劈裂灌浆技术在温杖子水库的应用

伦秀梅

（凌源市水利局，辽宁凌源122500）

摘要：温杖子水库建成蓄水后，发现大坝和输水洞漏水，凌源市水利勘测设计院提出了大坝劈裂灌浆设计书，2006年至2007年凌源市水利局打井队通过钻孔、压水试验灌浆等一系列工作完成灌浆任务，灌浆效果良好，解决了该水库防渗问题。

关键词：渗漏；设计；劈裂灌浆；效果好

中图分类号：TV543文献标识码：A文章编号：1671-6035（2013）08-0000-02

温杖子水库位于辽宁省凌源市渗津河支流上，水库大坝于1974年9月竣工。坝长165米，库容210万米3。

该水库建成蓄水后，发现大坝和输水洞漏水，渗流量逐年增加，主要漏水部位一是坝后左下脚（距北端20米处）和坝中间合拢部位，二是输水洞尾水工程，渗漏方式为滴渗、润渗，至2005年渗漏像小泉子似的。经上级批准2006年4月开始进行灌浆处理，凌源市水利勘测设计院提出了《大坝劈裂灌浆设计书》。该水库大坝心墙为粘土心墙，建在火成岩层上，岩层节理裂隙发育，心墙及土坝施工质量差，粘土心墙未与岩石结合，中间夹0.3-2.5米河淤土，坝肩未嵌入风化岩层内，又粘土心墙孔隙率较高，未夯实，并有冻土块和碎石。渗漏严重部位是0+025-0+075和0+113-0+145，应做重点处理，经过灌浆试验，大坝的可灌性较好，采用铺盖、地膜等防渗处理方案比较，最后确定劈裂灌浆。

一、劈裂灌浆设计

该水库大坝原坝体内未设计廊道，为了结合坝体处理，拟定在大坝坝项面进行钻探与灌浆。灌浆采用单排孔，不设排水孔，劈裂线设在大坝中心线上游1米处，设计垂直孔，灌浆孔孔距为4米，分二次施工，即Ⅰ序次孔距8米，Ⅱ序次孔距4米。劈裂钻孔深度：主河道0+025-0+085和严重漏水段0+113-0+145，劈裂深度为40米，其余为35米。劈裂灌浆的厚度按0.58米孔距计算，其厚度为1.76米。粘土心墙首段灌浆压力为3kg/cm2，最大灌浆压力为8kg/cm2，按有关技术规定，该水库大坝属于低坝（坝高30米），其防渗标准控制在0.05升/分·米·米以内，劈裂灌浆孔和检查孔直径都采用109毫米。

二、水泥劈裂灌浆

劈裂灌浆按设计要求分二序次施工，第Ⅰ序次2006年4月9月，第Ⅱ序次2006年至2007年10月，各序次钻灌工作量如表1。

各序次钻灌工作量表

表1

（一）钻孔。

劈裂灌浆孔在大坝面立架钻施工，采用抚顺刘山坞水库生产的100型钻机，10千瓦电动机，该钻机设计最大钻深度100米。钻孔编号用桩号表示，如0+004、0+008……

为施工方便，劈裂线定于坝轴线下游1.2米，粘土心墙上。在此线上钻孔分两次施工，逐渐加密法，第Ⅰ序次孔距8米，第Ⅱ序次加密至4米，一段孔深26米至31米，0+016号最深38.5米。灌浆孔与检查孔都用109毫米钻头钻进，成孔直径120毫米。

（二）压水试验。

为取得各序次灌浆效果资料，压水试验是整个劈裂灌浆工程必须始终坚持的一项工作。通过压水试验，测得钻孔不同深度范围内的渗透性指标—单位吸水量，用W表示。W值的大小，标志着各试验段的渗透性的大小。钻孔后，压水试验前的洗孔是很重要的。洗孔好坏，直接关系到压水试验成果的准确与否。该工程采用的洗孔方法较简单，钻进时使用清水。当钻孔钻至某一预计深度时，通过钻杆向孔内大量送水，使孔内岩粉及铁砂粉沫被带出孔外，在孔深超过30米时，用泥浆泵送水，浆1寸胶管通到孔底，升降胶管的鸭嘴形喷头，直到孔内无杂质污物，然后压水试验。压水试验器是由丝杆、内管、胶球、花管等组成，结构原理如压水试验器示意图。试验器安装完毕，用泥浆泵向孔内送水，并扎住回水管。向孔内施加的压力不能超过设计压力。后突然松开回水管，使孔内出现反向脉冲，以便裂隙及附近的细小颗粒反向进入钻孔，随水流带出孔外，经若干次循环，到孔内出清水为止。洗孔后立即做压水试验。泥浆泵供水，压力表读数控制在3kg/cm2，扎住回水管，通过进水管调正孔内压力。压力表系指装在孔口处的压力，每10分钟读一次压入孔内水量，灌浆前的压力试验称简单压水，使压水流量稳定30分钟，检查孔压水试验流量稳定60分钟，所谓流量稳定，流量差不大于平均涧10%，压水试验中压力表至地面高度，水位等项与观测的流量一起填入压水班表报。压水试验每钻完一个孔，停钻冲洗孔，压水试验。单位吸水量W值的计算采用如下公式：

W=Q/L·S（升/分·米·米）

式中：L—压水试验段长（米）

S—总压力，按水柱高（米）

Q—压入流量（升/分）

第Ⅱ序次灌浆孔，当钻孔深入基岩钻进时，有漏水现象，不但孔口不返水，致使钻进无法进行，在此情况下，采用综合压水法，W值可用公式计算。并停止钻、灌、待72小时恢复。

（三）灌浆。

1.主要灌浆材料系凌源山河水泥厂生产的矿碴425井水泥。出厂到使用一般不超过两个月以上，从化验结果看，符合国家标准。

施工中又用了大量新材料——膨润土，其物理化特性略。此外，还有水玻璃，第Ⅰ序次灌浆时，注入量大于2吨，采用4%水玻璃促凝，效果良好。

2.坝体W值一般小于0.05升/分·米·米。

3.坝体灌浆压力按3公斤/厘米2，一般情况下在1小时内提到设计压力值，如因漏浆或串浆，也可先低压灌注，然后提到设计压力值。

4.水灰比按8：1、6：1、4：1、2：1、1：1、0.5：1六个比级，依法逐渐加浓。

5.灌浆结束条件是灌浆在一段时间内不再吸浆或吸浆量甚小，即在设计压力下每分钟进浆量小于0.4升，延续60分钟可结束灌浆。或在设计压力下，进浆量为零，延续30分钟可结束灌浆。结束后立即拨起内外管冲洗管束路，清理设备，以便再用。

6.结束灌浆后，待凝36小时可封孔，采用水：水泥：砂=1：1：3比例制成水泥（或膨润土）砂浆。封孔深度按20米计算，容积为0.5米3，则用砂300公斤，水泥200公斤，水200公斤。

7.灌浆中出现的问题及处理。

（1）严重漏水部位。

在施工中，凡遇严重漏水部位需进行重点炸理。方法是先注水试验，求出W近似值，然后灌浆，按灌浆规模规定的压力，变浆、进浆直到结束。待凝72小时恢复钻进，直到终孔。

（2）压水、灌浆中的串孔现象。

在施工中，发现压水或灌浆有串孔和冒浆现象，如2007年6月18日，15井、16井孔串浆，后将两个孔串联，灌注用水泥7吨，膨润土3吨，水玻璃93公斤。

（3）灌浆事故处理。

在灌浆过程中，有冒浆串联现象，有的则达到设计压力3kg/cm2，在2004年发现大坝（0+040）处有裂缝，待停72小后恢复原样，又继续进行灌注。

8.灌浆效果分析。

坝体（含粘土心墙）经Ⅰ、Ⅱ序次灌浆后，W平均值由第Ⅰ序次0.053降为0.04，单位注入量C值逐序变小由第Ⅰ序次171.8降为第Ⅱ序次97.7，而补孔C值已降至54.4，C2小于C1。过去该水库是病险库，死库容以上无水。通过灌浆处理以后，库水位上升5.5米以上，水库下游水井干涸。第Ⅱ序次灌浆前W值及C值的变化，体现了逐序变好的规律，显示了大坝劈裂灌浆的效果是好的。

三、主要材料消耗

该工程以干料计算，共用水泥194吨，膨润土80吨，水玻璃2吨，亚粘土194米3，砂7米3。

四、结论

温杖子水库大坝劈裂灌浆已按设计要求进行施工，于2007年11月中旬基本结束。水泥、膨润土劈裂灌浆对坝体加固及防渗作用明显。坝体平均W值为0.05升/分·米·米，C值为54.4，劈裂幕体的W值为0.05升/分·米·米，满足低坝（小于30米）抗渗标准，防渗效果较好。经本次劈裂灌浆，解决了该水库渗漏问题。投资80万元，可灌溉3700亩耕地，恢复了小水面养鱼。

参考文献：

[1]白永年，中国堤坝防渗加固新技术[M]，北京：中国水利水电出版社.2004。

[2]张燕，平原水库防渗技术分析[J]，水利科技与经济，2009（1）。

[3]单既连，雷泽湖水库防渗技术研究[D]1南京:河海大学,2005。

作者简介：伦秀梅，大学本科，工程师，现工作于辽宁省凌源市水利局，先后在水保站、设计院、建管科、节水办工作。