云南省丽江市华坪县水利局 云南省丽江市华坪县 674800
摘要：随着社会经济飞速发展，水利工程在国民经济建设当中扮演着重要的角色。我国的部分水库修建于20世纪的50年代到70年代之间，在设计和施工方面在一定程度上存在着很大的缺陷，运行管理制度上也有一定的缺失。因此，对人民的财产生命安全构成了极大的安全隐患，十二五期间中央投入了大量资金对病险工程进行，通过除险加固后的水库可以安全的运行，将最大限度的发挥水利工程的效益。本文首先对华坪县汪家湾水库除险加固及扩建工程病害进行了简单的概述；其次，对大坝的防渗加固技术进行了详细的分析。
关键词：大坝灌浆；防渗；病险水库；加固
为了保证水库的蓄水量减少渗漏，在水库除险加固工程枢纽设计中的拦河大坝部分，都需要进行坝体及坝基防渗加固技术的处理。防渗加固施工技术较多，灌浆防渗加固是目前常用的一种，对坝体、坝基灌浆效果显著，在许多工程中得到广泛的应用，技术成熟、经济和可行，华坪县汪家湾水库除险加固及扩建工程首先选用了灌浆防渗加固技术，对坝体及坝基进行防渗加固处理。
一、工程病险现状
1、土石堤坝
华坪县汪家湾水库除险加固及扩建工程坝型属于土石坝，老坝体填筑土为含砾低液限粘土、碎石土、块石土，属残积土及泥岩、泥质粉砂岩全强风化料。原老坝体大坝施工时，坝基开挖全部为人工开挖，河床清基未完全清至基岩，且基岩裂隙发育，风化破碎严重，两岸山坡只进行了简单的清理，部分松散山体未清除完全，只清除了草皮、树根，清基不彻底。水库边建设边运行，基岩及两岸均未采取有效的截水、防渗措施。
2、堤坝渗漏分析
华坪县汪家湾水库除险加固及扩建工程存在着大坝渗漏的现象，不仅在经济方面造成了巨大的损失，也给人民的生命财产安全造成了一定的威胁。在大坝下游坝脚存在一条带状渗漏潮湿区，面积约100m2左右；下游坡右侧棱体排水底部，有一个集中渗漏点，正常蓄水位时水流呈股状溢出，形成积水坑，坑内土体呈烂泥状；根据水库管理人员介绍，当水库水位到达高水位时，下游坝坡多处存在潮湿区，且下游坝脚排水沟常年有水流出。
二、堤坝的防渗加固技术应用
针对大坝当中出现的渗漏现象，华坪县汪家湾水库除险加固及扩建工程在防渗加固设计方面用灌浆的方式来进行防渗加固处理。原坝体采用粘土固化充填灌浆，坝基及坝肩采用水泥帷幕灌浆防渗处理，新加高坝体与两岸坡接触带采用开挖截水槽防渗方案。设计帷幕灌浆孔141个，总进尺1800.17m，。
（一）坝体采用粘土固化充填灌浆技术
1、粘土固化剂原理
粘土固化剂又称为特种结构剂，属于一种新型的灌浆材料，本体呈现出灰白色固体粉末，具有无味、无毒、非易燃易暴的特性，其中的细度可以达到每 80 μm，的筛余量≤8%，比表面积≥500 m2/kg，密度为（2.80～3.15）g/ cm3。粘土固化剂在溶于水后，便会生成大量的铝酸根、硅酸 根、硫酸根等化学物质，所形成的水化铝酸三钙、水化硅酸二钙、水化硫铝酸钙等物质，也就是成为了后续反应晶体的生长核，可以对浆液中的各种水化反应进行加快结晶。在此种作用之下，便会生成更多的水化结晶体和胶凝体，并且这些所生成的物质还具有一定的强度，从而使得结石体强度快速增长，在很大程度上降低了渗透系数。与此同时，利用粘土固化剂配制出的特种粘土固化浆液与加固体之间存在的空隙具有很好的胶结作用和化学机理，因此，形成的结石体具有明显的膨胀性和耐久性。
2、粘土固化剂灌浆技术的应用
华坪县汪家湾水库除险加固及扩建工程在灌浆材料（粘土）的选择方面，采用汪家湾4km外的土料场。其中粘粒应该不小于 25%，粘土所具有的塑性指数该不小于15的所有自然土作为粘土固化剂的所用粘土。在水泥方面采用42.5 以上普通硅酸盐水泥。在水方面，库区内的灌溉水。其中所使用到的粘土固化剂为专利产品。
其次，是准备主要施工的设备采用粘土打浆机、两个转速不小于 400 r/min 的高速搅拌桶、灌浆泵以及钻机等设备。
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接下来就是制作浆液了，第一步要将粘土打碎并且放入到泥浆池当中，用第一高速搅拌桶搅拌用（1～2）min的速度来进行搅拌，对粘土量及水料比进行严格的测试，接着需要按照配比好的干拌好水泥粘土和固化剂进行放入到第一高速搅拌桶进行高速高速搅拌，其中的搅拌速度为 7 min，接着还要进行第二高速搅拌桶的搅拌。
最后，在灌浆方面，进行基岩灌注时，粘土固化浆液具有胶凝时间可控的特点，因此在灌注过程中如果遇到吸浆量特别大的坝基和坝体的情况下，可以采用调节浆液水料比、间歇灌注等方式，对浆液扩散半径进行有效控制，从而减少浆液流失[2]。
（二）水泥帷幕灌浆技术
华坪县汪家湾水库除险加固及扩建工程坝址地质状况，坝基主要出露：第四系全新统坡残积（Qedl）层，含碎石、砾石粉质粘土、粘土、砾砂土及碎石土层，其中坡残积层在全区大面积分布；侏罗系下统冯家河组（J1f）：灰褐色强风化含砾粗粒石英砂岩，分布于左右坝肩。
1、坝基帷幕灌浆的防渗方案
设计采用的帷幕灌浆线沿原坝轴线布置，幕长：根据坝体左、右坝肩正常蓄水位与沿坝轴线相对隔水层顶界线的交点来确定，同时也考虑坝肩的地形地貌条件。左坝肩、右坝肩外侧均存在着低邻谷，但山体较厚实，主要考虑浅层强风化带的渗漏，帷幕总长210m。
2、帷幕灌浆施工步骤
（1）制浆：在制浆的过程中，需要使用合格的425号普通硅酸盐水泥来进行制浆，浆液密度要保持在1.6到1.7g /cm3之间。关于水泥浆的搅拌时间，如果使用高速搅拌机的话就应该不少于30s，如果是使用普通搅拌机就应不少于90s。在使用的过程当中要进行定时检测密度。（2）先施工先导孔后施工帷幕孔；（3）由一排孔组成的I、II、III帷幕灌浆孔，帷幕孔均按三个次序施工，先施工Ⅰ序孔，后施工Ⅱ序孔，最后施工Ⅲ序孔。
3、帷幕灌浆施工工艺及技术参数
3.1灌浆工艺：采用“小口径钻进，自上而下分段钻灌，不待凝、不做裂隙专门冲洗，孔口封闭，孔内循环式”的高压灌浆工艺。灌浆段长10m以下灌段长按5.0 m划分。
3.2灌浆压力：以安装在孔口回浆管路上的压力表指针所指示的中值为人工记录灌浆压力，以安装在孔口回浆管路上的压力传感器采集数据的平均值为自动记录仪记录的灌浆压力。采用灌浆压力0.8-1.5（MPa）。
3.3使用水灰比：使用浆液浓度遵循由稀到浓的原则，使用水灰比（重量比）为2：1；1：1；0.8：1；0.5：1等四个比级，开灌水灰比一般为2：1。
3.4灌浆结束标准：在设计压力下，当注入率不大于0.4L/min时，继续灌注60 min，或不大于1.0L/min时，继续灌注90 min即可结束。
3.5终孔标准：达到图纸设计终孔深时还应同时满足如下两个条件方可终孔：终孔段灌前压水试验透水率要求不大于3Lu。
3.6封孔：终孔段灌浆结束之后，采用“置换和压力灌浆法”封孔，封孔压力为最大设计灌浆压力，封孔结束标准同灌浆结束标准。
结语：近些年，针对对于病险水库大坝当中存在的安全隐患，众多学者已经进行了一系列的研究，并且取得了相当丰硕的成果，在很多地区的已经建成的水库大坝和在建工程当中灌浆防渗加固技术得到了广泛应用和积累了大量经验。华坪县汪家湾水库除险加固及扩建工程的灌浆防渗加固技术应用只是一个缩影。在具体工程中。采用不同的灌浆防渗加固技术时，应对工程的实际情况进行严格的勘查和设计，通过技术以及经济等方面的比较，选出最佳方案。在工程建设过程的应用中，使灌浆防渗加固技术不断地进行完善、成熟和发展，使其在生产建设当中最大限度的发挥经济和社会效益。
参考文献：
[1]包礼海.浅议堤坝灌浆防渗加固技术[J].中国高新技术企业，2009，22：141-142.
[2]邹双七，张柳春.粘土固化剂防渗灌浆技术在堤坝除险加固中的应用[J].湖南水利水电，2011，04：25-27.
[3]李国良大朝山水电站大坝基础固结灌浆处理与效果分析（中国水电八局基础工程分局，湖南 长沙410118）
论文作者:李康强
论文发表刊物:《基层建设》2016年4期
论文发表时间:2016/6/7
标签：粘土论文; 固化剂论文; 水库论文; 防渗论文; 华坪县论文; 坝基论文; 浆液论文; 《基层建设》2016年4期论文;