劈裂灌浆在黑石头水库防渗加固中的应用.docVIP

劈裂灌浆在黑石头水库防渗加固中的应用 　　摘要：云南省曲靖市麒麟区黑石头水库采取劈裂灌浆技术进行防渗处理，在灌浆中采用了适宜的施工程序、工艺和方法，严格控制施工质量。加固后防渗效果明显，取得了很好的经济效益和社会效益。 　　关键词：劈裂灌浆 水库 防渗加固 应用 　　1 工程概况 　　黑石头水库位于曲靖市麒麟区越州镇老吴村委会，距越州镇13km，距离麒麟城区46 km。地处珠江流域西江水系南盘江支流大沙河上游。该水库始建于1989年1月，1990年5月加高培厚，1991年11月竣工。坝轴长220米，坝高13.0米，为均质土坝。但在续修加高培厚时，新老坝体结合部处理不当，加之填筑质量较差，坝体加高6m建成蓄水后，新老坝体接合部便开始出现带状渗漏，其总渗漏量为45L/S。涌泉状集中出水点达8处之多，并在新老坝体接合部附近区域形成550m2的散浸区，对水库大坝安全构成严重威胁。为彻底消除工程隐患，经多方案论证，拟采用劈裂灌浆方案。2012年3～5月，采用劈裂式帷幕灌浆对大坝进行防渗加固处理。 　　2 灌浆工艺 　　2.1 灌浆机理 　　劈裂灌浆是利用最小主应力面和坝轴线方向一致的坝体应力分布规律，根据土体水力劈裂的原理，顺坝轴线方向布孔，在灌浆压力下以适宜的浆液为能量载体，有控制地劈裂坝身。在钻孔底部将坝体沿小主应力面（即坝轴线方向）首先劈裂，在灌浆压力作用下，裂缝沿自重应力与主应力差值较大的纵轴线方向迅速发展，自然形成自下而上的纵向劈裂。在裂缝未延及坝顶之前，其周围为一封闭空间，浆液在自重和灌浆泵压力作用下沿裂缝周围土体孔隙、裂隙、孔洞或软弱夹层内渗透、填充，通过低压浆液的不断有效灌注，形成铅直连续的防渗泥墙，堵塞裂缝、孔隙或切断软弱层，以达到防渗加固的目的。劈裂式帷幕灌浆法对于加固坝体，防止坝体渗漏有较好效果，比较适合施工土质差，碾压不密实的坝体防渗加固。鉴于黑石头水库隐患的实际情况，采用此法较好。其做法是采用单排沿坝轴线直线布孔方式，孔距5m，孔深以穿过新筑坝体深入老坝体不低于3m为宜。灌浆时由下而上，少灌多复；泥浆由稀到稠，循序渐进；压力由大到小，灵活掌握。这样，可较好地处理灌浆中出现的冒浆、串浆、滑坡、局部隆起等问题，使灌入的泥浆沿坝轴线形成一道帷幕，达到改善坝体质量、防止渗漏的目的。 　　2.2 灌浆设计 　　考虑到黑石头水库新筑坝体质量普遍较差，填土不密实，因而采用水泥黏土劈裂灌浆，在坝体内部形成一道水泥黏土防渗帷幕，堵塞漏洞、裂缝，切断软弱层，提高坝体的防渗能力，同时通过浆、坝互压和湿陷，使坝体内部应力重新分布，提高坝体变形稳定性。 　　2.2.1 灌浆孔布置 　　劈裂灌浆孔沿坝轴线布置，单排孔，采用两序孔，第一序孔距10m，第二序后成孔距为5m，孔深9m左右。共布置劈裂孔45个。 　　2.2.2 灌浆材料 　　水泥采用强度等级32.5R普通硅酸盐水泥，所采用水泥必须新鲜，其细度要求通过80um方孔筛，其筛余量不大于5%。每批水泥进场应有出厂合格证，水泥检验单，没有合格证或检验单的拒收。 　　灌浆用水泥必须符合规定的质量标准，不得使用受潮结块的水泥。且水泥不得存放过久，出厂期超过三个月的水泥不得使用。 　　灌浆用粘土取自库区附近红粘土料场，使用前采取土样进行分析试验后确定使用，土料要求满足：塑性指数不小于14、粘粒含量不低于25%、含砂量不大于5%、有机质含量不大于3%。经取样送云南博泰工程质量检测有限公司进行化验，其结果为：塑性指数21.4、粘粒含量45.7%、含砂量2.6%、不含有机质，完全符合灌浆用土料要求。 　　2.2.3 浆液配比 　　为加速泥浆硬化，浆液采用1：2（水泥：粘土）混合浆灌注，浆液比重为1.2、1.3、1.35、1.4、1.45、1.5g/cm六个比级。灌浆开始采用稀浆，比重为1.2，当坝体被劈开后，采用稠浆，浆液比重为1.5左右。 　　2.2.4 孔口压力计算 　　在灌浆全面铺开前，选定5个先导孔进行现场灌浆试验，以确定灌浆孔深、灌浆压力、施工工艺和参数等。通过先导孔灌浆试验，灌浆起灌压力为0.1Pa，逐渐加压，灌浆压力为0.2MPa。坝顶劈裂缝一般沿坝轴线方向展开，最大缝宽控制在25mm以内，产生过大的裂缝应停灌，停灌后12个小时或24小时观察裂缝应闭合，否则灌浆的压力就大了，对坝体土产生了破坏作用，故灌压大小应根据裂缝展开宽度来控制。 　　2.3 灌浆施工 　　2.3.1 灌浆机械的选择 　　造孔机械采用XY-2PC地质钻机，造孔孔径为75mm，108mm套管大径止浆。灌浆主要机械设备有：BW-250/50型双缸泥浆泵2台，WJ100型打浆机1台，潜水泵2台，195柴油发电机1台，输浆管若干。 　　2.3.2 造 孔 　　首先按设计