摘要：土坝劈裂灌浆是一种特殊的隐蔽性工程。灌浆期间需要通过掌握其施工要点和应注意的几个关键环节，通过诸多操作数据和表现出的种种迹象，由表及里对灌浆进行技术分析，科学衡量和确定灌浆工程的施工质量，进而得出切合实际的评价，为解决同类土坝防渗补强问题提供参考。
关键词：水库 粘土坝 劈裂灌浆 技术
1、劈裂灌浆施工过程技术要点
1.1造孔阶段。布孔时，灌浆孔在坝顶面沿中心线布设，进行单排劈裂灌浆，第二序灌浆孔内插于第一序灌浆孔之间，第一序和第二序灌浆孔孔间距均为12米，终孔孔距为6米，造孔时要采用XJ-100型钻孔，该机具有回钻和冲击两重钻进功能。劈裂灌浆中钻进方法采用干法冲击成孔，终孔孔距为75mm，所有钻孔孔斜度均小于孔深的2%。
1.2灌浆机械及灌浆方式的选用。灌浆采用搅拌机为WJ-100型，其主要性能是搅拌、筛浆、拌浆可连续作业。灌浆泵为BW250/50型，具有多缸工作，灌浆压力平稳，输浆量大，工作压力高。施工中采用一次成孔，少灌多复，反复轮灌，孔底注浆、全孔灌注的灌浆方式，每个孔均把注浆管下至孔底以上0.5-2 m处，且每个孔的注浆管底部都装有1m左右的花管，以利更畅注浆和防止注浆管堵塞。
1.3灌浆土料选用及浆液性能指标的控制。大沟灌浆工程土料粘粒含量为36%-47%，超过了规范要求，粉粒含量为42%-49%，也接近规范上限，塑性指数为17%-20%亦超过了规范要求，施工中灌浆应采用1.4t/m3的浆液为宜。
1.4灌浆过程控制。灌浆中孔口压力控制会出现三种情况，第一是孔内大量吃浆，孔口压力升不上去，坝面又无裂缝产生时，则全泵量灌注，直到灌到限制浆量；第二是孔内吃浆，孔口压力可以升高时，若坝面无裂缝产生，则孔口压力控制在150kpa以下灌注；若坝面产生了裂缝时，为避免冒浆和过理位移，则降低压力，继续以小压力维持灌注；第三是孔内吃浆量小，且200kpa以下的压力灌不进浆时，则升压至进浆，此时孔口压力可达200-350kpa，不过这种情况一般少见。
1.5灌浆量控制。其原则是限量灌浆，少灌多复，要求是每个孔每次单位灌浆量限制在0.5-1.0 m 3以内，尽量增加复灌次数，在施工中对每孔实施灌浆6次，亦即复灌5次。注意观察各孔吃浆量会随着灌浆序次的增加和轮灌次数的增加而呈现现减少的变化趋势，于是对灌浆量控制也应随之转化为尽量增加灌浆量，而不再是限制灌浆量。
1.6位移及裂缝地控制。为了保证大坝安全及较好浆坝互压效果，每次灌浆坝体的横向水平位移都要控制在3cm以内，灌浆中实测为1.5cm，最大水平位移量为3.2cm-3.9cm，灌浆时要求坝面裂缝最大宽度不超过3cm，经观测，灌浆时裂缝最大宽度宜为2cm。
1.7灌浆结束的条件。当对各孔分别实施6次轮灌之后，已有50%的灌浆孔完全不吃浆，其余的孔吃浆量也已十分小，各孔所在坝面处都已产生了长度不等、分布各异的劈裂缝，除沿裂缝大量冒浆外，各孔周围也因劈裂作用而无法封堵，因此就结束了灌浆。
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2、灌浆技术分析
2.1灌浆过程分析。根据灌浆情况分析，在第一序孔灌浆时，局部坝段具有充填式灌浆的特征。其外观现象是：这些孔的灌浆压力一直很低，灌浆峰值压力（起劈压力）的出现也很晚，结束轮灌后孔内注浆灌管中无浆液，而具有劈裂性质的孔和坝段，则正好与前者相反，峰值压力出现的早，轮灌结束后孔内注浆管往外返浆。经分析，这是由于坝体瞬时回弹，浆液受挤压而外溢所致。在第二序孔灌浆时，已明显没有了充填式灌浆的特征，且灌浆中也没有因软弱层而出现坝坡多处冒浆现象；此外对坝体实施灌-停-再灌的劈裂灌浆的过程。实质是坝体劈裂-泥浆充填-回弹压缩-再劈裂-再充填-再压缩的过程。在这个过程中实现了坝内应力的调整和改善，也正是在这个过程中才实现了浆、坝压力和坝体加固之目的。
2.2灌浆压力分析。由灌浆实践可知：影响灌浆压力的因素是复杂多变的，其因素有：一是坝休的质量。在灌浆施工中发现，不同坝段，其灌浆压力的情况不同，坝体松软段，灌浆压力低，初灌峰值压力也会出现得晚，坝体密实段，灌浆压力高，初灌峰值压力出现早；二是灌浆次数及灌浆次序。对同一个孔来讲，初次灌浆时，灌浆压力峰值一般出现得较晚，压力值亦较高，而复灌时，压力峰值一般出现较早，压力值较低。第二序次灌浆时峰值压力出现较早，且压力值稍高；三是吃浆量大小。吃浆量特别大的灌浆孔，其灌浆压力较小，甚至有的孔全泵量灌注时，孔口压力也升不去；而吃浆量小的孔，其灌浆压力要大一些，甚至有些孔小泵量送浆时，孔口压力也会自行升高；四是坝体劈裂程度，在同一孔序的灌浆施工中，相邻的孔在初次施灌时，前一个灌浆孔对坝体劈裂程度的不同，也会影响到后一个孔的灌浆压力大小的不同。一般地讲，若前一个灌浆孔对坝体劈裂程度较大，坝体内部劈裂距离较长时，则后一个孔的灌浆压力要小一点，反之则后一个孔的灌浆压力要大一些。此外不同坝体、不同性质的坝体土、浆液容量、灌浆孔深度、灌浆泵量大小、坝体填筑高度等因素，都会对灌浆压力有影响，随着灌浆实践的深入和探索，将会有更进一步地认识。
2.3对劈裂半径分析。根据灌浆情况分析得出：坝体性质、灌浆压力、灌浆孔深度等都会影响到劈裂半径的大小。坝体土粘性愈小，坝体填筑质量愈差，坝体填筑高度愈高，则劈裂半径愈大，反之则劈裂半径愈小，灌浆压力如果偏高，或升压速度过快，则劈裂半径会小一些，灌浆孔愈深，则劈裂半径就越大；另外通过施工现场观察，宽度在2mm以下的裂缝及裂纹有一定长度出现，其对浆液析水有一定长度出现，其对浆液析水有一定的作用，对坝体加固作用很小。在此应当引入“有有效劈裂半径”的概念，且“有效劈裂半径”应当是指宽度在2mm以上的劈裂的长度之半。若依此计算，则大沟灌浆中的有效劈裂半径应为4-6m。
2.4裂缝的产生、发展及变化分析。裂缝的产生、发展及其变化情况，是受诸多因素共同作用的结果。如果灌浆压力偏高，或加压速度过快，则纵向劈裂距离较短，且坝面出现裂缝较早；如果坝体填筑质量较差，坝体松软则沿纵向劈裂距离较长，坝面出现裂缝较晚，且坝面裂缝数目往往不定，形状往往不规则，也不一定沿轴位置或平等于轴线方向上分布，反之若坝体密实时，由劈裂距离短，坝面裂缝出现较早，形状规则，多沿轴线分布；在第一序孔灌浆时，灌浆早期在坝面上多产生偏离轴线较远的裂缝，随着复灌次数的增加，这些裂缝往往在灌浆后期会发生永久性闭合，或者逐渐向靠近灌浆轴线方向迁移。第二序孔灌浆施工时，上述裂缝的出现已明显减少，此外在灌浆中发现，坝面上产生的正常的劈裂缝，在灌浆早期，沿纵向延伸发展较快，而在灌浆后期，劈裂缝的这种发展和延伸已明显减弱，甚至于停止，随着轮灌的进行，劈裂缝的变化主要是随着轮灌而不断地开、合而已。坝面裂缝发展及变化地趋势是沿着平行于坝轴线方向延伸和向着靠近灌浆轴线方向迁移。
3、结论。水库大坝灌浆完成钻孔及灌浆，通过探测可以发现：该坝灌浆形成浆脉已连续贯通，防渗帷幕形成，坝体内水平软弱层已被充填密实，坝内的小孔、穴均已堵死充实，灌后原坝后渗漏得到有效制止。
论文作者:刘小军
论文发表刊物:《基层建设》2019年第2期
论文发表时间:2019/4/11
标签：压力论文; 裂缝论文; 浆液论文; 半径论文; 峰值论文; 轴线论文; 位移论文; 《基层建设》2019年第2期论文;