粘土充填灌浆在坝体防渗中的应用

粘土充填灌浆在坝体防渗中的应用钟光元江西省赣南水利水电勘测研究院赣州市341000 本地区蓄水工程的挡水建筑物，绝大部分是利用当地材料，所建的土坝或土石混合坝，发挥了显著的经济效益。

经过多年的运行后，暴露出一些工程质量问题。

从病险现状分析，多数工程是由于坝体防渗体土质不符合设计要求，或碾压不实导致坝体产生不同程度的渗漏。

因此为寻求施工简易，经济有效的治理措施，经过我区广大水利工作者多年艰苦努力，在实施灌浆堵渗技术的基础上，创新了粘土充填灌浆的方法，在我区推广应用取得了一定的成效。

1 粘土充填灌浆的效果据统计、全区已完成病、险库粘土充填灌浆94座，这些工程经汛期蓄水后检验，其中达到设计预期效果的有88座，占整个工程的93．6％，有明显效果但尚未达到设计要求的有6座，占整个工程的6．4％，取得较满意的效果。

下面介绍3座水库的处理情况。

1．1 槽屋水库槽屋水库最大坝高16m，坝顶高程66m，库容51万m3，大坝为均质土坝，蓄水后产生严重渗漏。

曾在前坝坡加铺粘土斜墙，防渗效果不明显，当库水位为63．5m高程时，后坝坡62．5m高程以下，长达45m范围内仍产生严重渗漏。

后进行粘土充填灌浆处理，在前坡平行坝轴线，布置了3排灌浆孔，排距2m，孔距2m，呈梅花形布孔，孔深约5m，共63孔，采用跳排隔孔两序次施灌。

钻孔最大吸浆量为1．5m3，最少0．2m3，实灌干土量32m3，工程投资900元。

后蓄水检验，当库水位为63．5m高程时，仅在后坡59m高程以下有局部湿润现象，坝后总渗量实测为0．27L／s，比灌前减少渗漏量95％。

1．2 西塘水库西塘水库最大坝高22．7m，库容78．6万m3，为均质土坝，坝身填筑在坝高10m以下土料较好，碾压较密实，坝高10m以上土料含大量风化石，碾压质量差。

大坝建成后，在汛期发现坝后坡多次冒水，且在10m～17m处左右坝上各有1个集中渗漏点，致使水库不能蓄水。

采用粘土充填灌浆处理，在大坝迎水坡高10m以上布置灌浆孔，分两序次进行，第二序孔距2m。

浆液水土比为1∶1．25。

第一序孔52个，最大孔深9．5m，最小孔深2．8m，耗浆量最大1孔为5m3。

灌浆后，因汛期来临而停灌。

经汛期蓄水检验，当3次库水位接近溢洪道水位，连续保持3天时，发现右坝段集中漏水点已被封堵。

左坝段零星渗漏点已消失，坝中段冒水量明显减少。

1．3 金盘水库金盘水库系中型水库，坝下涵管，管身为单层钢筋混凝土圆管，直径80cm，管壁厚度为21cm，管长210m。

建成后发现横向裂缝和漏水，经多次修补，效果甚微。

后放空检查，发现横向裂缝20条，底板局部环向裂缝7条，纵向裂缝3条，其它局部破坏4处。

与以前检查对照裂缝显著增多，且集中于进口110m以内，占总裂缝数80％以上，致使产生严重渗漏，影响大坝安全。

对涵管采用灌注水泥粘土混合浆法，经汛期检查涵管漏水现象消失。

通过多年的实践运用，粘土充填法对坝体及相关建筑物的渗漏处理是有效的，而且效果也较明显。

2 拟定灌浆参数要使粘土充填灌浆法能在建筑物的渗漏中运用自如，发挥更大的效果，还必须掌握主要技术措施。

2．1 布孔灌浆孔的布置是实施充填灌浆的关键，布孔不当达不到预期效果，或大大增加无效工作量，因此必须针对土坝渗漏原因和现状周密拟定灌浆孔数量和位置。

1）坝体局部碾压不实，或土料含风化石较多形成通道，致使在后坡呈分散渗漏点，或坝坡局部湿润。

对此类型的灌浆孔布置，应根据渗漏资料，以低于临界渗漏位为起点，在前坡沿坝轴线平行方向分排布孔一直至坝顶。

如于都县的桐木坑水库，当溢洪道过水达0．5m时，大坝渗水严重，除5处较大漏水点外，在后坝中部尚有水平状的大片渗水区，漏水量达11L／s。

在实施粘土充填灌浆处理时，在前坡平行坝轴线至坝顶进行布孔，排距2m，孔距2m。

个别坝段吸浆量较大时，则加密孔距至1m，布孔呈梅花形，分二序次施灌。

经汛期观察，达到了预期目的。

2）坝体裂缝产生渗漏的布孔。

应沿裂缝布置第一序排孔，孔深应达到缝深下1m～2m，先把裂缝空隙填满，然后在裂缝两侧各布一排二序孔，排距1m，孔距2m，灌孔排列呈梅花形，使两侧二序孔对中排列对裂缝浆脉起压密作用。

3）坝体集中渗漏淘空形成的坝坡塌坑漏斗的布孔。

应先在塌坑坝坡面进行回填，然后在陷坑围内环形布孔，孔距0．5m～1m，孔深应超越塌坑深度。

若所形成陷坑在后坡，则在前坡应根据可能产生塌陷的渗漏通道影响范围，布置回填灌浆孔，孔距1m～2m，排距2m，呈梅花形，把进水通道封堵，取得了良好效果。

4）结合药杀充填白蚁孔的布孔。

在查清白蚁蚁穴的情况下，在前坡校核水位高程，与坝轴线平行布1排孔，坝顶布1排孔，后坡布2排～3排孔，排距2m～3m，孔距2m，呈梅花形，后坡最下一排孔，孔深应达到浸润线面，如孔位触及蚁洞吸浆量会显著增大，可在泥浆内渗入万分之一灭蚁灵封堵蚁洞。

5）低塘堰和河堤渠道的布孔。

由于塘堰和河堤渠道比较低，一般造孔可达基础，因此只需在坝顶布1排～2排灌孔，孔距2m～3m，特别是对准渗漏点布孔，效果更为明显。

兴国县长岗渠道，为浆砌石护坡渠道，沿渠顶距渠底浆砌石脚0．5m 的两侧或外侧坡布孔，孔深一般超过渠底20cm～60cm，孔距2．5m～4m，施灌后取得好的防渗效果。

6）坝下涵管接触回填和封堵布孔。

由于坝下涵管产生裂缝或孔洞，在长期集中渗流情况下，使涵管外围接触面形成空洞，因此在修补涵管裂缝或孔洞前必须对涵管周围进行回填灌浆。

即使是涵管封堵不用，也必须先作回填灌浆处理。

赣县的金盘水库坝下涵管回填灌浆封堵布孔，分顶孔、底孔、边孔。

顶孔孔距6m，边孔分布于顶孔两侧错开（于漏水点处增打加强孔）。

孔深要求打穿管壁。

浆液选定水泥、粘土各占50％混合浆施灌。

基础底孔孔距为4m，孔深需打入基础约0．4m～0．5m，采用水泥浆施灌。

2．2 灌浆压力充填灌浆主要是充填孔洞或裂缝，并对土体起轻微压密作用。

因此一般要求压力以孔边不冒浆为宜，控制在0．5L／cm2～1L／cm2。

当发现边孔或坝坡冒浆立即停浆。

按序次灌完后应在原孔复灌2次～3次，即少灌多复。

在操作双缸手摇泵时，应特别注意摇浆速度不能太快，且要求均匀以免超压。

2．3 制浆土料土料的差异直接影响灌浆效果。

如信丰县黄泥乡的木藤坑水库和枣梨坑水库，木藤坑水库制浆土料选用的是砂质粘土，而枣梨坑水库却是砂质壤土，粘粒含量过低。

经充填灌浆后木藤坑坝体渗漏基本消失，效果明显，而枣梨坑水库漏水量减少甚微。

主要原因是枣梨坑水库制浆土料不符合要求，并且在施工方法上没有进行复灌。

实践证明，制浆土料应以含粘粒25％～45％，粉粒45％～65％，细沙10％的重壤土和粉质粘土为宜。

土料含粘粒过大则析水性差，固结后收缩性较大易产生裂缝。

2．4 浆液浓度浆液浓度使用原则是先稀后浓。

目的是把细小及距离较远的裂缝空隙先行封填，然后再加大浓度，使之充填较大空隙裂缝。

使用浓稀浆比例，应根据具体情况而定，一般在库水位以上坝体比较干燥，应多灌稀浆，使坝体湿陷，加速坝体自身压密。

在库水位以下坝体自身比较湿润，则开始只灌少量稀浆，以灌浓浆为主。

实践证明，浓稀控制以水土比1∶0．75至1∶1．25，泥浆容重为1．25g／cm2～1．5g／cm2为宜。

2．5 终灌和复灌每次灌浆始灌标准是灌至坝表面冒浆为止。

终灌后经过析水，收缩、固结的空隙必须进行复灌充填。

复灌间隔时间应视原坝体干湿情况而定，一般是8天～10天。

复灌次数不少于2次。

对吸浆量特大灌孔，还应增加复灌次数。

复灌后8天～10天，应检查灌孔。

如孔内固结浆体无明显下沉即可结束，如发现浆体明显下沉，应再复灌。

2．6 下止浆套管为保证灌浆质量，经用钢钎人工冲击造孔后，应选用约长2m，直径3．3cm 钢管，用木锤打入孔内1．5m深左右，再用钢钎通孔，以免土堵塞灌孔，然后在套管周围夯实，使套管与孔口接合紧密，在灌浆时浆液不容易从孔口冒出。

3 粘土充填灌浆的经济分析实施灌浆的设备比较简单，全套设备包括手摇泵、拌浆桶、蓄浆桶、冲击钻杆和灌浆皮管共约1500元。

根据全区63座施灌工程初步统计：总完成钻灌47794m，总费用88082元，平均钻灌每米用费1．46元。

据兴国县7座粘土充填灌浆工程初步估算，工程总投资为4740元，若用其它方法处理则需60766元，可节省投资90％以上。

又据信丰县初步框算，一般处理一座小（二）型水库只需投资500元～1000元，与原拟填筑斜墙方案比较可省投资5000元；处理一座小（一）型水库可节省投资2万～4万元。

由此可见采用粘土充填灌浆经济效果是显著的。

4 结束语鉴于粘土充填灌浆，造孔浅（一般5m左右），仅对浅孔范围内的孔隙或裂缝起充填堵塞作用，而不能在坝体内形成连续浆脉的防渗帷幕，因此对处理坝体的渗漏是有一定局限性，对坝基渗漏，粘土心墙接触渗漏，或绕坝渗漏就不宜采用粘土填灌处理。

在拟定处理土坝渗漏方案时，必须认真分析渗漏原因，采取相应的有效措施。

粘土充填灌浆具有设备简单，投资省，工期短，收效快，易于掌握灌浆技术等特点。

针对我区病险水库的情况和两年来工程的实践，我们认为对于处理大量的小（二）型水库坝体渗漏，河堤、渠道的防渗，坝下涵管接触带的淘空回填，坝体的塌坑和裂缝，以及封填蚁穴都有较好的效果。