基岩灌浆技术在坝基大流量渗漏封堵工程中的应用 程金明 王建设 王功选 董风军 岸堤水库位于山东省蒙阴县沂河支流东汶河与梓河交汇处，控制流域面积1690ｋｍ2，总库容7.49亿ｍ3，最大坝高29.8ｍ，是一座防洪、灌溉、发电、养鱼综合利用的大型水库，由大坝、溢洪道、放水洞和发电站组成。大坝呈东北～西南走向，北接水塘崮，南接重山，全长1665ｍ。 岸堤水库坝址区复杂的地质条件，特别是右岸重山山脚部位及河床段岩溶裂隙发育，漏水现象极为严重，当库水位达到175.6ｍ高程（库底高程152.0ｍ），坝后明流总渗漏量经量水堰测得1.12ｍ3/ｓ，且坝后大面积出现冒泡、泛砂现象，下游河床覆盖层出现严重的渗透变形。为保证大坝安全，防止坝基及覆盖层渗透变形破坏，相继采取了下游坝脚处堆石盖重、下游河床覆盖层打减压井、打基岩排水孔、右坝端下游坡做贴坡反滤排水、右坝端重山山脚部位厚层硅质灰岩中打排水平洞等5项工程措施，一定程度上减轻了坝基及下游覆盖层的渗透变形，但未从根本上解决大坝安全问题，且随着时间的推移，溶沟溶槽中的充填物不断被带出，渗漏量逐年增大。经方案试验比较，决定采用基岩帷幕灌浆技术封堵漏水通道，从根本上处理坝址区渗漏变形。
基岩灌浆技术在坝基大流量渗漏封堵工程中的应用
程金明 王建设 王功选 董风军
岸堤水库位于山东省蒙阴县沂河支流东汶河与梓河交汇处，控制流域面积1690ｋｍ2，总库容7.49亿ｍ3，最大坝高29.8ｍ，是一座防洪、灌溉、发电、养鱼综合利用的大型水库，由大坝、溢洪道、放水洞和发电站组成。大坝呈东北～西南走向，北接水塘崮，南接重山，全长1665ｍ。
岸堤水库坝址区复杂的地质条件，特别是右岸重山山脚部位及河床段岩溶裂隙发育，漏水现象极为严重，当库水位达到175.6ｍ高程（库底高程152.0ｍ），坝后明流总渗漏量经量水堰测得1.12ｍ3/ｓ，且坝后大面积出现冒泡、泛砂现象，下游河床覆盖层出现严重的渗透变形。为保证大坝安全，防止坝基及覆盖层渗透变形破坏，相继采取了下游坝脚处堆石盖重、下游河床覆盖层打减压井、打基岩排水孔、右坝端下游坡做贴坡反滤排水、右坝端重山山脚部位厚层硅质灰岩中打排水平洞等5项工程措施，一定程度上减轻了坝基及下游覆盖层的渗透变形，但未从根本上解决大坝安全问题，且随着时间的推移，溶沟溶槽中的充填物不断被带出，渗漏量逐年增大。经方案试验比较，决定采用基岩帷幕灌浆技术封堵漏水通道，从根本上处理坝址区渗漏变形。
1．基岩灌浆设计与施工
考虑到岸堤水库的渗漏现状，设计两排帷幕灌浆孔，分两期施工，排距1.5ｍ，梅花状布孔，每排孔均采用四序灌浆法，间距1.5ｍ，孔深达到相对不透水层。
灌浆所用主要机械为ＴＪ100－1型百米钻机及泥浆搅拌机。施工过程包括：设置沿黏土心墙中心线的基准线、钻机定位、坝体段钻孔、下护壁套管、岩石段钻孔、洗孔、压水试验、灌浆、封孔、检测等程序。灌浆采用自上而下分段灌浆法，每段5～6ｍ，孔口压力为0.3ＭＰａ，依据压水实验值，确定浆液起始浓度，单位吸水率大，浆液起始浓度高。反之，调低浆液起始浓度，对单位吸水率过大，纯水泥浆不能满足要求时，可采用灌水泥砂浆、减压限流或间歇灌浆等措施，直至满足技术要求，即孔口压力为0.3ＭＰａ，吸浆量小于0.4Ｌ/min并延续60min。
2．岩溶裂隙大流量渗漏的灌浆处理
大坝右坝端重山山脚存在大溶槽溶沟集中漏水通道，渗漏量接近0.50ｍ3/ｓ；河床段基岩节理裂隙发育，随着充填物被渗漏水流带出，逐渐发育成溶沟、溶槽。采用一般灌浆方法施工，浆液被水流冲走，已不能有效地封堵漏水通道，施工中试验采取水泥浆掺加水玻璃、速凝剂加快浆液凝结和间歇灌浆等工艺，均告失败。经理论分析，结合无数次现场试验，最后决定采用水泥浆冲砂及清水冲填级配料施工工艺封堵大流量渗漏的岩溶裂隙，取得良好的灌浆效果。
（1）水泥浆冲砂灌浆
水泥灌浆防渗堵漏的原理，是浆液凭借灌浆压力沿岩石可灌的空隙、裂缝、洞穴延伸充填，挤压密实，形成凝结体。当浆液在较大漏水通道中流动时，随着距离的延伸，灌浆压力逐渐减小，受到摩擦阻力渐增，流动速度减慢，进而浆液沉淀、推移及沉积堵塞。若渗水流量大、流速大到足以冲走浆液最大颗粒的情况时，就不会产生颗粒沉淀堵塞作用，即“灌不住”。水泥冲砂灌浆，即利用砂粒在漏水通道中流动时产生的沉淀，增大摩擦力，减小水流速度，同时又充分利用水泥浆液的速凝作用，加快砂粒沉积，堵塞漏水通道，达到灌浆堵漏的目的。
2楼
水泥浆冲砂工艺所用机械为1台泥浆搅拌机，1台送浆机，1台钻机（扫孔备用）。针对钻孔漏水量大小，用搅拌机拌和相应浓度的速凝水泥浆液（水泥中可掺加 2％左右的氯化钙），通过送浆机用胶管从孔口注入，同时充填2～3ｍｍ的过筛粗砂，当冲砂4～5ｍ3孔内无任何变化时，更换浓一级的水泥浆液冲砂，逐级更换，直到孔口溢出浆液，说明冲砂堵漏成功，待凝12ｈ后，开动钻机，钻孔至孔底，再进行有压灌浆，利用灌浆压力，压裂先前冲填料，进行密实灌浆，同时封堵溶沟、溶槽等周围的节理、裂隙。若浆液浓度达到1.5∶1冲砂仍无效果时，停止冲砂，待凝3～5ｈ，再继续用水泥浆冲砂，可多次间歇冲砂，直到冲砂灌浆成功。浆液浓度以水与水泥重量之比表示，可分为6∶1、4∶1、3．5∶1、3∶1、2.5∶1、2∶1、1.5∶1。
（2）清水冲填级配料灌浆
冲填级配料施工工艺，即从钻孔口抛填不同粒径的石子、砂，通过水流把这些材料冲灌进灰岩洞穴之中，级配料在集中漏水通道内逐渐沉淀淤积，漏水截面随之减小，漏水量得到控制，进而形成反滤条件，使浆液能够积淀、凝结，以达到灌浆条件。
施工过程要点：1台水泵（带水表），1台预备钻机（防钻孔被堵塞），测得孔内水位，用水泵向孔内大流量注水，用水表测调水量，使水位提高但不超过孔口，首先向孔内均匀充填5～10ｍｍ的石子，抛完一定数量（根据漏水量大小，从0.15～0.50ｍ3不等），孔内水位无变化，说明石子粒径过小，不能形成反滤条件，可改填大一粒径的石子，依此进行，当漏水量发生变化，即在同流量注水时，孔内水位均匀提高，孔口溢水，可断定此时抛填石为最大粒径。抛填一定数量后，要换充填小一级粒径的石子，待水位变化，逐级减小级配料粒径，注水量均匀减小，直到小于 200L/min，停止冲填石子，再充填一部分粗砂，开动钻机打捞扫孔，进行有压灌浆。
岸堤水库右坝段（0＋012～0＋064桩号）存在岩溶漏水通道，特别是重山山脚部位，大溶沟、溶槽发育，仅从排水平洞排出的渗漏量近0.50ｍ3/ｓ，灌浆施工中，遇到溶沟、溶槽，采用冲填级配料灌浆工艺，进行灌浆堵漏。0＋012桩号钻进基岩2.0ｍ碰到溶槽，溶槽深达1.95ｍ。此种情况下，停止钻孔，提出钻头，调节水泵流量向钻孔内注水，根据裂隙大、注水量大的实况，开始冲填10～20ｍｍ粒径的石子，下游观察，石子全部从坝后排水平洞中冲了出来，逐级增大石子粒径，直到冲填至40～60ｍｍ粒径的石子，才有效沉积在漏水通道中，然后依次冲填低一级粒径的级配料，随着冲填量增大，排水平洞的排水量明显减少，钻孔内部逐渐形成反滤条件，待孔口注水量均匀减少到200Ｌ／min以下，停止冲填级配料，重新钻孔至设计深度，进行有压灌浆。本孔灌浆完成后，排水平洞渗漏水量减少了0.19ｍ3/ｓ。
冲填过程中，若水位突然升高，且钻孔内级配料淤塞抬高，说明级配料粒径过大或充填速度过快，应停止充填，开动钻机打捞扫孔，待恢复正常情况后，放慢充填速度，减小级配料粒径，直到满足灌浆要求。各级级配料均需过筛，其粒径范围可分为5～10ｍｍ、10～20ｍｍ、20～30ｍｍ、30～40ｍｍ、 40～60ｍｍ。
3.灌浆效果评定
岸堤水库右坝端重山头存在大溶槽渗漏，渗漏量达0.49ｍ3/ｓ。采用清水冲填级配料工艺，单孔冲填级配料最大达到250ｍ3，灌注水泥157ｔ；河床段个别溶沟、溶槽采用水泥浆冲砂工艺，单孔冲砂量最大达50ｍ3，灌注水泥60ｔ以上。灌浆完成后，坝右端排水平洞排出的渗漏量从0.49ｍ3/ｓ降为零，河床段也由最大渗漏点0.15ｍ3/ｓ降为零；坝后明流消失，养鱼池塘几近干涸；经压水试验，单位吸水率符合设计、规范要求。采用这两种灌浆工艺，对处理大流量渗漏效果显著，岸堤水库坝基帷幕灌浆取得圆满成功。
（作者单位：山东省临沂市水利局）
回复
3楼
说的很不错，向楼主学习。
想问一下当:一般在什么样的地质或地层情况下，会出现当浓浆水灰比达到0.5：1仍无灌压？
回复
4楼
特大吃浆量的解决方法 .
在只具有一般性裂痕的岩层中灌浆 ,大都可在 1～ 3ｈ之内灌注结束 ,注灰量不会超过 100～ 200ｋｇ/ｍ[2].然而有时候会出现大量吃浆不止 ,长时间灌不结束的情况 .其原因大多不是因空隙体积太大没有灌满 ,而是因为地层的特殊结构条件促使浆液从附近地表冒出 ,或始终沿着某一固定的通道从或明或暗的地方流失了 .对此 ,采取以下方法进行处理 .进一步降低灌注压力 ,限制吸浆率不超过 5Ｌ/(ｍｉｎ•ｍ) ,以减少浆液在缝隙里的流动速度 ,促使尽快沉积 ;在最稠的水泥浆中掺入速凝剂 ,如水玻璃、氟化钙等 ,促使尽快凝结 ;灌注更稠的水泥砂浆 ;间歇灌浆 ,以促使浆液在静止状态下沉积 ,将通道堵住 .每次间歇前应灌入的材料数量和停歇时间 ,视地质条件、灌浆目的等确定 ,一般可按每次灌入 200～ 500ｋｇ/ｍ ,以停歇2～ 8ｈ掌握 .这种特殊情况的灌浆 ,限制吸浆滤 ,不使其超过 5Ｌ/(ｍｉｎ•ｓ) ,以减少浆液在缝隙里的流动速度 ,促使浆液尽快沉积 ;在最稠的水泥浆中掺入速凝剂 ,如水玻璃、氟化钙等促使尽快凝结 ;灌注更稠的水泥砂浆 ;间歇灌浆 ,以促使浆液在静止状态下沉积 ,将通道堵住 .每次间歇前应灌入的材料数量和停歇时间 ,视地质条件灌浆目的等确定 ,一般可按每次灌入 200～ 500ｋｇ/ｍ ,以停歇 2～ 8ｈ掌握 .这种特殊情况的灌浆 ,结束时不必强迫达到设计压力 ,但如能达到则必须达到 .若到此压力时就发生冒浆或大量吃浆的 ,可在较低的压力下结束 .但凡在低压结束的 ,待凝一段时间以后 ,应再将孔扫开复灌一次 ,在复灌中争取达到设计压力 .对于特大漏水通道采用直接充填细骨料的方法。
回复
5楼
1.固结灌浆施工要点及注意事项
（http://co.163.com/forum/content/208_578472_1.htm）
2.帷 幕 灌 浆 工 程 简 介
（http://co.163.com/forum/content/208_578476_1.htm）
3.目前大坝水泥灌浆工程质量控制新趋势
（http://co.163.com/forum/content/208_580162_1.htm）
4.浅谈帷幕灌浆孔口封闭灌浆法
（http://co.163.com/forum/content/208_580157_1.htm）
通过这样一个与大家交流平台，首先我应该好好感谢一下各位兄弟姐妹支持。 让我们一起努力吧，共建我们美好的家园，我们自己的家园。
使大家能在这里相互学习、共同进步！！！
最后，欢迎大家点击进入提出您的宝贵见解和您立意新颖观点。
回复
