和探討,擬采用不同的布孔及鉆孔，在輸水涵洞可承受的壓力范圍內(nèi)，選用更改噴嘴方向、擺噴及定噴等灌漿方法，結(jié)合相應(yīng)的灌漿技術(shù)措施加以處理，確保涵洞周邊高噴加固達(dá)到設(shè)計及規(guī)范要求。

3.1 主要施工方法及技術(shù)措施

3.1.1 布孔及鉆孔

布孔的合理與否是輸水涵洞周邊灌漿加固處理取得預(yù)期效果的前提。根據(jù)施工設(shè)計及相關(guān)規(guī)范的要求，為了達(dá)到壩體防滲的目的，高壓旋噴灌漿的鉆孔應(yīng)能承受設(shè)計壓力，灌漿后能形成連續(xù)防滲墻。本工程涵洞寬度 （0.65m），施工中在距涵洞中心0.8m處左右兩側(cè)各布設(shè)一孔，鉆至基巖相對不透水層0.5～1.0m處。在涵洞左右側(cè)兩孔中共布設(shè)三孔 （間距為原施工設(shè)計的0.4m），并鉆至距涵洞頂0.5m處，鉆孔布置如圖1所示。

3.1.2 主要灌漿方法

由于輸水涵洞處于大壩較高部位，輸水涵洞砌筑質(zhì)量差，周邊及底部無法承受高壓，涵洞下部也無法從壩頂布置連續(xù)封閉的垂直鉆孔，所以在不同的部位采用不同的布孔及鉆孔，同時可更改噴嘴方向、擺噴及定噴等以下幾種方法。

（1） 涵洞底至壩底：主要通過涵洞左右兩側(cè)鉆孔，采用定噴折接連接，如圖2所示，左右兩孔向涵洞中心線相對方向折向上游15°方向定噴連接。

（2）涵洞洞身部位：可采用旋噴或注漿相結(jié)合的方法，為了確保在洞身側(cè)墻能承受的壓力范圍內(nèi)，漿液能充分注滿涵洞兩側(cè)空隙，根據(jù)比能值公式E＝（PQ）/（100V），可通過適當(dāng)控制噴射灌漿壓力、提升速度和注漿量來控制比能值E，在不劈裂洞身側(cè)墻的情況下，達(dá)到水泥漿液注滿空隙的防滲設(shè)計要求。

（3）涵洞頂以上0.5m部位：采用兩側(cè)孔向涵洞中心線定噴和中間三孔更改噴嘴方向相結(jié)合的方法，左右兩孔向涵洞中心線相對方向折向上游15°方向定噴連接。同時中間三孔也可在距洞頂0.5m處，更改噴嘴垂直于涵洞頂方向擺噴。通過定噴和擺噴的結(jié)合，能充分讓漿液注滿洞頂?shù)乃锌障叮赃_(dá)到防滲的目的。

（4）涵洞頂以上0.5m至壩頂部位：壩頂至距涵洞頂0.5m處按原施工設(shè)計方案，采用高壓旋噴灌漿加固處理。

3.1.3 主要技術(shù)措施

施工中不僅要選擇正確的布孔、鉆孔和正確灌漿的方法，同時還要對水泥、漿液和各道工序的質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格控制和檢查，主要應(yīng)注意掌握以下施工技術(shù)措施和方法：

（1）鉆孔必須嚴(yán)格控制鉆孔垂直度、高程和平面位置，確保鉆孔能布設(shè)在設(shè)計要求的位置是灌漿加固處理取得預(yù)期效果的關(guān)健，也是首要前提。

在鉆機(jī)就位后，用水平尺校正機(jī)身，使鉆桿軸線垂直對準(zhǔn)鉆孔中心位置，并在鉆孔過程中，每鉆3m必須用水平尺測量一次，以確保鉆孔傾斜偏差控制在1%以內(nèi)。

造孔結(jié)束后進(jìn)行護(hù)壁，將鉆桿提出，下設(shè)底端用透水無紡布包扎護(hù)壁管，進(jìn)行成孔護(hù)壁，護(hù)壁套管接頭用塑料密封帶連接。護(hù)壁套管下至孔底后，采用YGB液壓拔管機(jī)將套管分節(jié)拔出。

（2）配制漿液時，要確定相應(yīng)水灰比的加水高度及加灰量 （1.2∶1水灰比每次加入水240kg，水泥200kg），并在攪拌機(jī)上做好標(biāo)記。配置過程中嚴(yán)格按照已標(biāo)明的加水高度及加灰量進(jìn)行控制，充分拌和后，用比重計對配制好的漿液密度進(jìn)行測量控制漿液密度，符合要求后方可進(jìn)行送漿。

（3）下放噴射管之前，必須在地面上進(jìn)行試噴，以檢查管道的暢通性及各項指標(biāo)是否達(dá)到設(shè)計要求。同時進(jìn)行地面試噴并調(diào)準(zhǔn)噴射方向及角度，試噴正常后應(yīng)用膠帶把噴嘴封上，以避免在入孔過程中發(fā)生噴嘴堵塞的可能。當(dāng)噴管下入設(shè)計深度后，應(yīng)先進(jìn)行原地靜噴噴漿，待水泥漿液返出孔口，情況正常后方可開始高壓噴射灌漿提升，并根據(jù)工程需要調(diào)節(jié)噴射壓力和灌漿量，改變噴嘴移動方向和速度，控制噴射固結(jié)體的形狀，即圓盤狀、圓柱狀、大底狀、糖糊蘆狀、大帽狀和墻壁狀。

（4）灌漿過程應(yīng)經(jīng)常檢測水泥漿液的進(jìn)漿和回漿比重，當(dāng)與設(shè)計水灰比的漿液比重誤差超過0.1時，應(yīng)停止作業(yè)，重新調(diào)整漿液水灰比。若因供風(fēng)、水、電中斷或拆卸注漿管不能連續(xù)噴灌時，重新進(jìn)行高噴灌漿的搭接長度不應(yīng)小于0.5m，若中斷超過30min時，恢復(fù)作業(yè)時搭接長度應(yīng)大于1m。

4 工程質(zhì)量檢查及評價

輸水涵洞周邊灌漿加固處理完成28天后，采取在左右側(cè)孔與涵洞邊墻中心線上鉆孔檢查法。檢查孔自上而下分段鉆孔、取芯，進(jìn)行現(xiàn)場靜水頭壓水試驗，同時作抗壓強度及滲透系數(shù)實驗。芯樣實驗抗壓強度范圍為3.15～7.62MPa，均大于3.0MPa，符合2004年10月 20日發(fā)布的《水電水利工程高壓噴射灌漿技術(shù)規(guī)范》要求。高噴檢查孔注水試驗成果見表2。

表2 高噴檢查孔注水試驗成果表

由表2檢查孔注水試驗成果可看出，涵洞兩側(cè)從595.0至604.5m高程 （灌漿位置涵洞高程為600.6～601.8m），2個試驗孔現(xiàn)場注水滲透系數(shù)范圍為 1.21×10-6～7.26×10-6cm/s,均小于 《水電水利工程高壓噴射灌漿技術(shù)規(guī)范》要求i×10-6cm/s(i=1～9)，多呈微透水和極微透水，滿足設(shè)計規(guī)范要求，總體防滲效果較好。

5 結(jié)語

近幾年，隨著我國土壩病險庫安全狀況日益受到關(guān)注，高噴灌漿加固技術(shù)在土壩病險庫中得到越來越多的應(yīng)用，但處于特殊位置的涵洞周邊噴灌加固效果卻始終不夠理想。嶺里水庫涵洞周邊噴灌時，通過精確布孔和鉆孔，結(jié)合采用各種噴射的靈活組合和噴嘴方向的調(diào)節(jié)，同時注重技術(shù)參數(shù)的設(shè)置和嚴(yán)格的技術(shù)措施及工序管理，使得涵洞周邊噴灌質(zhì)量達(dá)到了土壩除險加固的規(guī)范要求。從噴灌后工程質(zhì)量檢查的結(jié)果看，嶺里水庫涵洞周邊噴灌效果是成功的，該處理方法對類似工程具有一定的參考與借鑒價值。

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