1、1灌浆技术在震损水库中的应用【摘要】 2008 年 5 月 12 日四川汶川 7.8 级特大地震发生后，重庆市 352 座水库工程出现不同程度的震损现象。地震导致部分大坝整体性降低，引起大量裂缝、坝体及坝基不同程度的渗漏，震灾不仅危及水利工程本身，而且给工程下游地区造成严重威胁。本文通过介绍地震对水库工程的危害，提出常见的震损水库修复措施，并着重介绍灌浆法在土石坝修复中的应用。 【关键词】 震损水库；灌浆法；土石坝；除险加固 1 概述 重庆市位于中国西南部、长江上游，地跨东经 1051111011、北纬 28103213之间，从中国地震烈度区划图上看，重庆地区地震烈度为度或小于度，建筑物设计按
2、度设防。2008 年 5月 12 日四川汶川发生里氏 7.8 级地震，距离震中 300km 的重庆有强烈的震感，此次地震造成重庆市 352 座水库工程出现不同程度损害。其中 15座水库震损特别严重，不能安全度汛。 2 地震对水库工程的危害 不同的地震烈度、成因和建筑物距震中的距离、建筑物结构形态及建筑物本身质量不同，水利工程受到地震的影响及危害也不同。总结国2内外地震对水利工程的危害，主要有以下几种形式： （1）坝体裂缝。地震作为外力荷载将会导致大坝尤其是土石坝整体性降低，防渗结构破坏，引起大量裂缝。 （2）坝体失稳。地震可能引起坝基液化，从而导致大坝失稳。 （3）岸坡坍塌。若水库两岸有高边坡
3、和危岩、松散的风化物质存在，地震发生后，造成的岩体松动，可诱发产生崩塌、滑坡和泥石流，甚至形成堰塞湖等现象。 3 震损水库除险加固措施 根据地震对水库工程造成的不同形式的损害，分析其破坏机理，确定震损水库的除险加固措施。地震后受损水库工程除险加固措施主要包括以下几个方面： （1）裂缝修复。裂缝的修补应从实际出发，在安全可靠的基础上，同时考虑技术和施工条件的可行性，力求施工及时、简单易行、经济合理。常用的有以下几种处理方法：表面处理法，灌浆法，结构加固法。 （2）滑坡处理。土坝滑坡可采用“上部减载”与“下部压重”法来处理。 “当滑坡稳定后，应当及时进行滑坡处理。常用的有以下几种处理方法：放缓坝坡
4、，压重固脚，库岸岩体加固。 （3）渗漏修复。应根据具体情况降低库水位或放空水库，彻底修复防渗体。常用的有以下几种处理方法：劈裂灌浆，开挖置换，排水设施。 各种加固措施的具体做法及适用范围详相关文摘，本文主要介绍裂3缝修复和渗漏修复中常用且效果较好的灌浆法。 4 灌浆技术在震损水库除险加固中的应用 灌浆技术是指把浆液压送到水工建筑物地基的裂隙、断层破碎带或建筑物本身的接缝、裂缝中以达到防止渗水和固结作用。按灌浆所起的作用划分为：帷幕灌浆，固结灌浆，回填灌浆，接缝灌浆，接触灌浆，补强灌浆。下面主要介绍坝体及坝基灌浆常用的补强灌浆和帷幕灌浆。 补强灌浆依其理论依据的不同可分为充填式灌浆和劈裂式灌浆。
5、充填式灌浆是利用浆液的自重压力，将泥浆注入坝体内充填已有的裂缝、洞穴等坝体隐患，充填灌浆适用于处理性质和范围都已确定的局部隐患。劈裂式灌浆是根据坝体内小主应力的分布规律布孔，利用水力劈裂原理，有控制地劈裂坝体，并灌入黏土泥浆，形成防渗泥墙。同时也使与泥墙连通的其他裂缝、洞穴、软弱夹层等坝体隐患，得到浆液的充填和挤压密实，使坝体达到防渗和加固目的的一种施工方法，劈裂灌浆适用于处理范围大、问题性质和部位不能完全确定的隐患。 帷幕灌浆是利用高速射流切割掺搅土层，改变原土层的结构和组成，同时灌入水泥浆或复合浆形成凝结体，以降低坝底渗透压力，防止坝基内产生机械或化学管涌，减少坝基渗漏量。灌浆材料最常用的
6、是水泥浆，有时也采用化学灌浆。 5 工程实例分析 （1）黛湖震损水库 黛湖水库位于重庆市北碚区缙云山风景区，属嘉陵江水系财神洞河支流，水库坝址控制流域集雨面积 0.38km2。水库正常蓄水位 540.14m，4相应库容 10.3 万 m3；校核洪水位 541.14m，相应总库容 12.3 万 m3，水库设计有效灌面 471 亩。黛湖水库于 1942 年动工兴建，1943 年底完工，枢纽工程由浆砌石重力坝、放水建筑物组成。是一座以灌溉、城镇供水为主，兼顾旅游和综合开发利用为一体的小（二）型水利工程。 受四川汶川“5.12”特大地震影响，黛湖水库主坝及副坝下游面出现大面积散渗。地震后黛湖水库已成为
7、次高危险情水库，不能安全度汛。根据黛湖水库的渗漏情况，本次除险加固设计拟采用坝基单排灌浆帷幕，坝体充填灌浆的措施防渗。灌浆孔沿主、副坝坝轴线布置。主坝左岸灌至左坝肩，副坝在桩号轴 0+088.00 处转向右侧公路布孔，灌浆帷幕与两侧相对不透水层相交，形成一道连续的防渗帷幕。整个帷幕灌浆轴线长 104m（轴 0004.00轴 0+100.00 段） ，主坝共布孔 28 个，孔距为2m，副坝共布孔 25 个，孔距为 2m，要求灌至基岩相对不透水层以下3.0m。充填灌浆轴线长 44m（轴 0+006.00轴 0+050.00 段） ，共布孔 23个，孔距为 2m。要求充填灌浆下部与基础帷幕灌浆上部连
8、接，形成封闭的防渗帷幕。 因未布置地质勘探实物工作，无钻孔压水试验资料，无法确定相对不透水层的准确位置（q5Lu） ，施工过程中根据 5 个先导孔的钻孔试验和灌浆情况调整帷幕灌浆设计，调整后帷幕灌浆轴线长 120m，共布帷幕灌浆孔 61 个，其中主坝布孔 36 个，副坝布孔 25 个。 黛湖水库灌浆施工于 2008 年年底结束，帷幕灌浆总进尺 1341.9m，充填灌浆总进尺 165.9m。目前看来，灌浆效果良好，彻底的解决了水库5的渗漏问题。 （2）南彭震损水库 南彭水库位于重庆市巴南区南彭乡的长江一级支流花溪河上，该工程始建于 1959 年，1974 年改扩建，1979 年竣工。水库集雨面积
9、39.5Km2，设计总库容 1374.7 万 m3，正常库容 880 万 m3，死库容 25 万m3，控制灌溉面积 4.6 万亩，保证灌溉面积 3.525 万亩。水库校核洪水位 401.70m，设计洪水位 400.90m，正常蓄水位 398.91m，最低工作水位385.84m。南彭水库枢纽工程由大坝、溢洪道及左、右岸取水建筑物组成。是一座以灌溉、防洪为主，兼有场镇供水、旅游和养殖等综合效益的中型水库。 受四川汶川“5.12”特大地震影响，南彭水库大坝下游马道（右侧，见大范围散浸现象，其中有三处渗水呈股状流出，坝体渗透系数偏大，坝体浸润渗漏较严重。此外，地震造成左右坝肩坝体与坝基接触带散渗。 根
10、据坝体渗漏较严重的情况，除险加固设计拟对坝体进行充填灌浆。充填灌浆范围为沿着坝轴线全坝段，灌浆轴线长 167.75m。在坝顶布置 2排灌浆孔，排距 1.5m，孔距 2.0m，呈梅花形交错布置；灌浆孔分二序孔施工，灌浆孔伸入坝基基岩以下 1.0m。灌浆材料为水泥粘土浆，水泥占干料总重的 15%左右，水与干料重量比为 2：1。每孔灌完后拔出注浆管，向孔内注满容重大于 1.5g/cm 的粘土稠浆，直至浆面升至坝顶不再下降为止。灌浆厚度不小于 1.0 米（即相邻两孔灌浆搭接厚度不小于 1.0 米） ，灌浆时应先灌河床段，后灌左右坝肩段。充填灌浆钻孔总进尺为 2978m，灌浆总长度为 3160m。 6针
11、对坝基和左右坝端渗漏的情况，拟采取帷幕灌浆防渗。帷幕灌浆沿坝轴线两端（桩号坝横 0+025.000 和坝横 0+127.750）布置一排，两端向岸坡延伸，灌浆轴线全长 135.01m。帷幕灌浆以相对隔水层（q5Lu）作为防渗标准，大坝灌浆深度进入相对隔水层 5m。帷幕灌浆采用单排进行灌浆，孔距 2.0m，帷幕灌浆施工顺序：先施工一序孔，再施工二序孔，最后施工三序孔。帷幕灌浆厚度不小于 1.0m（即相邻两孔灌浆搭接厚度不小于 1.0 米） 。灌浆采用硅酸盐大坝水泥，灌浆后要求坝基透水率q5Lu。帷幕灌浆钻孔总进尺为 668m，灌浆总长度为 3521m。 目前，南彭水库灌浆已经结束，通过灌浆于坝轴
12、线形成连续的浆脉，同时封堵了左右坝肩坝体与坝基接触带的渗漏通道，对提高坝体及坝基的防渗性能起到较好的作用，达到了水库震后修复的目的。 6 小结 灌浆法在土坝坝体除险加固中具有投资小、见效快、设备和技术简单、操作方便等优点，已经被广泛的运用。大量实践证实，灌浆法是目前最有效的裂缝修补处理方法。但在具体操作中应注意施工工艺，保证灌浆的质量，才能达到预期的效果。 参考文献： 1王艳梅，李俊.赤峰市“8?16”地震对震区水利工程的危害及应急措施 2孙又欣.汶川地震造成我省水利工程新隐患 3高建国.中国因地震造成的水库险情及其防治对策 4张景修.坝基防渗与灌浆技术 75麦家煊.水工建筑物 6马吉明，郑双凌.震灾受损水利工程案例及修复技术简述
