浆砌石坝灌浆治漏加固技术

浆砌石坝灌浆治漏加固技术

砌石坝工程在世界上历史悠久，是重要的坝型之一，数量较多，我国是世界上建造最多的国家，据统计坝高15m以上的达2000余座。这些工程在防洪、发电、灌溉、供水、旅游等方面发挥了巨大作用。但是由于设计、施工或老化、退化等原因，有些砌石坝出现坝基、坝体和接触带漏水，致使工程效益下降，危及工程安全。

1 漏水原因

浆砌石坝蓄水后，坝下游面、坝后基础岩及坝头接合部位有湿润冒汗的地方称为渗水，这是一种较普遍的现象。若渗水发展成为管涌或股水成流则称为漏水，漏水较严重的坝一般都有较多的出逸点，且水量较大。漏水的主要原因有以下几点：

（1） 坝体局部裂缝、断裂或坝面勾缝脱落引起漏水；

（2） 坝体无防渗墙或施工质量差引起漏水；

（3） 清基不彻底或坝体与坝基结合不好，造成接触带渗漏和坝头绕渗；

（4） 坝址基岩破碎、裂隙发育或灰岩地层造成坝基漏水；

（5） 由于坝体长期受冻融、冲蚀、溶蚀和潜蚀作用引起漏水。

2 灌浆治漏加固技术

2．1方法简介

2．1．1坝体、坝基帷幕灌浆；主要充填漏洞和缝隙，防渗裁漏，通过灌浆加固，形成防渗体。此方法 适用于浆砌石重力坝。

2．1．2坝上游面固结灌浆；堵塞漏洞和缝隙，加固补强坝体和提高防渗性能，以进一步提高坝体 的承载能力和完整性。

2．1．3坝下游面追踪固结灌浆；在下游坝面有漏水或溶蚀物出逸的地方，造成水平孔或斜孔，埋注 浆管进行灌浆，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。这种反向 灌浆工艺，非常适合拱坝和支墩坝工程，对重力坝工程只有搞清扬压力并设排水孔也可采用。采用这种 方法时最好是坝前无水。

2．1，4坝面重新剔勾缝；剔缝后，用高标号水泥砂浆、干硬性预缩水泥砂浆或用防水材料配制高 标号水泥砂浆勾缝，提高坝面防渗漏能力及坝体稳 定性、整体性和抗冻融、抗风浪淘刷能力。 此方法即“前堵、中截、后追踪”灌浆治漏加固 法。

2．2灌浆前的勘探与试验 为准确地确定各种灌浆参数，保证质量，首先要进行勘探和试验。

2．2．1坝体和坝基勘探；目的是查清坝体和坝基的现状，为设计和施工提供依据。首先在典型漏水 部位进行钻孔勘探，查明坝内部的石质、胶结材料密 实程度，有无空洞及基岩结构情况等。

2．2．2压力抬动试验；目的是查明坝基、坝体的承压情况，以确定灌浆压力。在不破坏原结构的条 件下，有效地将浆液压入坝体内部、基岩裂缝、砂砾 石层中，以保证淄浆效果。

2．2．3压水试验；目的是为帷幕及固结灌浆设计提供准确的数据，并指导施工，保证效果。选择坝 体或坝基典型部位，按照《水利水电工程钻孔压水试 验规程》进行工作，试验压力采用设计灌浆压力，根 据试验结果、单位吸水量(o))值的大小，确定浆液浓 度、吃浆量大小。o)值越大，吃浆量就越大，浆液就要适当变浓。

2．2．4灌浆试验；目的是解决帷幕灌浆和固结淄浆的影响半径、浆液浓度及其它参数等，为布孔和 淄浆设计提供依据。

2．3设备及材料选择

2．3．1造孔设备；①帷幕灌浆垂直造孔采用回 转式液压钻机，如钻孔浅时，也可采用风钻造孔。② 坝上下游固结灌浆(即前堵、后追踪灌浆)造水平孔 或斜孔，使用风钻或采用7655型汽钻机造孔。

2．3．2灌浆设备；有搅拌机、多缸活塞式灌浆机、承压输浆胶管、注浆管、胶塞、压力表、比重计等。

2．3，3灌浆材料；主要是425“普通硅酸盐水 泥、砂子、粉煤灰、石英粉、水、外加剂等。

2．4布孔和造孔

2．4．1帷幕灌浆布孔，在漏水坝段沿坝顶中心线，以孔距3m、孔径50mm或75mm为宜，或根据试 验确定孔距。孔深钻至漏水部位以下1m一2m，如接 触带或基岩漏水，钻孔可钻至不透水基岩以下lm一 2m。造孔可一次性造孔，也可分序造孔，破碎地带上 下分段造孔、分段海浆，同时在浆体凝固5—7天后， 再继续向下钻孔，以防止卡钻、埋钻事故发生。坝体 与基岩接触部位和坝基灌浆，也可采取在上游坝脚 打斜孔或垂直孔灌浆堵漏，但造孔前应先清基，在坝脚浇筑0．3m一0．5m厚混凝土，待凝固后再打孔。垂 直或倾角小于5。的帷幕灌浆孔，其孔向的偏差值不 得大于规定值。

2．4．2坝上游固结灌浆布孔；在漏水部位呈 “梅花”型，钻孔间距和排距lm一3m为宜，根据漏水 情况确定，钻孔位置选在砌石“了”缝中；在裂缝部 位，可沿裂缝每lm布设一孔。孔径为42mm，孔深 0．7m一1．5m，根据坝体实际情况确定。

2．4．3坝下游面追踪固结淄浆布孔；在裂缝部位沿缝隙每1m布一孔；在其它渗水部位，按照“梅 花”型布孔，排距和孔距2m一3m为宜，布孔位置在 “T”缝中，也可适当加密布孔。孔深和孔径同坝上游 面。

2．5施工要求

2，5，1先放空水库或将库水位降至灌浆部位以下，再灌浆施工，并做好灌浆各项记录。

2．5．2洗孔；灌浆前应对孔壁、孔底及裂缝进行冲洗，采用风水联合冲洗方法，水压力不大于本段 灌浆压力的75％，时间以孔深浅确定，直到回清水 为止。

2．5．3维幕灌浆；①采用孔内循环法，自上而 下或自下而上分段灌浆，最后全孔灌注。分段灌浆 时，要在遭浆段以上Oo 5m处加胶塞封堵。通过论证，也可采用小口径钻孔孔口封闭灌浆法；⑨坝体内 灌浆长度，一船5nt左右较好，孔深不超过8m时，可 全孔一次性灌注；⑧灌浆压力按设计控制，但要低于 抬动试验极限压力，一般控制在0．2MPa一 0．4MPa。

2．5．4坝面固结和追踪灌浆；①在孔内预埋注 浆管，孔口管周围用干硬性水泥砂浆填堵，采用内径 20mm钢管，长50cm，插入孔内40cm，外露5Cm“ 10Cm，管头要加工丝扣，以便与输浆管连接；⑦采取 一组四孔并联灌浆法，也可单孔或两孔一起灌注。对 坝后漏水处重点孔位要采取单孔重点灌浆。灌浆压 力按设计控制，一般采用0．2MPa一0．25MPa。

2．5．5浆液的浓度；灌浆时应遵循由稀到浓的原则，根据压水试验逐级改浓。坝体当注入浆量大于 30L／min时，可越级变浓。当某一级浆液灌注400L 以上，而灌浆压力和吸浆量均无明显改变时，可改浓 一级浆液灌注。浆液水灰比一般采用重量比8：1、5 ：1、3：1、2：1、1．5：1、1：1、0，8：1、0．6：1、0．5 ：1九个级别。根据设计，必要时还可掺和粉煤灰、砂于、石英粉、铝粉等。在灌浆过程中，浆液要每隔一 小时测定一次比重。

2．5．6灌浆时要分2—3序灌注，同时一定要 进行复灌。在设计压力下，当吸浆量不大于O．4L／ mio时，再续灌30分钟即可结束。

2．5．7灌浆孔封孔；帷幕灌浆时，竖孔封孔采．用机械导管法，用1：2水泥砂浆从孔底向上逐渐提 升封填密实；坝面固结灌浆水平孔封孔，采用低水灰比1：2水泥砂浆人工填堵捣实。封填材料最好用膨 胀水泥砂浆。

2．5．8特殊灌浆孔处理 (1)灌浆过程中，发现冒浆时，可采用表面封堵、 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，应立即停钻；二是相邻孔串浆量大时，可两孔同时并 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30分 钟，应及时冲洗钻孔或扫孔后复灌。 (4)在涌水段灌浆时，当涌水压力超过O．2MPa时。应首先测定涌水压力及涌水量，再采用：①自上 而下用稠浆灌浆法；⑨对坝基可适当加压；②海浆结 束有屏浆措施，且时间不少于1小时；④必要时加速 凝剂；⑥采用机械封孔。 (5)坝体吸浆量较大难于结束时，加大浆液浓 度，可采取限流、间歇灌浆、浆液中加速凝剂。 (6)灌浆过程中，若有回浆变浓，则应改稀浆后灌注。若回浆仍变浓，则结束灌浆。

2．5．9加强灌浆观测；在灌浆期间，应随时观测坝体位移、变形情况，发现问题立即停灌或降低压 力，采取补救措施。

2．6质量检测

2．6，1质量检测主要以灌浆前后压水试验资料、灌浆资料、灌浆前后钻孔取岩芯资料、孔内摄影 及蓄水考验等资料，进行比较综合评定，或者在灌浆 前后用振动测试分析仪检测坝体质量。

2．6．2采取检测孔检测坝体灌浆质量的原则； ①检测孔的数量，一般为孔总数的5％一10％；②检 测孔位置，选在灌浆中心线或下游20cm以内和坝 体漏水严重或吃浆量大的部位；⑧检测孔压水试验压力值为设计正常高水头的1．5倍；④检测后，按封 孔要求进行封孔。

2. 6．3灌浆质量评定按合格和优良两级；凡各 单元工程主要检测项目全合格，其他检查项目有 70％及其以上达到标准要求的定为合格。凡各单元 工程中主要检测项目全部合格，其他检查项目有 90％及以上达到标准要求的定为优良。