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摘要：化州某小型水库由于运行时间已久，出现了渗漏等安全隐患，为确保水库的安全运行，就必须采取相应的除险加固措施。文章结合水库工程实例，针对水库存在的险情，详细介绍了水库除险加固设计方案，通过帷幕灌浆施工加固技术，从而保证水库的安全运行，可供类似工程参考。
关键词：水库；除险加固；灌浆技术；注意事项
水库的主要作用是为人民提供生活用水、农业生产用水和工业用水，并能起到防御洪水灾害的作用。但由于部分水库建设施工的质量并未达到国家规定的防洪标准，而且随着水库运行时间延长，水库设施和各种设备不断老化，有些水库工程存在较严重的质量问题，已经影响了其正常运行。这些病险水库给下游城乡人民群众生命财产的安全构成威胁，如果险情得不到及时处理，后果将十分严重。
1 工程概况
化州某小型水库，位于化州市官桥镇，经多年运行，在坝基和坝肩等多处部位都存在不同程度的渗漏现象，局部渗漏比较严重，影响到水库大坝的稳定和安全；设计方案为对大坝进行防渗灌浆处理。
2 工程地质条件及除险加固方案
2.1 工程地质条件分析
水库位于山区，地貌属于丘陵地，山峰较多，海拔基本都在50～200m左右，水库库区汇水面的分水岭最高峰的海拔为115m。水库周边地形环境为山间盆地，周边山体的坡度为10°～18°之间。水库坝址处于两山对峙不对称“U”型谷位置，坝顶到坝脚（场地面标高）为47.35～30.20m。坝区覆盖层主要人工筑填土、冲（洪）积土层，第四系全新统冲（洪）积层较为发育，坝区的基岩主要为燕山期糜棱岩。
2.2 除险加固方案分析
（1）水库库区的适应性分析。由于本水库所处地形为三面环山，周边山林植被发育状况良好，在地貌条件上属于小型水库建设的优良场地。通过对水库区域资料的调查及实地调研，水库区内45.21m浸没线以下部分不存在土洞及溶洞等倒水构造，但是存在较厚的风化层，中风化和强风化岩性比较破碎，具有中等透水性。水库库区右岸的山体覆盖土层相对稳定，不存在泥石流或大型滑坡等不良地质作用。
（2）水库坝址的稳定性分析。通过对水库周边区域的地质调查得知，水库区内周边不存在大型构造断裂带，近代周边无断裂及地震活动。根据库区构造稳定性评价标准，水库区域构造的稳定性属于相对稳定。
（3）溢洪道的边坡稳定性分析。水库左岸为溢洪道，左岸地形山坡的坡度为13°～17°，山坡为厚度4.2～5.9m的强风化带和厚度1.7～4.9m的全风化带。溢洪道的边坡容易发生局部失稳及崩塌，对溢洪道的安全稳定造成影响。水库溢洪道的入口底板为全风化带，厚度为8.1m。由于容易发生渗漏及容易受到冲刷，因此必须进行加固和防渗处理。
（4）水库库区边坡稳定性分析。水库库区的边岸基本上全部为残坡积碎石土，库区边岸的坡度为12°～18°。通过对历史资料进行调查，库区边坡未发生大型或中型滑坡现象，边坡较为稳定。
3 帷幕灌浆技术的应用
3.1 准备工作
（1）钻孔布置。在混凝土防渗墙以下，弱风化岩层的透水率超过5Lu的部分，进行帷幕灌浆处理，沿着防渗墙中心线部分进行布置，孔距设置为2m，底线为到5Lu线以下5m位置；防渗设计的标准为采用帷幕灌浆处理后基岩的透水率不超过5Lu。帷幕灌浆孔按照3个次序进行施工，首先施工一序孔，先设先导孔，目的是优化和调整设计参数，先导孔的间距约为15m，孔深度为超出其他灌浆孔5m以上。一序孔施工完成后，开始二序孔施工，之后完成三序孔施工。在正式开展帷幕灌浆施工前，要开展帷幕灌浆试验，通过试验来确定最终施工参数。
（2）帷幕灌浆材料选择。按照《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》（DL/T5148—2012）和《土坝灌浆技术规范》（DL/T5238—2010），采用帷幕灌浆制成水泥浆。通过开展现场灌浆试验和室内试验，将试验结果报送至监理单位，得到批准后在监理人监督下，加入掺合料、外加剂和化学材料。按照设计要求处理浆液后要过筛进行处理，而后才可进行灌浆施工。
3.2 施工工艺
主要流程为钻孔—冲洗—压水试验—灌浆和封孔等步骤。在施工过程中，必须要严格按照施工工艺流程进行施工，确保工程施工质量。在开始灌浆施工前，要对钻孔孔隙进行冲洗，冲洗到孔内返回为清水为标准，冲洗完成后应进行简易压水，同时进行透水率计算。制浆、灌浆施工过程中要严格按照配比过磅秤称料，浆液搅拌时间要超过3min。制浆过程中，要随时注意浆液的比重，通常由于吃浆量较大，在开始制浆后每隔3～5min要进行流量测试。应安排专人负责灌浆压力控制，记录灌浆压力及流量和浆液配比等重要施工参数。进行封孔施工时，可以采用人工封孔或机械封孔方式，确保灌浆段的浆液要饱满，覆盖层要密实。
（1）钻孔。选择型号为XY—2B的回转式地质钻机，搭配钻杆型号为φ50，钻孔的位置和设计的位置偏差要控制在100mm以内。如果出现孔位变更时，必须要征得设计单位的同意，同时要将实际孔位相关信息做好记录。钻机钻孔过程中必须要确保孔向准确，安装钻机时必须要平正稳固。在钻好的孔内要埋设孔口管，选择孔口管时孔径为φ127，孔口管的方向和钻机立轴方向必须要保持与设计的孔向一致。钻机钻孔过程中，应采用较长的粗径钻具，适当控制钻机的钻进压力，保证钻孔的孔壁完整平直。钻孔过程中要对灌浆孔分段进行孔斜测量，一旦发现偏斜超过设计要求时要立即采取补救或纠正措施。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆钻机钻孔过程中，必须要对灌浆孔的岩性、岩层及孔内情况详细记录，将具体情况及时上报至监理单位。钻孔过程中，遇到塌孔、洞穴及裂隙发育漏水严重或出现掉块无法轻易钻进且无法采用常规水泥浆进行灌浆时，必须要严格按照设计要求采用抛填级配料及时进行灌浆处理，处理完成后才可继续钻孔。待钻孔结束时，要对孔口进行堵盖，做好保护工作，避免杂物进入孔洞中。
（2）冲洗。在对钻孔进行冲洗时，冲洗的水压控制为灌浆压力的80%，当冲洗水压大于1MPa时，采用水压为1MPa。冲洗的风压采用灌浆压力的50%，当风压大于0.5MPa时，采用风压为0.5MPa。冲洗至返回清水后10min结束，控制总冲洗时间不低于30min。如果回水无法达到预期要求，必须要继续进行冲洗，冲洗后孔内的沉积物厚度不得大于20cm。
（3）制浆。在水库除险加固中，采用水泥品种为42.5的普通硅酸盐水泥，水泥的细度要通过80μm的方孔进行筛选，其余量不能超过5%。选择的水泥具有出厂合格证，经过抽样检测合格，不得使用受潮结块水泥或不合格水泥，不合格水泥要及时清理出施工现场，避免混入。制浆过程中的用水直接从水库中抽取。制浆采用磅秤称重，称重的误差要控制在5%以内，对于水泥类材料，必须要采用重量称重法。配置各类浆液时必须要搅拌均匀，搅拌完成后要测定浆液的密度。在除险加固施工过程中，要及时对进场的水泥浆液进行计量，严格按照设计的配合比进行制浆。一般情况下，利用高速搅拌机进行搅拌，水泥浆液的搅拌时间要控制在30s以上。在使用浆液前，必须要进行筛选，从制浆到浆液使用完成的时间要控制在4h以内。在拌制过程中，要在细水泥浆液及稳定浆液中加入适量的减水剂，并用高速搅拌机进行搅拌，水泥浆液从制备完成到使用完成的时间要控制在2h以内。
在制浆过程中，要按照设计要求，对制浆材料进行称重，合理控制制浆材料配合比，称重的误差要低于5%。对搀和剂和投料量要严格控制。拌制细水泥浆液时，加入减水剂同时应采用高速搅拌机进行拌合，将拌合速度控制在1200r/min以上，搅拌时间从制备到使用完成后的时间要低于2h，浆液过筛后应进入输浆管内进行灌浆施工。对于制浆过程中形成的废料和废浆要及时进行清理，避免混入灌浆材料中。
（4）灌浆施工。选择的搅拌机要同高速制浆机以及配置的灌浆泵排浆量相适应，确保能够保持连续、均匀的拌制浆液。在水库帷幕灌浆施工过程中，采用了三缸柱塞式灌浆泵，灌浆泵型号为BW—150，灌浆泵必须要具有足够的排浆量和稳定的工作性能，设备的容许工作压力必须要大于最大灌浆压力的1.5倍。灌浆的管路要能够承受最大灌浆压力1.5倍以上的压力，确保浆液的畅通流动。在灌浆孔口和灌浆泵两端设置压力表，确保灌浆压力维持在压力表最大标值的1/4～3/4。
对水库进行加固除险施工时，采用了3个次序进行施工。坚持逐渐加密的原则，先对一序孔进行施工，采用少灌多复的施工方法；施工完成后进行二序孔和三序孔施工。灌浆过程中，按照由下至上的顺序，分段进行灌浆。灌浆的段长设置为每段5～8m，施工过程中如果遇到特殊情况，要及时适当进行调整。在灌浆过程中，灌浆孔口的压力要低于0.05MPa。灌浆孔口压力在开始正式灌浆前的试验中分析而出，具体标准以坝身不产生大变形、不冒浆、不产生新裂缝及洞身不变形为准。灌浆施工时，要按照由稀到浓的原则进行灌浆，水灰比控制比例为6∶1，逐渐变化为5∶1、3∶1、2∶1，逐渐增加浓度。开始灌浆施工后，要尽量技术升高浆压力到规定数值，当单位吸浆量较大且压力上升困难时，要采用限制进浆量的方法进行灌浆。如果孔眼位置或裂缝出现冒浆现象时，不能急于封堵，而要待冒浆为稠浆后，将灌浆压力降低，再采用麻丝、碎布等进行封堵。封堵完成后，逐渐升高压力到规定数值，直至冒浆为止。灌浆施工过程中，灌浆量要控制在每米0.3～0.5m3之间，每孔位灌浆的次数要超过5次。当灌浆压力处于规定标准，孔段的吸浆量高于0.4L/min或0.6L/min时，继续进行30min灌浆，而后可以结束灌浆。
4 施工注意事项
采用帷幕灌浆施工技术时，灌浆中要及时监测各管的进浆情况。
（1）查看胶管是否存在蠕动现象，存在蠕动现象表明进浆迅速，如果无法查看到蠕动现象，要采用手摸方法，感觉胶管有振动时，表明进浆顺利；当感觉胶管振动不明显或较轻时，可以采用将胶管靠近耳朵旁听声音的方法进行验证，如果管内发出嗤嗤声音，表明灌浆持续。当确认在常压下不进浆时，要适当增加压力，继续进浆。
（2）要尽量避免坝面出现裂缝。灌浆施工过程中，要及时处理冒浆、裂缝、喷浆、串浆和塌陷等异常现象。冒浆时要尽量减少输浆量，同时要降低灌浆压力和浆液的深度；发生裂缝时要及时减少灌浆压力、夯实裂缝，当裂缝较大时，要按照翻筑的方法进行处理。发生喷浆时要拔管进行排气，同时要降低灌浆压力和输浆量及降低浆液深度；发生串浆时，要降低灌浆压力或堵塞串浆孔口。
（3）要做好封孔收尾工作，采用浓浆对孔口进行封闭，而后回填。灌浆过程中要做好施工记录，以便施工完成后进行检验、验收。灌浆完成后14d内要进行灌浆质量检测，检查孔数量为灌浆孔总数的10%。在1个单元工程或1个坝段内至少要布置1个检查孔，检查孔要按照设计要求提取岩芯，而且要对灌浆封孔质量进行抽样检测。
5 结语
总之，为了确保水库的安全运行，发挥工程应有效益，对病险水库除险加固是必要的。在本水库除险加固当中，采用帷幕灌浆施工技术对渗漏部分进行处理，并科学、合理的安排施工进度，使除险加固工程顺利完成任务。本工程除险加固后至今运行良好，发挥该水库应有的防洪社会效益和经济效益，值得推广借鉴。
参考文献：
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论文作者:李文祥
论文发表刊物:《基层建设》2015年20期供稿
论文发表时间:2016/3/15
标签：水库论文; 浆液论文; 钻孔论文; 过程中论文; 压力论文; 帷幕论文; 制浆论文; 《基层建设》2015年20期供稿论文;