[摘 要]砌石坝工程在世界上历史悠久,是重要的坝型之一,数量较多,我国是世界上建造最多的国家,大部分水库在特定时期建成,建设施工时存在资金不足,技术条件差,施工方式落后等问题,本身在水库建设过程中遗留很多安全隐患。本文主要介绍浆砌石坝体渗漏原因及解决方法。
[关键词]浆砌石坝体;渗漏原因;解决方法
水库蓄水运行后平原水库尤其地方水库出现坝基坝体严重渗漏、防洪能力低、淤积严重,甚至垮坝事件。浆砌石坝体渗漏严重,冬季坝面形成冰层,产生融蚀破坏。许多土坝护坡塌陷、变形、松散以致毁损,坝坡上部形成直坎,下部为海滩状。一些水库坝面损坏,坝体沉陷裂缝,冬季施工的水库大坝填料颗粒间充填冰粒,冰粒融化后,坝填料松动变形发生渗漏。
1.漏水原因
由于设计、施工或老化、退化等原因,有些砌石坝出现坝基、坝体和接触带漏水,致使工程效益下降,危及工程安全。浆砌石坝蓄水后,坝下游面、坝后基础岩及坝头接合部位有湿润冒汗的地方称为渗水,这是一种较普遍的现象。若渗水发展成为管涌或股水成流则称为漏水,漏水较严重的坝一般都有较多的出逸点,且水量较大。漏水的主要原因有以下几点:坝体局部裂缝、断裂或坝面勾缝脱落引起漏水:坝体无防渗墙或施工质量差引起漏水:清基不彻底或坝体与坝基结合不好,造成接触带渗漏和坝头绕渗;坝址基岩破碎、裂隙发育或灰岩地层造成坝基漏水;由于坝体长期受冻融、冲蚀、溶蚀和潜蚀作用引起漏水。
2.灌浆治漏加固技术
某水库浆砌石拱坝工程成功采用灌浆防渗技术,灌后效果理想。
2.1方法简介
2.1.1坝体、坝基帷幕灌浆
主要充填漏洞和缝隙,防渗裁漏,通过灌浆加固,形成防渗体。此方法适用于浆砌石重力坝。
2.1.2坝上游面固结灌浆
堵塞漏洞和缝隙,加固补强坝体和提高防渗性能,以进一步提高坝体的承载能力和完整性。
2.1.3坝下游面追踪固结灌浆
在下游坝面有漏水或溶蚀物出逸的地方,造成水平孔或斜孔,埋注浆管进行灌浆,以堵塞漏水通道和坝体空洞、裂缝,加固坝体,增加坝面稳定性和抗冲刷能力。这种反向灌浆工艺,非常适合拱坝和支墩坝工程,对重力坝工程只有搞清扬压力并设排水孔也可采用。采用这种方法时最好是坝前无水。
2.1.4坝面重新剔勾缝
剔缝后,用高标号水泥砂浆、干硬性预缩水泥砂浆或用防水材料配制高标号水泥砂浆勾缝,提高坝面防渗漏能力及坝体稳定性、整体性和抗冻融、抗风浪淘刷能力。此方法即“前堵、中截、后追踪”灌浆治漏加固法。
2.2灌浆前的勘探与试验
为准确地确定各种灌浆参数,保证质量,首先要进行勘探和试验。
2.2.1坝体和坝基勘探
目的是查清坝体和坝基的现状,为设计和施工提供依据。首先在典型漏水部位进行钻孔勘探,查明坝内部的石质、胶结材料密实程度,有无空洞及基岩结构情况等。
2.2.2压力抬动试验
目的是查明坝基、坝体的承压情况,以确定灌浆压力。在不破坏原结构的条件下,有效地将浆液压人坝体内部、基岩裂缝、砂砾石层中,以保证淄浆效果。
2.2.3压水试验
目的是为帷幕及固结灌浆设计提供准确的数据,并指导施工,保证效果。选择坝体或坝基典型部位,按照《水利水电工程钻孔压水试验规程》进行工作,试验压力采用设计灌浆压力,根据试验结果、单位吸水量值的大小,确定浆液浓度、吃浆量大小。值越大,吃浆量就越大,浆液就要适当变浓。
2.2.4灌浆试验
目的是解决帷幕灌浆和固结淄浆的影响半径、浆液浓度及其它参数等,为布孔和淄浆设计提供依据。
2.3设备及材料选择
2.3.1造孔设备
(1)帷幕灌浆垂直造孔采用回转式液压钻机,如钻孔浅时,也可采用风钻造孔。(2)坝上下游固结灌浆(即前堵、后追踪灌浆)造水平孔或斜孔,使用风钻或采用7655型汽钻机造孔。
2.3.2灌浆设备
有搅拌机、多缸活塞式灌浆机、承压输浆胶管、注浆管、胶塞、压力表、比重计等。
2.3.3灌浆材料
主要是425普通硅酸盐水泥、砂子、粉煤灰、石英粉、水、外加剂等。
2.4布孔币口造孔
2.4.1帷幕灌浆布孔
在漏水坝段沿坝顶中心线,以孔距3M、孔径50mm或75mm为宜,或根据试验确定孔距。孔深钻至漏水部位以下1M-2M,如接触带或基岩漏水,钻孔可钻至不透水基岩以下1M-2M。造孔可一次性造孔,也可分序造孔,破碎地带上下分段造孔、分段海浆,同时在浆体凝固5-7天后,再继续向下钻孔,以防止卡钻、埋钻事故发生。坝体与基岩接触部位和坝基灌浆,也可采取在上游坝脚打斜孔或垂直孔灌浆堵漏,但造孔前应先清基,在坝脚浇筑0.3M-0.5M厚混凝土,待凝固后再打孔。垂直或倾角小于5的帷幕灌浆孔,其孔向的偏差值不得大于规定值。
2.4.2坝上游固结灌浆布孔
在漏水部位呈“梅花”型,钻孔间距和排距1M-3M为宜,根据漏水情况确定,钻孔位置选在砌石“工”缝中:在裂缝部位,可沿裂缝每1M布设一孔。孔径为42mm,孔深0.7M-1.5M,根据坝体实际情况确定。
2.4.3坝下游面追踪固结淄浆布孔
在裂缝部位沿缝隙每1M布一孔:在其它渗水部位,按照“梅花”型布孔,排距和孔距2M-3M为宜,布孔位置在“工”缝中,也可适当加密布孔。孔深和孔径同坝上游面。
2.5施工要求
2.5.1准备
先放空水库或将库水位降至灌浆部位以下,再灌浆施工,并做好灌浆各项记录。
2.5.2洗孔
灌浆前应对孔壁、孔底及裂缝进行冲洗,采用风水联合冲洗方法,水压力不大于本段灌浆压力的75%,时间以孔深浅确定,直到回清水为止。
2.5.3维幕灌浆
(1)采用孔内循环法,自上而下或自下而上分段灌浆,最后全孔灌注。分段灌浆时,要在遭浆段以上0.5M处加胶塞封堵。通过论证,也可采用小口径钻孔孔口封闭灌浆法:(2)坝体内灌浆长度,一船5nt左右较好,孔深不超过8m时,可全孔一次性灌注:(3)灌浆压力按设计控制,但要低于抬动试验极限压力,一般控制在0.2MPa-0.4MPa。
2.5.4坝面固结和追踪灌浆
(1)在孔内预埋注浆管,孔口管周围用干硬性水泥砂浆填堵,采用内径20mm钢管,长50cm,插入孔内40cm,外露5CM-10cm,管头要加工丝扣,以便与输浆管连接;(2)采取一组四孔并联灌浆法,也可单孔或两孔一起灌注。对坝后漏水处重点孔位要采取单孔重点灌浆。灌浆压力按设计控制,一般采用0.2MPa-0.25MPa。
2.5.5浆液的浓度
灌浆时应遵循由稀到浓的原则,根据压水试验逐级改浓。坝体当注入浆量大于30L/min时,可越级变浓,当某一级浆液灌注400L以上,而灌浆压力和吸浆量均无明显改变时,可改浓一级浆液灌注。浆液水灰比一般采用重量比8:1、5:1、3:1、2:1、1,5:1、1:1、0,8:1、0,6:1、0/5:1九个级别。根据设计,必要时还可掺和粉煤灰、砂于、石英粉、铝粉等。在灌浆过程中,浆液要每隔一小时测定一次比重。
2.5.6灌浆
要分2-3序灌注,同时一定要进行复灌。在设计压力下,当吸浆量不大于0.4L/min时,再续灌30分钟即可结束。
2.5.7灌浆孔封孔
帷幕灌浆时,竖孔封孔采,用机械导管法,用1:2水泥砂浆从孔底向上逐渐提升封填密实:坝面固结灌浆水平孔封孔,采用低水灰比1:2水泥砂浆人工填堵捣实。封填材料最好用膨胀水泥砂浆。
[参考文献]
[1]耿灵生,吴春友,邵欣,谈浆砌石重力坝灌浆治漏加固技术,山东水利,2006,5.
[2]郭伟能,叶艳丽,娄绍群,浆砌石坝压力灌浆治漏加固技术,浙江水利科技,2007.1.下载本文