水泥化学灌浆法在坝体防渗加固中的应用

工程施工　东北水利水电　２０１５年第ｌｌ期　［文章编号］１００２－－０６２４（２０１５）１１－－００２０－－０２　

水泥化学灌浆法在坝体防渗加固中的应用　

石硕　（辽宁省阜新蒙古族自治县水利局，辽宁阜新１２３１００）　【摘要】同乃水库地处北方寒冷地区，受冻融影响较大，８Ｏ年代末期，坝体开始出现渗漏现　象，而且逐年加剧，危及大坝安全。２０１２年水库进行除险加固，采用水泥灌浆与化学灌浆相结　合的方法对坝体进行防渗处理，经过２年运行，防渗效果良好。　［关键词】浆砌石拱坝：水泥化学灌浆；防渗加固　［中图分类号】ＴＶ５４３￣．２　【文献标识码】Ｂ　

１概况　同乃水库位于阜蒙县阜新镇同乃村境内，枢　纽工程位于大凌河水系伊吗图河支流上，集水面　积４．５　ｋｍ２，河道长度２．ｓ　ｋｍ，河道平均比降２．７１％。　水库设计洪水标准２０年一遇，校核洪水标准１００　年一遇，总库容３Ｏ．９２万ｍ３，工程规模小（２）型，工　程等别为Ｖ等，枢纽建筑物等级为５级。　水库枢纽工程由拦河坝和溢流堰段组成，拦　河坝为浆砌石拱坝，最大坝高１３．５　ｍ，坝顶宽５　ＩＴＩ，坝底宽８　ｍ，大坝全长７Ｏ　ｍ。溢流堰位于拱坝　中间位置，堰顶宽３６　ｍ，开敞式。　

现浇钢筋网混凝土护面防渗，厚０．２　ｍ；淤积面以　下采用旋喷灌浆，灌浆孔距１．０　ｍ。考虑坝前淤泥　内钻孔旋喷很难形成防渗帷幕，防渗效果难以保　证：同时，旋喷灌浆需在坝前修建施工机械作业平　台、施工道路和施工围堰，而坝前淤泥最大深度达　９　ｍ，施工困难、临时工程费用较大，该方案不可　行。第二个方案淤积面以上仍采用现浇钢筋网混　凝土护面防渗，厚０．２　ｍ；淤积面以下至坝基采用　水泥灌浆与化学灌浆相结合的方法，工作面位于　坝顶和下游坝面，可以大大减少临时工程费用。通　过经济技术比较采用第二种防渗处理方案。　

２坝体防渗处理方案　３浆砌石拱坝坝体防渗处理技术　

２．１渗漏原因分析　同乃水库浆砌石坝渗漏的主要原因有以下几　方面：　１）坝体局部裂缝、坝面勾缝脱落引起漏水。　２）建库时坝体无防渗墙且施工质量差引起漏水。　３）由于坝体长期受冻融、冲蚀和溶蚀作用引　起漏水。　２．２防渗处理方案选择　２０１２年，同乃水库列为辽宁省小型水库除险　加固计划，针对浆砌石拱坝坝体渗漏问题，当时备　选的防渗处理方案有两个：一是淤积面以上采用　

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３．１灌浆治漏加固方法　１）浆砌石坝体帷幕灌浆。主要采用水泥灌浆，　充填漏洞和缝隙，防渗截漏，阻断漏水通道，防止冻　融破坏。通过灌浆加固，达到防渗目的。　２）在整体充填灌浆后，在下游坝面固结灌浆。　即在下游坝面有漏水或溶蚀物出逸的地方，造水　平孔或斜孔，埋注浆管进行化学灌浆处理，以堵塞　漏水通道和坝体空洞、裂缝，加固坝体，增加坝面稳　定性和抗冲刷能力。　３）坝面重新勾缝。灌浆结束２０　ｄ后，采用防水　材料配制的高标号水泥砂浆，对下游坝面进行重　新勾缝。先剔缝，后勾缝。　２０１５年第１１期　３．２水泥灌浆　３．２．１灌浆前的试验　

东北水利水电　工程施工　

１）压水试验。为灌浆提供准确压力，并指导施　工．保证效果。选择坝体典型部位，按照（ＳＬ３１—　２００３）＜水利水电工程钻孔压水试验规程＞进行工　作．试验压力采用Ｏ．３ＭＰ灌浆压力，根据试验结　果、单位吸水量（　）值的大小，确定浆液浓度、吃浆　量大小。　值越大，吃浆量就越大，浆液就要适当　变浓。　２）灌浆试验。目的是为了确定灌浆的影响半径、　浆液浓度及其它参数等，为布孔和灌浆提供依据。　３．２．２灌浆材料　大坝整体充填水泥灌浆的主要材料为水泥　浆，配合泥、砂子、粉煤灰、石英粉、水、外加剂等。　其中水泥为Ｐ．ｏ４２．５水泥。水灰比采用５：１，３：１，２：　Ｉ，１：１和０．５：１五个比级，灌浆浆液由稀至浓逐级　变换。　３．２．３浆液的浓度　按照由稀至浓逐级变换的原则，根据压水试　验逐级确定浆液浓度。坝体当注入浆量大于３０　Ｌ／　ｒａｉｎ时．可越级变浓，当某一级浆液灌注４００　Ｌ以　上，而灌浆压力和吸浆置均无明显改变时．可改浓　一级浆液灌注。该工程浆液水灰比按重量比５：１，３：　１，２：１，１：１和０．５：１五个比级。灌浆过程中每隔１　ｈ　测定一次浆液比重。　３．２．４灌浆压力　该工程采用的灌浆压力为０．２＂０．５　ＭＰａ。　３．２．５布孑乙和造孑乙　非溢流坝段，在漏水坝段沿坝顶中心，呈“梅　花”型，钻孔间距和排距１￣３　ｍ，孔径为４０　Ｉｎｉｉ１，　孔深１．８￣２．２　ｍ，具体根据实际情况确定。　溢流坝段处，由于堰顶以上有工作桥，无法在　坝顶施工，采取在背水面打垂直孔或斜孔灌浆的　方法，在裂缝部位。沿裂缝每Ｉ　ｍ布设－－：￣Ｌ。孔径　为４０　Ｉｎ．ｉｎ，孔深在１　ｍ之间，根据实际情况确　定。造孔设备：采用回转式液压钻机造孔。　３．２．６水泥浆灌浆工艺　采用压力循环式灌浆，分三序灌注，并进行复灌。　灌浆设备：搅拌机、灌浆机、承压输浆管、注浆　管、胶塞、压力表、比重计等。　钻孔采用，／，４ｏ　ｉｉｉｉｎ金刚石钻头清水钻进，先　导孔与检查孔孔径为　５５　ｒｎｎｌ。施工时钻孔开孔位　置与设计位置偏差不大于１０　ｃｍ。钻孔偏斜率不大　于孔深的２％。普通孔在灌浆前应进行简易压水试　验，先导孔和检查孔进行正规压水试验。　灌浆结束标准：在设计压力下，灌浆段吸浆量　不大于０．４　Ｌ／ｒａｉｎ，且持续时间不少于１　ｈ，可结束　灌浆。终孔段灌浆结束后，以Ｏ．５：１级水泥浆置换　孔内稀浆进行封孔。　３．２．７特殊灌浆孔处理　１）灌浆过程中发现冒浆时，采用表面封堵、加　浓浆液、降压等方法处理。　２）坝体灌浆串浆时，一是串浆孔正在钻进时。　立即停钻；二是相邻孔串浆量大时，两孔同时并　灌；三是在串浆孔上部用胶塞封堵。　３）灌浆过程应连续进行。因故中断超过３Ｏ分　钟。应及时冲洗钻孔或扫孔后复灌。　３．２．８质量检测　在坝体漏水严重和吃浆量大的部位，布设检　测孔，检测孔数量按灌浆孔总数５％的比例，检测　孔压水试验的压力值为设计正常高水位的１．５倍。　检测后按封孔要求进行封孔。　３．３化学灌浆　化学灌浆与水泥灌浆相比具有渗入性强、柔　韧性好、快凝、强度较高的优点，适应水下或动水　条件下裂缝灌浆和填塞处理。　主要工艺流程：在下游坝面漏水区域凿“ｖ”型　槽一清理缝内松动的水泥砂浆块一冲洗槽内污　物一骑缝钻孔一埋设浆浆管（用堵漏王固定压实）　

一用９０３聚合物砂浆和堵漏王封缝一配制灌浆混　合液—压力灌浆一浆液固化后，割管封孔。　３．３．Ｉ化学灌浆材料　同乃水库坝体防渗加固工程采用ＬＷ，日　水　溶性聚氨酯为灌浆材料。这种灌浆材料具有良好　的亲水性，能在水中聚合固化，粘结强度大，抗压　强度高。该工程采用的己　和日　两种水溶性聚　氨酯，按照ＬＷ：ＨＷ＝６：４的配浆比例，主要性能指　标：遇水体积膨胀率３０％，粘结强度１　１８６　ＭＰａ、抗　压强度（变形５０％）１１　１７７　ＭＰａ。　３．３．２施工程序　１）钻孔。采用风钻和电锤等钻孔工具，在缝两　（下转第２３页）　・２１　・　２０１５年第１１期　东北水利水电　工程施工　目无序施工，并为业主出主意，提出了合理的整改　意见，为工程正常施工奠定了基础。　２．３中小河流预测预报预警系统建设工程　软件开发监理工程师，首先认真查阅理解招　标投标和合同各项条款的内容，熟悉项目的基本　要求，控制要点是满足功能要求方面（特别是预瞽　预报）。洪水预警预报系统开发完成后，乙方提交　相应技术报告、试运行说明和操作手册。甲方负责　组织审查。系统正式运行后经历一个汛期，乙方提　交验收申请、提交全部技术报告和相关审查资料。　甲方组织负责竣工验收。系统整合；提供建设项目　实施方案。特别是针对吉林省水文地质、水文气象　的具体情况，有针对性的审查实施单位编制的实　施方案。审查实施方案的重点：　１）项目的实施优化方案，项目建设的目的和　效果。项目建设的基本要求；项目建设效果；总体　规划设计；系统参考标准。系统建设内容，数据库　及信息交换传输建设；预报方案编制；预报系统；　信息服务；系统整合；预警软件开发。配套软件及　硬件产品，系统软件；数据库软件；应用软件。项目　组织实施，项目组织计划；项目管理计划；项目沟　通关系；沟通协调原则；沟通协调方式；项目验收。　２）售后服务及培训方案，售后服务，服务目标　与承诺；ｆｉｒ务保障体系；服务质量保证；服务内容；　客户服务队伍；服务支持方式。培训方案，培训承　诺培训方案；培训测试和评估；培训质量保证。小　河流预测预报预警系统建设工程（设计和开发），　监理人应重点审查中标单位软件开发系统满足功　能要求的程度，在这个过程中，极易出现功能得不　到充分满足的情况，另外数据库的建立、端口的对　接等环节也是监理控制的关键点。控制部好，这里　也容易出现数据导出故障和兼容问题。所以，监理　人要时刻提示业主明确功能要求和进行软件系统　实际运行调试测试，直至满足合同功能要求。一定　要控制监督好实施单位做好软件的完善和培训工　作，只有这样才能使该系统发挥其实用性、准确　性、及时性、先进性的特点。　

【收稿日期Ｊ　２０１５－０５－１１　（上接第２１页）　侧、垂直缝表面走向、与开裂面问夹角小于４５￣、错　位钻孔、钻孔必须穿过裂缝，钻孔间距２０－＇６０　ｃｍ。　２）清理。采用高压水流（０．１　ＭＰａ）清洗注浆孔　及周遭，清除表面松动颗粒、粉尘，保持表面干净、　新鲜、润湿。　３）埋设注浆嘴。在钻好的孔内安装注浆嘴（注　浆嘴总长度８．５　ｃｍ，外径１．４锄，下部膨胀螺栓部　分长度３．４　ｃｍ），埋入钻孔内深度４　ｃｍ左右，并用　专用内六角扳手拧紧环压螺栓，压缩橡胶套管，使　注浆嘴固定在注浆孔内，并与孔壁密贴、无空隙、　不漏水。　４）注水。从最低处观察孔开始依次向上，用高　压清洗机以Ｏ．５　ＭＰａ的压力向注浆嘴内注入洁净　水，观察其它注浆孔出水情况。若相邻上部的注浆　孔有水涌出，说明该注浆孔与裂缝连通良好。移至　涌水注浆孔的邻近上部注浆孔注水，直至全部注　浆孔均与裂缝连通良好为止。　５）灌浆。浆砌石坝的灌浆压力控制很重要，压　力大可以保证浆液的扩散能力，但高压也会使相　邻灌浆孔冒浆，如果压力过大，容易造成砌体二次　破坏。　工程采用０．１２￣０．１５　ＭＰａ，灌浆顺序为由下向　上，单孔逐一连续进行。当相邻灌浆孔开始出浆时，　保持压力１￣２　ｒａｉｎ，即停止该灌浆孔灌浆，移至相邻　灌浆孔灌浆，直至最上部位灌浆孔灌浆完成。　６）割管封孔。灌浆完毕，待浆液终凝，一般灌　浆完成２４　ｈ后，确认不漏即可去掉或敲掉外露的　灌浆嘴。清理干净已固化的溢漏出的灌浆液。用速　凝封堵材料进行注浆孔的修补、封口处理。　７）最后在修补好的裂缝表面涂刷聚合物界面剂。