基岩灌浆技术在坝基大流量渗漏封堵工程中的应用

基岩灌浆技术在坝基大流量渗漏封堵工程中的应用
程金明 王建设 王功选 董风军

　　岸堤水库位于山东省蒙阴县沂河支流东汶河与梓河交汇处，控制流域面积1690ｋｍ2，总库容7.49亿ｍ3，最大坝高29.8ｍ，是一座防洪、灌溉、发电、养鱼综合利用的大型水库，由大坝、溢洪道、放水洞和发电站组成。大坝呈东北～西南走向，北接水塘崮，南接重山，全长1665ｍ。

　　岸堤水库坝址区复杂的地质条件，特别是右岸重山山脚部位及河床段岩溶裂隙发育，漏水现象极为严重，当库水位达到175.6ｍ高程（库底高程152.0ｍ），坝后明流总渗漏量经量水堰测得1.12ｍ3/ｓ，且坝后大面积出现冒泡、泛砂现象，下游河床覆盖层出现严重的渗透变形。为保证大坝安全，防止坝基及覆盖层渗透变形破坏，相继采取了下游坝脚处堆石盖重、下游河床覆盖层打减压井、打基岩排水孔、右坝端下游坡做贴坡反滤排水、右坝端重山山脚部位厚层硅质灰岩中打排水平洞等5项工程措施，一定程度上减轻了坝基及下游覆盖层的渗透变形，但未从根本上解决大坝安全问题，且随着时间的推移，溶沟溶槽中的充填物不断被带出，渗漏量逐年增大。经方案试验比较，决定采用基岩帷幕灌浆技术封堵漏水通道，从根本上处理坝址区渗漏变形。

　1．基岩灌浆设计与施工

　　考虑到岸堤水库的渗漏现状，设计两排帷幕灌浆孔，分两期施工，排距1.5ｍ，梅花状布孔，每排孔均采用四序灌浆法，间距1.5ｍ，孔深达到相对不透水层。

　　灌浆所用主要机械为ＴＪ100－1型百米钻机及泥浆搅拌机。施工过程包括：设置沿黏土心墙中心线的基准线、钻机定位、坝体段钻孔、下护壁套管、岩石段钻孔、洗孔、压水试验、灌浆、封孔、检测等程序。灌浆采用自上而下分段灌浆法，每段5～6ｍ，孔口压力为0.3ＭＰａ，依据压水实验值，确定浆液起始浓度，单位吸水率大，浆液起始浓度高。反之，调低浆液起始浓度，对单位吸水率过大，纯水泥浆不能满足要求时，可采用灌水泥砂浆、减压限流或间歇灌浆等措施，直至满足技术要求，即孔口压力为0.3ＭＰａ，吸浆量小于0.4Ｌ/min并延续60min。

　2．岩溶裂隙大流量渗漏的灌浆处理

　　大坝右坝端重山山脚存在大溶槽溶沟集中漏水通道，渗漏量接近0.50ｍ3/ｓ；河床段基岩节理裂隙发育，随着充填物被渗漏水流带出，逐渐发育成溶沟、溶槽。采用一般灌浆方法施工，浆液被水流冲走，已不能有效地封堵漏水通道，施工中试验采取水泥浆掺加水玻璃、速凝剂加快浆液凝结和间歇灌浆等工艺，均告失败。经理论分析，结合无数次现场试验，最后决定采用水泥浆冲砂及清水冲填级配料施工工艺封堵大流量渗漏的岩溶裂隙，取得良好的灌浆效果。

　　（1）水泥浆冲砂灌浆

　　水泥灌浆防渗堵漏的原理，是浆液凭借灌浆压力沿岩石可灌的空隙、裂缝、洞穴延伸充填，挤压密实，形成凝结体。当浆液在较大漏水通道中流动时，随着距离的延伸，灌浆压力逐渐减小，受到摩擦阻力渐增，流动速度减慢，进而浆液沉淀、推移及沉积堵塞。若渗水流量大、流速大到足以冲走浆液最大颗粒的情况时，就不会产生颗粒沉淀堵塞作用，即“灌不住”。水泥冲砂灌浆，即利用砂粒在漏水通道中流动时产生的沉淀，增大摩擦力，减小水流速度，同时又充分利用水泥浆液的速凝作用，加快砂粒沉积，堵塞漏水通道，达到灌浆堵漏的目的。