小型水库除险加固施工灌浆技术分析

王小媚

(江西省永丰县水利水电勘察设计室，江西 永丰 331500)

前言

在我国由于幅员辽阔，河流众多，小型水库的数量也就相对较多，可以有效调节河流流量，为周边村镇提供生活用水和工农业用水，其作用是十分巨大的。但是，由于受到技术条件的影响，小型水库在建设时期，其质量控制的难度就很大，也使得许多水库在建成初期就有着较大的安全隐患，带病运行。因此，需要对其进行除险加固，防止安全事故的发生。

1 我国小型水库的特点

1.1 位置偏于上游

一般来说，为了保持水库储水充足，小型水库的位置大多偏于河流上游。但是，由于水库容积较小，所能控制的流域面积也就偏小，如果河流水量上涨迅速，超出小型水库的调蓄能力，会对水库的工程造成较大的安全威胁，影响其正常使用。

1.2 以土石坝为主

多数小型水库由于受到资金和成本条件的限制，其水坝多为土石坝，以就地取得的土、沙和石头为主要材料，其自身的强度本就远低于钢筋混凝土结构，如果长期受到高水位的影响，很容易出现渗漏，甚至崩溃。

2 小型水库的除险加固施工灌浆技术

对于小型水库而言，除险加固是十分重要的，直接关系着下游居民的生命财产安全。一般情况下，针对小型水库中存在的不同问题，需要采取不同的方式进行加固。

2.1 帷幕灌浆

主要针对小型水库的坝基渗漏问题。帷幕灌浆，主要是指为例降低扬压力，减小渗流量，将配置好的浆液灌入岩体或者土层的缝隙之中，形成阻挡水流的帐幕。

2.2 回填灌浆

主要针对混凝土裂缝等问题。回填灌浆是指在混凝土衬砌的背面或者回填混凝土的周边，对混凝土浇筑没有浇实、留有空隙的部分进行灌浆，从而使一、二次混凝土相互结合，形成整体，同时对土体进行加固，防止渗漏情况的发生。

2.3 高压喷射灌浆

高压喷射灌浆同样可以应用与裂缝的修补和基础的加固，是一种新兴的除险加固技术，具有施工简单、浆液可控制性好、适用性强等特点。较为常见的高压喷射灌浆形式有三种，即旋喷、顶喷和摆喷，如下图所示:

3 工程实例

本文结合冬瓜洲水库的除险加固工程，以隧洞回填灌浆为例，对施工灌浆技术进行细致分析。

3.1 工程概况

冬瓜洲水库位于永丰县沙溪镇沙溪村大坑自然村东南侧，地处东经 115°36′05 ″北纬 27°51′03 ″，坝址座落在孤江支流沙溪河左支大坑水上游，距县城77km。是一座以供水为主，兼有灌溉、防洪和养殖等综合效益的小(2)型水利工程。大坝为均质土坝，设计坝高25.7m，坝顶高程329.0m，坝址以上控制集雨面积1.88km2，水库正常蓄水位328.2m，死水位309.0m;设计洪水标准为20年一遇，相应水位328.2m，校核洪水标准为200年一遇，相应水位330.62m，水库总库容59.1万m3。

冬瓜州水库于1964年7月动工兴建，同年12月蓄水投入运行。水库枢纽主要由大坝、溢洪道、坝下输水涵管等建筑物组成。由于多方面的原因，工程建设质量较差。存在的主要问题有:(1)坝顶高程不满足规范要求。(2)存在坝基渗漏、坝体渗漏及坝体与坝基间接触渗漏问题。(3)上游坝坡局部坝段采用乱石堆护，块石缺失严重，无砂卵石垫层;下游坝坡无护坡，灌木杂草丛生;无坝面排水系统，贴坡式排水体无反滤层，实为堆石体。(3)溢洪道断面不规整，未衬护;底高程未达到设计要求;无消能防冲设施。(4)坝下涵管为水泥砂浆胶结砼预制管结构，胶结砂浆老化脱落，管节间接缝已形成渗漏通道，漏水严重，且涵管与坝体土间存在接触冲刷问题;斜卧管混凝土老化剥蚀，管身破损漏水。

针对上述问题，2012年进行了除险加固，主要任务如下:(1)对大坝加固培土达标，对大坝渗漏进行加固处理，对大坝迎水面进行护坡，增设坝后反滤、坝面排水设施。(2)对现有溢洪道进行拓宽加固处理，暂不考虑消能设施。(3)封堵原坝左灌溉放水坝下涵管，拆除斜管，新坝右隧洞，重建放水斜涵。(4)修建防汛公路，完善水位观测设施，配置必要的通讯、管理设施等。

该小型水库的隧洞工程全长107m，整体为无压明流隧洞，设计流量0.4m3/s，隧洞进口接矩形箱涵，隧洞断面呈现城门型，净宽为 1.5m，高为1.8m，圆弧半径为 0.75m，采用厚300mm钢筋砼衬砌，并进行回填灌浆。隧道洞身经过凝灰质绢云母千枚岩，洞身埋深19m，，最大埋深25m。其围岩为弱强岩性，抗压强度在10MPa以上。

3.2 回填灌浆施工

3.2.1 参数设计

在对隧洞进行回填灌浆施工前，要对相应的参数进行设计，保证施工的顺利进行。结合实际情况，回填灌浆的压力为0.3MPa，采用纯水泥浆，由于上层滞水含有弱硫酸根离子，为了保证施工质量，使用高抗硫水泥，水泥强度C20，标号为425号。

3.2.2 回填灌浆试验

同样为了保证施工质量，在正式施工之前，进行回填灌浆试验，试验长度40m，其目的在于检验空腔的厚度、检验灌浆机的性能，以及确定回填灌浆的范围。

根据之前的参数设计，灌浆压力为0.3MPa，Ⅰ号试验孔使用0.6:1水泥净浆灌注，Ⅱ号试验孔使用1:1水泥净浆，采用三种施工工艺，分别对三个试验单元进行操作，其结果如下:

(1)第一单元

针对隧洞拱顶120°的范围进行，采取一次性充水试验，同时对所有灌浆孔进行操作。同时，从下游向上游横向施工，基本施工流程为开孔－验收－充水－灌浆－检验，在试验中，要严格按照设计规范进行，切实保证试验结果的准确性和真实性。最终，第一试验单元的灌浆检查结果如下:

编号 孔深/mm 水灰比 间隔时间/min吸浆量/mm单位吸浆量/L·min－1说明1号7002∶1104.730.473合格2号4702∶1105.100.510合格3号5602∶1104.300.430合格4号6002∶1104.300.430合格

(2)第二单元

根据第一单元的充水试验结果，将其分为两序灌注，与之前相比，取消90°角钻孔，从下游往上游进行两序施工。两序施工的间隔时间为3天，且在Ⅱ号孔施工结束7天后，进行钻孔检查。其施工基本流程为Ⅰ序造孔－验孔－灌浆－Ⅱ序造孔－验孔－灌浆－钻孔检查－验孔－灌浆检查，其回填灌浆孔如图所示:

第二试验单元灌浆结果如下:

孔序 水灰比 最大吸浆量/L耗灰量/tⅠ序总吸浆量/L 0.6∶1 1702.0 2350.0 2.4Ⅱ序1∶1 987.2 1123.1 1.5全单元2689.2 3473.1 3.9

灌浆检查结果为:

编号 孔深/mm 水灰比 间隔时间/min吸浆量/mm单位吸浆量/L·min－1说明1号5302∶1104.300.430合格2号4702∶1105.590.559合格3号5202∶1107.740.774合格4号5302∶1106.880.688合格

(3)第三单元

结合之前两次试验结果，增加该试验单元，以保证试验的准确性和有效性，其施工工艺以及灌浆孔的布置与第二单元一致。最终灌浆检查结果为:

编号 孔深/mm 水灰比 间隔时间/min吸浆量/mm单位吸浆量/L·min－1说明1号570 2∶1 10 7.44 0.744合格2号500 2∶1 10 3.70 0.370合格3号460 2∶1 10 4.30 0.430合格4号530 2∶1 10 6.88 0.688合格

4 结束语

结合相应的试验，可以看出，由于工程地质的特殊性，该水库整体施工质量较好，一次工程与二次工程之间空隙较小，最大空腔厚度不超过80mm，因此虽然在实验中采用了两种不同的方法，但是灌浆结果均能满足规范要求，其除险加固工作取得了良好的效果。

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