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劈裂式灌浆技术在中小型水库除险加固工程中的应用
文章通过对劈裂式灌浆机理的'分析,针对各类坝型的特点,从施工方法、灌浆工艺、灌浆参数等方面分别分析了劈裂式灌浆技术在粘土心墙坝、均质风化料坝、砂土坝、石碴坝等坝型中的应用及高水位条件下的灌浆效果,得出结论:劈裂式灌浆技术通过改良施工工艺和浆液比重,可加快施工进度,提高浆脉厚度至20～30cm,具有较高的应用价值.
作 者：周鹏敏 ZHOU Peng-min 作者单位：云南省玉溪市水利水电局机械施工大队,玉溪,653100 刊 名：水文地质工程地质 ISTIC PKU英文刊名：HYDROGEOLOGY AND ENGINEERING GEOLOGY 年，卷(期)： 34(4) 分类号：P634.8 U213.1 关键词：劈裂式灌浆 均质土坝 粘土心墙坝 注水试验 质量评价浅谈防渗灌浆在小水库除险加固中的应用的论文
1 工程概况
老虎冲水库位于淮河流域出山店河支流上，在河南省桐柏县城东的月河镇， 属淮河流域。该水库于1956 年2 月动工兴建，1957 年11月竣工。坝址以上控制流域面积2km2，干流长2.9km，平均比降0.045，水文分区为Ⅰ区。水库上游属浅山丘陵区，流域内植被较好。水库大坝为均质土坝，现状坝顶长120m，最大坝高8.1m，坝顶宽2.9m，路面不平，无路沿石及防浪墙。老虎冲水库工程等别为V 等，主要建筑物级别为5 级， 水库原设计防洪标准为20 年一遇设计，200 年一遇校核，校核洪水位133.94m(黄海高程系)，相应库容36.62 万m3;设计洪水位133.43m，相应库容28.01 万m3;兴利水位131.48m，兴利库容15 万m3。
2 坝体渗漏问题情况说明
老虎冲水库河槽部位大坝0+030～0+075 段存在坝体渗漏及接触渗漏，高水位时渗水呈明流，渗漏量大。
3 大坝坝体防渗方案比较
大坝防渗是本次老虎冲水库除险加固的一个关键点， 根据坝体、坝基岩土和水库运行中出现的问题，大坝防渗控制应采用垂直防渗措施。设计采用坝体充填灌浆、坝体高喷防渗强与水泥搅拌桩三种方案进行综合比较，择优选用。
3.1 坝体充填灌浆
结合大坝整治工程，对大坝进行充填灌浆处理，并将充填灌浆向下深入基岩1.0m，以加固坝体，截断接触渗漏，减小坝体坝基渗流量。灌浆范围为大坝桩号0+030～0+075，灌浆段长40m。灌浆孔双排布置， 上下游灌浆孔分别布置在新坝轴线上、下游0.75m 处， 排距1.5m， 单排孔距1.5m， 共78 孔。灌浆顶部高程设计为坝基面以上4.0m，最高到风化砂开挖高程,底部至坝基面以下1.0m。充填灌浆采用2:8 水泥粘土浆,水泥采用42.5# 水泥。
3.2 坝体高喷防渗墙
根据箭杆冲水库工程实际，高压旋喷采用三管法比较经济，工效高，单排孔高喷形成的桩墙厚度可满足防渗要求。高喷灌浆施工工艺参数初步设计如下：
灌浆压力：水压25.0～30.0MPa，气压0.7～0.8MPa，浆压0.2～0.3MPa。
灌浆流量：水量75～80L/min，气量1.0～1.2m/min，浆量60～80L/min。
旋转速度10r/min，提升速度10cm/min，喷嘴直径8mm。
灌浆材料采用42.5 普通硅酸盐水泥粘土浆，水泥与粘土质量比为1:1。
设计沿新坝轴线布置一排高喷灌浆孔，间距0.8m，灌浆范围为大坝桩号0+030～0+075，灌浆坝段长40m，共78 孔。高喷墙顶部坝基面以上4.0m，底部至坝基岩面。
3.3 水泥搅拌桩防渗墙
结合坝顶风化砂防渗处理，设计采用水泥搅拌桩截断接触渗漏及坝体渗漏， 以加固坝体。水泥搅拌桩防渗墙设计范围为大坝桩号0+000～0+120，搅拌桩顶部高程设计为133.62m，桩号0+000～0+030 段底部高程为风化砂下1.0m， 桩号0+030～0+075 段底部高程为坝基面下1.0m，桩号0+075～0+120 段底部高程为强风化基岩面。
水泥搅拌桩初始设计水灰比为2:1，施工前先做先导孔试验，结合工程地质条件，机械设备和现场试桩具体情况，确定施工采用工艺参数及水泥掺入比。
根据水泥土搅拌桩防渗墙和先导孔试验经验， 结合工程地质条件，机械设备和现场试桩具体情况，确定施工采用工艺参数及水泥掺入比。初步设计建议值如下：
①桩径5000mm，桩心距320mm(最佳搭接墙厚383mm);
②钻进及提升速度V=0.288～1.96m/min;
③输浆压力：P=0.25～0.3MPa;输浆管压力P=0.2～0.25MPa;
④注浆量：30～65L/min;
⑤水泥掺入比：16%;水泥掺量43kg/m3;
⑥水灰比：0.5～0.55;
⑦钻头直径500mm;
⑧桩体渗透系数<1×10-5cm/s。
3.4 三种方案比较
方案一采用坝体充填灌浆，具有可灌性好、机动灵活、投资少、施工方便等优点，但施工速度慢，工程耐久性查。方案二采用高压旋喷防渗墙，截渗处理比较彻底，但造价高，施工机械、电力要求高，且各旋喷柱体间连接质量不可靠。方案三采用水泥土搅拌桩防渗墙，施工工期短、造价低廉、实用可靠，对本工程可同时解决风化砂防渗问题。经综合比较，本次箭杆冲水库除险加固采用方案三，即水泥搅拌桩防渗墙方案进行大坝防渗处理。
4 大坝防渗设计
通过方案比较，坝体防渗加固采用水泥搅拌桩防渗墙设计，具体设计参数参上节。
质量检验主要采取两种方法：(1)钻芯取样。从开挖外露的桩体中凿取试块或采用岩芯钻孔取样，钻孔直径不宜小于108mm，直接测定桩身强度，观察搅拌均匀程度，并做压水试验，测量桩体渗透系数。(2)开挖检验。在工程桩养护到一定龄期时，选取一定数量的桩体进行开挖，直接检验桩体外观质量、搭接质量及整体性、致密性等。
4.1 加固后大坝结构计算分析
根据箭杆冲水库地质勘探报告，大坝坝体座落于下元古界角闪片岩。结合坝坡整修加固，整修后大坝上游坡度为1:2.2，下游坡度分别为1:2.0、1:2.5，。这里主要针对加固后的大坝，在渗流计算的基础上，进行坝坡稳定复核验算。
在渗流与稳定分析中，计算参数的选取直接关系到计算结果的准确性。渗透允许坡降允许值由《碾压式土石坝设计规范》SL274- 中的公式求得。
利用地质报告中提供的`的坝体、坝基土物理参数，根据上两式，可求得坝体填土允许渗透坡降为0.53，坝基土允许渗透坡降为0.52。
4.2 大坝渗流分析
取主河槽部位桩号0+060 断面为典型断面，采用北京理正软件设计研究所的渗流分析软件进行二维有限元计算分析。渗流计算时，该断面除险加固后上游坝坡为1：2.2, 下游坡度分别为1:2.0、1:2.5，坝顶宽3.4m，坝高8.2m，基岩为下元古界角闪片岩。大坝上下游及基岩均取1 倍坝高。
根据《小型水利水电工程碾压式土石坝设计导则》(SL189-96)，大坝渗流计算主要取以下两种情况：
工况I：正常工作条件，正常蓄水位131.48m 稳定渗流计算。
工况II：非常工作条件，校核洪水位133.94m 骤降至正常蓄水位131.48m 时非稳定渗流计算。
从计算结果看，坝体渗透坡降均小于允许值。
计算工况1 时取下游无水，坝坡溢出点高程127.69m，高于下游坝脚1.19m。
4.3 大坝结构稳定分析
根据《小型水利水电工程碾压式土石坝设计导则》(SL189-96)，采用北京理正软件设计研究院编制的《理正岩土系列软件――边坡稳定分析程序》，计算方法采用简化毕肖普条分法，浸润线数据采用大坝渗流分析计算结果。坝体填土、坝基土材料参数，均采用饱和固结快剪抗剪指标建议值。
根据《碾压式土石坝设计规范》(SL274―2001)的要求，并结合水库的运用情况，稳定分析计算工况为以下两种：
工况I：正常工况，正常蓄水位时形成稳定渗流期下游坝坡稳定;
工况II：非常工况，库水位降落期的上游坝坡稳定;
除险加固后大坝上下游坡在正常、非常工况下抗滑稳定均满足规范要求。工况I 的下游坝坡，在正常蓄水位稳定渗流期最小计算安全系数为1.31。工况II 的上游坝坡数，在水位降落期最小计算安全系数为1.24。
5 结束语
经多方案比较，本次箭杆冲水库除险加固工程采用水泥搅拌桩防渗墙方案进行大坝防渗处理，该方案安全可靠，合理可行，现已得到批复，工程正在建设中。目前，此项工程设计已在桐柏县同类水库除险加固工程中推广应用。
水库除险加固工程工作汇报
水库除险加固工程工作汇报市共有8座水库，小（一）型水库2座，小（二）型6座，这些水库大都建于上世纪70年代，设计和施工标准偏低，存在大坝渗漏、溢洪道破损、供水设施漏水等工程隐患，由于地方财力有限，水库一直带“病”运行，对一些明显险工隐患进行的小修小补，并不能从根本上解决问题，经鉴定全部是病险水库，除险加固工作量大，任务重。在省市主管部门的大力支持下，我市自开始实施病险水库除险加固，12月完成任务，并顺利通过竣工验收，工程合格率达到100%。除险加固工作中无质量、安全责任事故，未发生违规违纪问题，未发生投诉和上访事件。期间，省水利厅、市水利局多次指导检查，水库除险加固后取得了显着的经济效益和巨大的社会效益，基本实现了完成一处工程，保障一方安全，造福一方百姓的目标。
为了保证水库除险加固工程实施过程中的工程质量及工程效果，经市市委市政府批准，专门成立了市小水库除险加固工程建设管理处，负责具体组织我市小型水库除险加固工程建设实施工作。
第一、领导高度重视，组织发动有力。市委、市政府自始至终把水库除险加固作为一项战略性工作，列入重要议事日程，纳入经济社会发展总体规划，定期调度，并列入对乡镇、部门的年度工作目标考核，保证了工程的顺利开展。整个工程实行分级负责、上下联动，严格落实责任制。同时，加强部门协作，建立健全监督体系，各负其责，密切配合，共同搞好病险水库除险加固工程。通过明责任、严考核，实现了领导重视、部门配合、监管到位和技术负责的有效集中，形成了全社会关心支持水库除险加固的良好局面。
第二、狠抓前期准备工作。一是加强与设计人员的联系和交流，有效缩短了水库初步设计的编制周期；二是提前协调处理好地方矛盾，为项目尽早开工创造有利条件。
第二、规范管理，确保建设质量。建设中，坚持高起点规划、高标准施工、高质量建设，坚决杜绝“豆腐渣”工程。一是严格按照“五制”要求和基建程序建设。严格执行项目法人责任制、招标投标制、工程监理制、合同管理制和竣工验收制，建立健全了岗位责任制和各项管理制度，将任务、责任落到实处；严格执行招投标程序，并邀请纪检等部门全程参与招投标监督；二是强化工程监管，严格建设标准，全面实行项目法人负责、监理单位控制、施工单位保证和质监部门监督的质量保证体系，强化质量管理，严格责任追究。加大监督检查力度，对具体工程项目，全部实行技术人员分包责任制，从规划设计、施工建设到检查验收，都有明确分工，确保责任到人、管理到位。同时，强化激励约束措施，督促施工企业严格按合同规范施工，确保工程质量；三是加强学习，确保质量。对除险加固工程，我局先后将《江苏省小型水库除险加固工程质量监督实施办法》、《江苏省小型水库除险加固工程建设管理办法》等文件转发至各参建单位并定期组织学习，从制度上要求严格工程建设管理，保证了工程质量。
第四、严把工程验收关。首先所有在建水库各个主要分部或者重要隐蔽工程严格按照要求进行验收；其次，工程验收前，均委托第三方检测单位进行检测，检测合格后方组织验收。
为了确保工程顺利进行，市千方百计落实配套资金，且每年均列入年度部门预算。在资金的使用管理上，严格按照《重点小型病险水库除险加固项目基本建设财务管理知道意见》《基本建设财务管理规定》进行项目财务管理，单独建帐，单独核算，做到专人、专户、专帐、封闭运行，确保建设资金及时、足额到位和有效使用。
五、加强建后管理，确保发挥效益。如今，经加固后的8座水库均已投入运行使用，加固一新的水库呈现出一派欣欣向荣的水利美景，牢固的水库大坝，崭新的溢洪道、现代化的'水利设备、绿草茵茵的大坝护坡，还有荷塘、茶园、菜园，令人心旷神怡，水利旅游业正成为推动经济发展的新引擎。
经过整治，各个库区人民对水库产生了一种依恋。()为了保护水库水源，不再任意养殖糟踏水库，为提升水库水质，美化水库环境尽自己的一份力。
除险加固后的8座水库，在去年的抗旱保春播战役中，解决了全市近万亩耕地春耕插秧用水。当地群众激动的说：“困难时刻，是水库帮我们解了渴！”为加强除险加固后水库工程的管理，我市不断完善建后管理模式，明确管理责任，确保项目发挥综合效益，持久健康运行。一是加强政策引导。针对我市小型水库的现状，明确将除险加固后的小型水库管理权统一收归各乡镇水利管理服务站所有，要求健全工程管理各项规章制度，落实管护人员，明确管护责任，管好用好工程。二是加快水管体制改革。按分级管理的原则，坚持“责、权、利”相统一，理顺管理体制，逐步形成健康科学的管理体制和运行机制。
玻璃钢闸门在洋河水库除险加固工程中的应用
玻璃钢材料的闸门在洋河水库除险加固工程中的应用,为低水位小孔口闸门移动性强,不需防腐、运用管理方便快捷等问题提供了成功经验.
作 者：王洪培 冯敬 肖丽 孙铭超 作者单位：王洪培(河北省水利工程局,石家庄,050021)冯敬,孙铭超(水利部河北水利水电勘测设计研究院,天津,300250)
肖丽(河北省桃林口水库管理局,河北卢龙,066400)
刊 名：水科学与工程技术 英文刊名：WATER SCIENCES AND ENGINEERING TECHNOLOGY 年，卷(期)： “”(3) 分类号：S423 关键词：水库自渍坝 玻璃钢闸门 螺杆启闭机 除险加固受技术条件和地质条件等多种因素的影响，一些水闸在建设的过程中存在着较多的质量隐患。而经过长期使用，这些水闸不是出现沉降现象，就是出现加大缝隙，容易对堤坝产生渗透破坏。为此，有关部门在近几年加大了对水闸除险加固技术的研究力度，继而为帷幕灌浆技术在水闸除险加固工程中的推广应用创造了条件。
1帷幕灌浆技术概述
所谓的帷幕灌浆技术，其实就是利用机械设备进行不良地层切割与掺搅，然后通过向形成的裂缝灌入水泥浆液，从而降低地层渗透压力的一种灌浆技术。而之所以能够起到减少地层渗漏量的作用，是因为采取该技术可以使浆液在地层形成多个阻水帷幕，所以能够起到除险加固的目的。就目前来看，帷幕灌浆技术主要有两种，即分段灌浆方式和全孔一次方式。在工程地质条件和施工条件较好的情况下，才能使用全孔一次灌浆方式。而在现实生活中，病险水闸的地质条件基本无法满足这一要求，所以工程中应用较多的灌浆方式为分段灌浆方式。
