劈裂灌浆技术在水库土坝加固中的应用探讨

劈裂灌浆技术在水库土坝加固中的应用探讨

摘 要：文章根据我国土坝失事情况统计分析，指出土坝除险加固的现实意义，并探讨了劈裂灌浆技术在土坝加固工程中的优越性及施工要点，最后以某水库土坝采用劈裂灌浆技术加固为实例浅谈施工经验，对于目前我国开展的病险水库除险加固有一定的指导借鉴作用。

关键词：劈裂灌浆 土坝加固 应用

土坝是将当地所能采掘到的粘土作为主要坝料，按最经济的原则分区填筑，使其形成稳定而能挡水的整体构筑物。我国水库大坝绝大部分便是土坝，因其大多建于“大跃进”、“文革”期间，受当时客观条件所限，多数大坝质量问题严重，遗留隐患较多，除险加固刻不容缓。下面，本文就劈裂灌浆技术在土坝加固中的应用进行探讨。

1 土坝除险加固的现实意义

如前所述，我国大坝建设存在重大隐患，据相关资料显示，截至2009年，全国有病险水库3.7万座，病险率达43.7%。以广西为例，共有大中小型各类水库4300多座，其中病险水库达1617座，占广西水库总数近三分之一。据我国土坝失事情况统计分析，其病害主要归结为以下几个方面：1）大坝裂缝。坝基处理不完善，或填筑材料质量不合要求，或坝体及铺盖填筑密实度不够等原因，造成坝体或铺盖开裂，导致大坝出现渗漏，甚至发生渗透破坏，引起溃坝事故。2）设计洪水计算值偏低。3）坝坡稳定不够。坝坡偏陡、大坝填筑密实度不够，或大坝遇地震等原因造成坝坡稳定不够，甚至导致坝坡失稳，引起垮坝事故。4）渗漏与渗透变形。坝基透水层未采取有效防渗措施、或坝体填筑质量差、或防渗不完善、或坝内涵管与坝体结合不严密、或白蚁危害等原因，造成大坝出现渗漏或渗透变形，导致大坝出现渗透破坏，引起溃坝事故。

我国集中于易发暴雨洪水的七大江河流域中下游的地区占全国人口的1/2，面积的1/3，农业产值的2/3，病库险堤不能正常蓄水运用，不但影响工程效益的发挥，有的造成滑坡甚至垮坝事故，给国家和当地人民带来严重损失。特别是位于城市、交通干线上游的病险水库，对防汛安全构成严重威胁，因此对大坝进行除险加固处理，迫在眉睫。

2 土坝劈裂灌浆技术优越性分析

所谓灌浆，就是由灌浆泵产生一定的压力，把配合好的浆液灌进土层或建筑物中的空隙、裂隙及孔穴，以达到防止渗水和固结作用。体劈裂灌浆是从产生坝体隐患的原因入手，利用坝体小主应力的分布规律进行布孔，利用水力劈裂原理，施加一定的灌浆压力，有计划有控制地劈裂坝体，灌注适宜的泥浆，通过浆坝互压和坝体的湿陷固结等作用，使所有与浆脉连通的裂缝、洞穴、水平疏松层等隐患得到充填挤压密实，形成竖直连续的浆体防渗帷幕，改善坝体内部的应力状态，

改善坝体的渗透稳定性和变形稳定性。

劈裂灌浆目前主要可解决以下几种情况：辗压不实，密实度较低的疏松土坝；坝体由于不均匀沉陷而产生的裂缝(不包括滑坡裂缝)；当前，随着劈裂灌浆加固技术的推广应用，其理论研究也得到不断的发展，通过原型观测、室内试验、理论分析和工程总结对浆液劈裂坝体的规律、泥浆固结和坝体压密、浆坝互压以及坝体内部孔隙水压力和土压力的变化规律等方面获得初步成果。

3 劈裂灌浆施工要点

3.1劈裂灌浆是运用坝体应力分布规律，用一定的灌浆压力，将坝体沿坝轴线方向劈裂，同时灌注合适的泥浆，形成铅直连续的防渗泥墙，并堵塞漏洞裂缝或切断软弱层，以提高坝体的防渗能力，同时通过浆、坝互压和湿陷，使坝体内部应力重新分布，提高坝体的稳定性。

3.2劈裂灌浆的布孔应按河槽段、弯曲段、岸坡段不同的部位分别进行布孔设计。孔距可通过灌浆试验确定。在弯曲段和岸坡段，应适当缩小孔距，并进行布孔设计和确定灌浆方法。

3.3造孔深度应大于隐患深度2m～3m。泥墙的设计厚度应根据土坝土质、隐患性质、碾压质量、坝高等情况合理确定，一般以5cm～20cm为宜。当坝体存在上下游贯通的水平砂层，或坝体的渗透系数大于或等于10cm／s～4cm／s时，则泥墙的厚度须专门计算，并进行渗透破坏验算和专门试验研究。

3.4泥墙的设计容重可根据不同的土坝，不同的灌浆方法和浆液中粘粒含量多少提出要求，灌浆一年后应为1.4t／m3～1.6t／m3。可掺入适当水泥以加速浆液凝固和提高后期强度，水泥掺量以15%左右为宜，必要时通过试验确定。

3.5应经计算和现场试验确定灌浆允许压力，灌浆应采用孔底注浆全孔灌注和分序灌注。

4 某水库土坝劈裂灌浆实例分析

某水库大坝竣工于1980年，属小(一)型水库，为粘土心墙土坝，最大坝高54．5m，坝顶高程1333．60m，总库容387×104m3，兴利库容282．4×104m3，集雨面积17．5km2。因大坝在施工时填土质量差，导致坝后有渗漏现象。

灌浆设计是在坝轴线处布置l排灌浆孔，孔数23孔，孔距6.0m；在坝轴线上游侧1.0m布置另1排孔，孔数23孔。通过灌浆，于坝轴线形成连续的浆脉，河槽段浆体厚度达18.9cm，对坝体的防渗性能起到较好的作用。通过多次复灌，充分发挥浆、坝互压作用，提高坝身土体的密实性。

当前，随着建设社会主义和谐社会和科学发展观的提出，人们越来越注意到人与环境，应用劈裂式灌浆技术来改进坝体的稳定性，是堤坝加固领域的一种非

常有效的加固方法，不但设备和技术简单，质量可靠，且投资小、见效快，具有很好的社会和经济效益，值得推广。

参考文献：

1.邓孝政.浅谈劈裂灌浆在小型水库土坝除险加固中的应用【J】.中国科技博览，2009，（22）：331.

2.梁锦强.浅谈劈裂灌浆在水库土坝中的防渗加固机理【J】.中小企业管理与科技，2009，(4)：137—138.

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