用粘土灌浆处理土坝与涵管交界面集中渗漏的研究

维普资讯 http://www.cqvip.com 第ｌ３卷第５期　２００７年５月　水利科技与经济　Ｗａｔｅｒ　Ｃｏｎｓｅｒｖａｎｃｙ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ａｎｄ　Ｅｃｏｎｏｍｙ　Ｖ０１．１３　Ｎｏ．５　Ｍａｙ．．２００７　用粘土灌浆处理土坝与涵管交界面集中渗漏的研究　狄娟　，牟金玲　，常立峰　（１．黑河市爱辉区水务局，黑龙江黑河１￣３００；２，黑龙江省水利水电勘测设计研究院，哈尔滨１５００８０）　［摘要］阐述了坝基涵管破坏、渗漏原因及处理方法、粘土灌浆设计与施工措施。经方案比较采　用粘土灌浆来封闭涵管与土坝交界面中的溶洞和裂缝，本方案确保了坝体与涵管交界面紧密　结合，阻止集中渗流和接触面的冲刷，确保了大坝安全运行。　［关键词］集中渗透；处理方案；灌浆设备；粘土灌浆；灌浆效果　［中图分类号］ＴＶ５　［文献标识码］Ｂ　［文章编号］１００６—７１７５（２００７）０５—０３４２－０１　埋设在水库坝下的输水工程，常因地质条件不好或因　１．２处理方案的选定　混凝土施工质量问题，产生空洞裂缝较多，使涵管外界与　根据涵管出现的问题，曾采用环氧树脂补强，但因该　土坝之间形成渗水通道。这些问题轻则使工程不能正常运　涵管漏水地方甚多，管径又小，施工操作不便，环氧材料不　用，重则危及大坝安全。以往处理时，多以挖出旧管，重新　易粘结，虽然堵住了一些明显漏洞，但１９７４年蓄水后，涵　修建输水涵管。但是这样施工工程量大、工期长、费用多。　管内仍然多处漏水，并发现有新的漏水带泥点出现，这说　针对石头人水库工期紧迫情况，对土坝与输水涵管接触面　明险情还在恶化，若不及时采取更有效的措施，时间长了，　的集中渗流问题，采用粘土灌浆办法处理，取得了明显效　土坝与涵管交界面必然产生更加严重的冲蚀，甚至淘空导　果，有效地控制了集中渗流危害，节省了修复工程量和投　致坝体坍塌，造成溃坝事故。在查清和分析了涵管出现问　资，保证了枢纽工程的安全。为小型水利水电工程类似的　题原因之后，拟定了“挖出旧管，重新修建输水涵管。重新　质量事故，提供了可行的处理方法。　回填”和“粘土灌浆”两种处理方案。　１　输水涵管破坏的原因及处理方案　经方案比较，决定采用粘土灌浆来封闭涵管与土坝交　的选定　界面中的溶洞和裂缝，只要能确保坝体与涵管表面紧密结　合，完全可以防止集中渗流和接触面的冲刷。　１．１　输水涵管破坏的原因　石头人水库是１９６１年冬季动工兴建的小型水库，　２粘土灌浆设计与施工　１９６２年基本完成。主坝为粘土心墙坝，坝高１０．０　ｍ，兴利　库容为６０×１０４ｍ，。输水涵管管径为１，０　ｍ，壁厚为０．４　ｍ　２．１灌浆孔布置　现浇钢筋混凝土圆管，涵管基础置于坝基变质砂岩及强化　经实地测量，证实了挟泥水流溢出点和涵管管身断裂　风化花岗闪长岩交接带。由于涵管坐落在变形模量差异较　位置均位于大坝心墙中心线上游。由于靠近上游部位坝体　大的两种岩体上，产生了不均匀沉陷，致使管身断裂。坝体　浸润线较高，因此只有在上游面布孔灌浆，才能使浆液有　渗水通过裂缝流进管内，渗径缩短，在土坝与管壁交界面　效地充填管壁与土坝交界面的孔隙，起到防渗作用。再者，　形成了集中渗流，造成接触冲刷，截水环也丧失了拦阻水　根据管道纵坡方向和重力原理，灌浆孔也宜自下向上游布　流增加渗径的作用。水流挟带着泥土顺管道薄弱环节（如　置，并按此顺序进行施工，先封闭下游渗流通道，堵塞以后　孔洞、裂缝、露筋等）流入管内，并随管内水流排出坝外。　各孔所灌浆液流出坝外，其灌注质量也得到保证。按上述　１９７０年春季开闸放水，发现管内有浑水流出，以后每次放　原理，以现有灌浆设备影响半径为依据，选取孔距３～４　ｍ　水，均有此种现象，且浑浊度越来越大，泥水流程越来越　向上游沿管顶和管侧布孔。　长。１９７３年汛期末，进管检查发现漏水带泥１０余处（严重７　２．２　灌浆压力控制　处），孔洞３余处，严重漏筋１处，横向裂缝２处（最大缝宽６　压力大小是灌浆成败的关键。压力过大，可导致坝体　ｍｍ）共计１５余处，总渗漏水量０．０８　ｍ３，ｓ，涵管破坏极为严　劈裂，人为造成裂缝，压力过小，则浆液难以灌进小裂缝，　重，工程处理势在必行。　起不了填充作用。采用以填补管壁与坝体孔隙为主的低压　（下转第３４４页）　［收稿日期］２００７—０３—２６　［作者简介］狄娟（１９６９一），女，黑龙江黑河人，工程师；牟金玲（１９６８一），女，黑龙江黑河人，工程师；常立峰（１９７４一），男，黑龙江绥化人，　工程师．　．３４２　．　维普资讯 http://www.cqvip.com 第１３卷第５期　２００７年５月　水利科技与经济　Ｗａｔｅｒ　Ｃｏｎｓｅｒｖａｎｃｙ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ａｎｄ　Ｅｃｏｎｏｍｙ　Ｖ０１．１３　Ｎｏ．５　Ｍａｙ，２００７　下流有水文站，且流量系列在１０　ａ以上。　（３）穿带，在拦河坝的背水坡穿３条带，用钢筋笼装块　２．４河床宽度计算　比降大含泥沙多的河道上修筑的拦河坝，应该满足河　床稳定宽度的要求，该宽度可作为拦河坝的长度控制，按　下式计算为　０５　石和碎石，在坝后开口为１．５　ｍ，底宽为ｌ　ｍ，深ｌ　ｍ的沟，　把钢筋笼下在里面。再放上碎石和块石，这样横向穿３条　带，就会使拦河坝稳固。　３．２滑坡和冲刷　拦河坝下游发生冲刷现象的原因是多方面的：　（１）有设计不当造成的。　Ｂ＝Ａ　ｉ　’‘　式中Ｑ为造床流量，ｍ３／ｓ；ｉ为河床比降；Ａ为系数。　系数Ａ的选用范围见表ｌ。　（２）由于施工和运用管理不善造成的。　（３）上游产生淤积使水头抬高，加大水流落差，也可使　囊１　系纛Ａ帕垃用范一　海漫冲毁，导致堆石坝的毁坏。因此，要保证堆石坝的安　全，防治河床的冲刷，一般采取两方面的措施：①消能，消　能就是要在坝后延长海漫或进行挑流处理；②修建一块石　棱形体，在坝脚用块石碎石和砂子修一顶宽１　ｍ、底宽ｌ　ｍ，　在里面填２０　ｃｍ砂、２０　ｃｍ碎石、６０　ｃｍ块石。从而使坝脚　稳定，防止冲刷和滑坡。　２．５进水闸底高程与坝顶高程的校核　３＿３　河改道　进水闸底的高程是由灌区的规划确定，一般进水闸的　河改道的主要原因是上游行洪断面狭窄，使洪水在石　设计水位与坝顶高程相平，如果灌区引水流量小于河道枯　坝上产生壅高，造成水位上涨，再加之河两岸高程不够，造　水流量，坝顶高程应为设计水位减去溢流水深。如果拦河　成漫滩，之后从河岸的薄弱环节拉沟，绕过拦河坝，从拦河　坝下游坝坡很缓时，跌差又较大，可采用消能的计算方法，　坝的两侧流过，这种现象的治理措施：①加高河岸高程，并　当下游坝坡较缓，跌差又小，可用溢流坝的消能计算方法　来确定消力池的尺寸。　做好护坡和护岸，特别是坝头要护好；②测算稳定河床宽　３对拦河坝存在的几种情况的处理　度，把拦河坝加长，以保证泄洪断面。　３．４滚坝和冻胀　措施　滚坝的原因就是坝顶的块石不稳定，解决的办法是用　３．１对渗漏的处理　钢筋笼将坝顶块石固定，钢筋笼最好穿带。　（１）在渠首堆石坝底部铺防渗布，从堆石坝的迎水面　冻胀的处理办法是多上一些砂子，减小冻胀系数，结　开始，前端埋入堆石坝前的泥土里，在坝体的前端挖一条　合钢筋笼，控制块石的凸起。　一尺深的齿槽，将防渗布的前端埋入，展开后铺到坝下。　（２）在堆石坝的前面投放一种铺在水下的细粉砂，这　【参考文献】　种细粉砂，可起反滤层作用，从而保证堆石坝的安全。　［１］ＳＬ３３９—２００６，水库水文泥沙观测规范［ｓ］．　（上接第３４２页）　灌浆，故先让其自流，然后再施加０．５～１．２　ｋｇ／ｃｍ的压力，　由土料场运来粘土，先经人工用木锤锤成粉末状，用　使之灌注更加密实。　１０　ｍｍ×１０ｍｍ铁丝筛筛分一次，再经人工第二次锤粉，过　２－３　灌浆设备及布置　５　ｍｍｘ　５　ｍｉｌｌ筛分一次，秤重按一定水土比倒入泥浆拌和　（１）钻孔灌浆设备：采用ＫＤ１００型钻机作为灌浆钻孔　机捣拌，历时５Ｏ一８０　ｓ（视浆液拌合状况而定），将浆液倒入　机械，ＨＢ６—３型灰浆泵及ＪＡ－０．５／７型空气压缩机为灌浆　蓄浆池过滤，经灰浆泵对已钻好的钻孔灌浆。　机械，另配同类型泥浆拌和机及　５０　ｍｍ输浆橡皮胶管　在灌浆之前，先处理好管内明显隐患，使灌进泥浆不　若干米。　至流出。开始用水土比２：ｌ稀浆初灌，待吃浆速度减缓后，　（２）其它设备：自制小木锤ｌＯ把，１０ｍｍ×１０ｍｍ和　５　ｍｍ×５ｍｍ铁丝筛各一支，自砌５　ｍ　水池和２　ｍ　蓄浆池　改用１．２：ｌ稠浆终灌。因为稀浆流动性强，可灌性好，扩散　一个，平口扒和四齿扒各４把。　范围大，能先填充较小孔隙及裂缝；而稠浆对一些较大的　（３）布置：钻孔设备随布孔位置而移动，每一钻孔处修　孔洞能灌得更密实。但也要随时注意各钻孔情况，适当调　一工作平台，以利钻机安放和操作，灌浆设备布置在坝顶。　整浆液水土比值。　２．４　浆液浓度配制及施工　［参考文献］　根据施工现场土料，选取粘粒多，粗粒少的黄粘土作原　料，其级配是粒径＜０．００５ｍｍ占４５％，粒径０．００５　０．０５ｍｍ　［１］陈锡源．放水涵管水中灌浆封堵加固处理方法［Ｊ］．水　占３２％，粒径０．０５—２ｍｍ占２１．５％，有机质含量≤１．５％。　利科技与经济，２００５，ｌ　１（１）：４８—４９．　．。３４４．。