劈裂灌浆技术在小型水库土坝加固中的应用。
1.基本信息
天地水库位于永定县培丰镇上河村北部，富溪支流上游，距天农水库下游约7km。它是一座重要的小型水库，主要用于灌溉和防洪。水库坝址以上集雨面积5.8km2，水库正常蓄水位601.80m，相应库容84万m3。
水库枢纽工程由主坝、溢洪道、输水涵洞、坝后电站等建筑物组成。大坝为均质土坝，坝高26.0米，坝顶长152.50米..坝体填筑为粗颗粒残坡积土:砾砂约占40%，粘土占15%。基岩为强风化应时砂岩，裂隙发育，大部分大于允许开度。大坝在设计和施工时，没有混凝土底板，直接在裂缝发育的基岩上填土。此外，填土松散，干密度为1.42 ~ 1.46g/cm3。水库蓄水后，大坝背坡出现大面积松散浸水，坝基接触带被冲刷。因此，在水库运行期间，水位一直受到控制，这阻碍了正常蓄水。论文参考网。
2.防渗加固设计
大坝的特点是矮、短、松，坝体和接触带已被渗流破坏严重。针对以上特点，比较了以下设计方案。
2.1劈裂灌浆防渗技术:劈裂灌浆，在坝轴线附近布置两排灌浆孔，排距1.5m，孔呈梅花形布置，分两个序列施工。孔距:河道段4m，岸坡段2.5m。孔深为基岩0.5m，灌浆孔口压力为0 ~ 0.5 MPa，帷幕厚度平均为50 ~ 200 mm(累计)，坝顶累计厚度不小于30 mm..主排水孔沿坝轴线布置，建立连续的防渗帷幕；辅助排孔沿着主排孔的上游布置。坝体的渗透稳定和变形稳定是通过压力泥浆的劈裂、挤压、渗透、充填和湿化固结来解决的。工期90天，概算28万元。
优点:设备简单，工期短，成本低，质量稳定可靠。
缺点是:技术要求高，需要专业队伍施工。
2.2混凝土防渗墙:沿坝轴线布置，墙厚40cm，工期1.20天，概算88万元。论文参考网。
优点:质量稳定可靠。
缺点:造价高，工期长，设备庞大，调配费用高，工程量小，施工队难以接受。
2.3高压旋喷桩(旋喷桩):钻孔桩间距1.0m，桩径0.7m，桩间高压旋喷桩，概算11.2万元。
优点是:质量稳定可靠，易于动员当地施工队伍。
缺点是:成本高，建设周期长。
方案1劈裂灌浆(1):大坝加固设计采用的方案。通过对大坝变形破坏机理的耦合分析，这是几个技术方案中的最优方案。因为劈裂灌浆可以通过灌浆压力p=△p+r'h '来补充主应力不足的土体。式中△p为灌浆管顶部孔口压力，单位为kg/cm2；；R'h ':指灌浆管口至坝体的一定高的泥柱压力kg/cm2。p灌浆过程中，对坝体的劈裂和两侧土体的压缩、充填、渗流及应力调整起着重要作用。随着灌浆次数的增加，灌浆压力P多次对浆脉两侧土体产生上述作用，同时多次停灌后坝土回弹压缩浆体，促进浆脉排水固结硬化。劈裂灌浆过程是坝体不同应力场中应力调整和应力重分布的过程。论文参考网。
综合以上分析，本方案最大的优点是解决了大坝遇到的渗透稳定和变形稳定问题，恢复了大坝的渗透稳定和变形稳定；成本便宜；质量稳定可靠。
3.灌浆施工
3.1施工措施:
针对大坝，在灌浆技术上采取了以下措施:大坝施工期间和建成后，发生了大量的沉降和变形，使坝顶和岸坡坝下相当深度的土体区域处于沿坝轴线的纵向拉伸区(3)，小主应力面垂直于坝轴线。通过密集布孔和增加灌浆压力，可以将小主应力面调整到90度，这一过程只有在第三次复灌后才能完成。在岸坡小于5m的坝段，沿纵向的小主应力面不明显，施工中掌握了以下原则:
3.1.1密孔:两排梅花孔，最终孔距2.5；
3.1.2增加钻孔深度:从坝顶穿过坝体进入基岩0.5m
3.1.3浆液先稀后稠:在应力调整阶段浇筑稀浆液，比重1.3g/cm3，帷幕施工阶段比重大于1.4g/cm3；
3.1.4尽可能增加灌浆压力；
3.1.5增加复灌次数，不少于6次；延长灌浆时间，间隔时间不得少于3天。
3.2施工控制:
为提高灌浆效果，确保灌浆施工期间坝体的稳定性，对工艺和施工技术指标实施以下控制:
3.2.1每次灌浆前后，坝坡上任意测点的水平位移不得超过2cm，坝体开始回弹后，允许下次回填；
3.2.2应力调整阶段泥浆比重为1.3 ~ 1.4 g/cm3，防渗帷幕施工阶段为1.4 ~ 1.5g/cm3；
3.2.3采用孔底灌浆技术，尽可能延缓坝顶的劈裂。一般来说，在第二次补给之前，坝顶是不允许劈裂的。坝顶裂缝宽度一次不大于2.0cm，停灌后坝体开始回弹，再灌前；
3.2.4灌浆压力(灌浆管口压力):开启压力不限，操作压力维持在零压力左右。出现负压时，泥浆比重可提高到1.4 g/cm3以上；
3.2.5每次充值间隔3-5天；
3.2.6一次灌浆量:第一次0.5 ~ 1.0 m3/m/次，第二次约1.0 m3/m/次。总灌浆量应满足设计泥脉厚度要求——平均设计厚度约为0.20米(泥脉干容重为1.6克/立方厘米，以注入土总量计)；
3.2.7最终灌浆标准:坝顶不再出现横向和斜向裂缝，零压保持5天后灌浆管口不再出现负压，泥脉厚度达到设计值；
3.2.8封孔:坝顶纵向裂缝与泥脉相连，泥浆脱水后下沉0.3m，硬化后用干土填实；
4.灌浆效果分析(4)
由于大坝在1957和1977两次修建和抬高，大坝结构具有一定的特殊性，导致坝体应力场复杂，灌浆难度很大。应力调整阶段增加，注浆量和注浆时限远超设计。由于溢洪道右墙外填筑松散，大坝两端山体陡峭，在靠近溢洪道的坝体侧面和左右岸坡出现大量集中漏浆点。灌浆完成后，上述现象全部消失，坝体稳定性得到保证。
4.1渗流变化分析
该水库土坝劈裂灌浆历时90天，投入粘土620m3。根据泥脉固结硬化后的干容重，每条主泥脉的平均厚度为16.7cm，通过灌浆后土坝的开挖验证，发现坝体内泥脉的分布为坝顶以下3m内全部细泥脉平行于坝轴线，以下有1 ~ 2条主泥脉。 在1/2高度处厚度约为30cm，泥脉渗透系数为k = i× 10-7 cm/s，泥脉出现后，坝土渗透比降大大降低，坝体渗透比降由灌浆前的0.07提高到灌浆后的0.22。 坝后沼泽和明流已消失，浸润线逸出点落在河床高程以下，地表渗流为零。灌浆期间，坝前有12个灌浆点，坝后有18个灌浆点。灌浆点与水库高水位时分散的浸泡点基本相同。说明沿坝轴线已劈裂的连续闭合的泥浆墙帷幕已与渗漏通道连通，渗漏通道已被泥浆堵塞。由于在水库高水位时，泥柱的压力大于水柱的压力，在原渗漏通道和一些坝土松散、防渗梯度很低的土区，泥柱压力产生的防渗梯度远大于最高水位时产生的水力梯度。理论分析和今年灌浆后的高水位试验证明，劈裂灌浆形成的泥浆墙渗透帷幕和泥浆对浆脉两侧坝土的挤压、渗透和充填，保证了土坝的渗透稳定。
更多工程/服务/采购招标信息，提高中标率，可点击官网客服底部免费咨询:/#/？source=bdzd