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摘要：本文主要从劈裂灌浆的原理出发，结合劈裂式灌浆技术探讨了本文主题，旨在与同行探讨学习，共同进步。
关键词：劈裂灌浆；原理；工艺
劈裂灌浆是利用水力劈裂原理，对存在隐患或质量不良的土坝在坝轴线上钻孔、加压灌注泥浆形成新的防渗墙体的加固方法，堤坝体沿坝轴线劈裂灌浆后，在泥浆自重和浆、坝互压的作用下，固结而成为与坝体牢固结合的防渗墙体，堵截渗漏；与劈裂缝贯通的原有裂隙及孔洞在灌浆中得到填充，可提高堤坝体的整体性；通过浆、坝互压和干松土体的湿陷作用，部分坝体得到压密，可改善坝体的应力状态，提高其变形稳定性。
对于土坝位于河槽段的均质土坝或粘土心墙坝，其横断面基本对称，当上游水位较低时，荷载也基本对称，施以灌浆压力，土体就会沿纵断面开裂。如能维持该压力，裂缝就会由于其尖端的拉应力集中作用而不断延伸，从而形成一个相当大的劈裂缝。
劈裂灌浆裂缝的扩展是多次灌浆形成的，因此浆脉也是逐次加厚的。一般单孔灌浆次数不少于5次，有时多达10次，每次劈裂宽度娇小，可以确保坝体安全。
基于劈裂灌浆的原理，只要施加足够的灌浆压力，任何土坝都是可灌的，单只在下列情况下才考虑采用劈裂灌浆：①松堆土坝；②坝体浸润线过高；③坝体外部、内部有裂缝或大面积的弱应力区；④分期施工土坝的分层和接头处有软弱带和透水层；⑤土坝内有较多生物洞穴等。
劈裂灌浆施工的基本要求是：土坝分段、区别对待；单排布孔，分序钻灌；孔底注浆，全孔灌注；综合控制，少灌多复。
1.劈裂式灌浆技术原理
1.1劈裂式灌浆填充技术
劈裂式灌浆技术的原材料是泥 浆，泥浆可以对土坝起到一定的填充作用。泥浆主要是通过对土坝中的 灌浆 通道进行填充，还可以对土坝 中的裂缝进行填充。泥浆的填充一 定要掌 握好时间，要在灌浆通道打 开的一瞬间立刻进行 填充。土坝要 进行反复的泥浆填充，这样土坝就会 更 加牢固。在进行泥浆填充的过程 中，一定要科学的掌握好泥浆的厚度 以及泥浆灌输的时间。
1.2劈裂式灌浆湿陷技术
在使用劈裂式灌浆技术对土坝 进行填充的过程中，泥浆中的水分自 然也会进入土坝内。这些水分不仅会 对缝隙产生一定的压力，也会对土坝 起到一定的湿陷作用。湿陷作用的程 度和土坝的施工质量以及土坝的材 料选择有关。湿陷作用对于土坝的稳 定性有很大的影响，可以在一定程度 上增加土坝的密实度。湿陷作用在每 次泥浆浇灌的过程中表现的都比较 明显，随着泥浆灌输的停止，湿陷作 用也会逐渐减小，最后直到消失。随 着湿陷作用的减弱，土坝的高度就会 有所下降，体积也会相应的缩小，土 坝的顶部逐渐就会出现不同程度的 裂缝，这些裂缝在经过后期的泥浆 填充之后又会被铺平。
1.3劈裂式灌浆能量转换技术
土坝之所以会出现不同程度的 裂 缝，是因为土坝内部 存 在一定的 能量，当这些能量发生变化的时候，就会对土坝产生一定作用力，形成裂 缝。要想保证土坝的质量，减少裂缝的产生，就需要采取一定的措施把土 坝内的能量 释放出来。劈 裂式灌浆 技术就是利用灌浆产生的压力以及 土坝的湿陷作用，把土坝中的裂缝完 全打开，把其中的能量释放出来，使 土坝恢复正常的力度承受状态。
1.4劈裂式灌浆中浆坝互压技术 劈 裂式灌浆技术充分利用了土 坝上部的弹性，在泥浆灌输的过程 中伴随着泥浆灌输压力的增大和缩 小，弹性的伸展和收缩，导致土坝和 泥浆之间反复的压缩，最终形成一道 防渗漏的地带。在土坝和泥浆 进行 反复碾压的过程中，可以更好的平衡 土坝内的力度，让力度保持在平衡的 状态下，让土坝更加的牢固，不易发 生变形。
1.5劈裂式灌浆防渗技术
劈裂式灌浆技术主要就是利用 土坝中泥浆固结形成的墙体来防止渗漏。由此可以看出，在土坝中泥浆 是否已经达到一定的固结程 度，直 接关系到土坝的防渗程度。但是，影响泥浆固结的因素非常多，不仅和泥浆的质量有关，也和灌输的时间有很 大关系。只有使用合 理的泥浆灌输 方法，才能更 好的保证泥浆的防渗 功能，保证土坝的质量。
2.施工技术
2.1 施工准备 准备充足的粘土等灌浆材料，粘土料场的储量应不 少于需要量的 2～ 3 倍；灌浆所用水、土料和浆液都应进行 试验；并备足水泥、水玻璃、膨润土及化学药物等。根据实际情况，选择钻孔和灌浆机具。主要灌浆机 具应有备用。灌浆压力表精度应不低于10 kPa；灌浆所用 的电源或其它动力应有充分保证，必要时应有备用动力。场地布置，应根据地形、料场、水源位置和灌浆泵容量的 大小、扬程高低、输浆距离的远近等因素确定；确定好对 土坝变形观测点位置，埋设好必要的观测设施，准备好观 测和试验仪器以及观测记录表和成果表。进行灌浆试验。选有代表性的坝段，按照灌浆设计 进行布孔、钻孔、制浆、灌浆。试验时应跟踪观测裂缝开 展情况和坝体位移等。试验孔≥3 个。试验结束后应分 析资料，修正浆液密度、灌浆压力和吸浆量等施工参数，完善灌浆工艺，然后全面施工。
2.2 钻 孔 坝高在25 m以内的坝体，采用冲击式钻机，25 m以上 用回转式钻机；钻孔方法优先采用泥浆循环钻进。钻孔 的孔径取决于所采用的钻具，一般在 25 ～ 130 mm，孔径 小，劈裂坝体所需的灌浆压力大，反之则小。
2.3 制 浆 浆液采用粘土泥浆，制浆方法有干法和湿法两种。干法制浆：将选用的土料从料场运回晒干后，储存在工棚 里，用粉碎机加工成土粉，储存备用。湿法制浆：用天然 料场中的湿土（经勘探取样试验后认为宜于用来灌浆的 合格土料）直接倒入搅拌机中搅拌制浆。常用的泥浆密 度在 1.2～ 1.6 g/ cm 3之间。
2.3 灌 浆 采用孔底注浆全孔灌注法，，灌浆机以一定压力将浆 液压入注浆管，浆液从管底流出，顺注浆管壁外侧向上流 动，在施加较大压力和灌入较多浆料的情况下，外部变形 缓慢，容易控制，基本实现“ 内劈外不劈”。在坝顶钻孔周 围设阻浆管，浆液受到阻挡后，灌浆压力增高，当浆液压 力大于坝体内某些土区的小主应力加单轴抗拉强度时，该土区沿小主应力作用面劈开。理论和实际证明，坝体内约1/2坝高处的小主应力最 小，因此浆液首先在1/2坝高附近劈裂坝体，然后劈裂裂缝 向坝体上部、下部及沿坝轴线方向发展。坝顶裂缝最大宽度≤2～ 5 cm，长度不超过一序孔间 距，以停灌后24 h内裂缝闭和为宜，坝肩位移 ≤2 ～ 3 cm。如果一个孔灌浆历时较长，复灌次数多，每次复灌的时间 递减，而最后一二次复灌时间很短，坝顶即冒浆，以致不 能施灌，则可认为灌浆结束。拔出注浆管，向孔内注满重 度>16.7 kN/ m 3的泥浆，浆体收缩后再灌几次，保持孔满，也可倒入粘土球或混合土（用砂、粘土、膨润土和水混 合），保持孔满。灌浆后土坝顶可能有残存裂缝、坝面不平及泥浆脉 上部体缩等，需要处理：用 3 ～ 5 cm的钻具在坝体梅花形 布孔，排距 3～ 5 m，或沿裂缝布孔，孔深 2～ 3 m，进行重力 充填灌浆，灌至冒浆，坝面填土夯实，使坝顶平整并达到设计高程。
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论文作者:刘卓宇
论文发表刊物:《基层建设》2017年3期
论文发表时间:2017/5/4
标签：土坝论文; 泥浆论文; 裂缝论文; 浆液论文; 技术论文; 粘土论文; 压力论文; 《基层建设》2017年3期论文;