劈裂灌浆技术在普宁三坑水库除险加固中的应用

劈裂灌浆技术在普宁三坑水库除险加固中的应用
张木建

　　广东普宁市练江支流白马溪上游的三坑溪上，建有两座梯级开发水库，称为三坑水库上、下库，发挥着防洪、灌溉、发电、城镇供水等综合效益。两座水库如同顶在潮汕平原头上的两盆水，身系平原城乡人民群众生命财产的安危，除险加固至关重要。尤其屡现险情的三坑上库大坝，采取劈裂灌浆施工工艺进行除险加固，消除了隐患，确保了安澜。

　　三坑水库建成于1959年，土坝坝高29.5ｍ，坝长550ｍ，集水面积38ｋｍ2，库容962万ｍ3，灌溉农田1587ｈｍ2，并作为县城流沙的供水水源，兼有发电效益。随后，按照千年一遇的标准完善配套设施、加固大坝并完成加高土坝3ｍ，使库容增至1468万ｍ3，效益更加显著。

　　然而，由于水库所处的大南山区，是省内四大暴雨区之一，洪患无常，水库未能发挥更大的拦蓄洪水作用。于是，1980年在水库上游库尾建成１座总库容1650万ｍ3的调节水库，集水面积24.8ｋｍ2，大大减轻下库的防洪压力。该库土坝最大坝高55ｍ，成为全县水库坝高之首，坝长280ｍ。这座水库的主要功能是蓄洪治涝，错开三坑水库洪峰发电，尾水归入下库，使水资源得到充分综合开发利用，补充了城镇供水水源。

　　上库大坝建成后，出现严重的渗漏和管涌病害，使上、下两库安全同时受到威胁。为了确保安全，一方面限制上库蓄水量，一方面采取勘察和物理勘探的手段查明隐患，并对大坝进行3次充填灌浆除险加固处理。但是，这些除险加固措施，未能解除大坝存在的隐患，险情依然存在。对这样一座带病运转、未能发挥最大蓄水功能的水库，经省水行政主管部门专家组鉴定，列入重点除险加固的病险工程基建项目。

　　针对充填式灌浆未能消除隐患的实际，施工设计采取省内深圳水库、云浮朝阳水库行之有效的劈裂灌浆施工工艺，并采用了一套能在施工过程中进行灌浆质量自动化监控的系统，对灌浆施工实行科学管理。

　　由于劈裂式灌浆在省内多在重点中型水库的除险加固中运用，收到良好效果，成为处理土坝坝体隐患的一项经济有效的新技术。通过实践总结出来的经验，劈裂式灌浆对解决以下六种隐患有较明显效果：坝体碾压不实，密实度普遍较差的松堆土坝；坝体内有渗漏通道，软弱层，坝体浸润线过高，坝坡发生湿润区或“牛皮胀”或渗透破坏（管涌、流土）现象；坝体由于不均匀沉陷而产生的裂缝（不包括滑坡裂缝）；分期施工的土坝，分层和接头有软弱带和透水层；坝体和其他建筑物（如放水涵管、闸墙等）接合不好，存在空隙和接触冲刷；坝体内存在生物洞穴和腐烂树根等隐患。对照三坑上库大坝的实际，和这些总结出来的现象有许多相同之处。而质量自动化监测系统，对施工过程中进行定时、定量化监测，从而保证了对工程质量的有效监督。它不仅能将灌浆施工由经验管理及施工完成后质量检测监督，转变为科学化的定量管理和实时的质量检测监督，而且能对灌浆孔口压力、浆液浓度、灌浆流量、灌浆量和时间等参数进行实时的现场监测、记录。该监测系统对采集的灌浆工作状态数据，能建立一套分析数学模型的数据图表程序，对所得数据进行分析处理，并能及时对灌浆过程进行灌浆压力、灌浆量、灌浆时间与成墙面积、灌浆时间控制与成墙效率等这些重要指标的考核，从而实现对灌浆过程的指导和监督，并自动生成逐孔灌浆过程的４种监测报表：灌浆深度～灌浆量，时间～灌浆量，孔口压力～灌浆深度，灌浆历时～浆液浓度。这样，便能及时掌握整个灌浆施工过程的各种情况。