堵漏灌浆在某防护堤管涌

堵漏灌浆在某防护堤管涌

廖志辉

湖南省水利水电勘测设计研究总院

摘要：近年来在对一些老旧病险的水利水电工程进行维修加固时，时常遇到大坝、渠道、堤防等水利水电设施本体或基础出现渗漏现象，个别严重的甚至出现管涌险情，严重危及到工程设施及工程所在地人民的生命财产安全，必须采取有效措施进行处理。在众多处理手段中，堵漏灌浆是一种行之有效的方法。本篇文章主要结合工程实例介绍了堵漏灌浆在某防护堤管涌抢险工程中的应用，期望所得成果能够为类似工程提供可行的参考。

关键字：堵漏灌浆；防护堤；管涌

某电站是一座集发电、船运、灌溉、综合效益为一体的中型水电枢纽工程，主要由厂房、引水渠、拦河坝、升船机、库区防护工程和输送电系统六项主体工程组成。其右岸引水渠在堤脚护坡开挖施工时，有长度为30m的堤段土体含水量高，散浸现象明显，多处堤身和坡脚有渗流，堤后农田内出现几处管涌，部分水质浑浊，夹带泥沙，涌水量不断增大。根据堤防渗漏情况，电站人员立即采用机械在管涌处反压块石和卵石，形成反滤料导水体防止泥沙流失。采用上述应急措施暂时控制了防护堤塌陷。但在随后的一个月，防护堤约50m长度范围内出现多处清水渗漏现象，未采取其他处理措施。本年度雨季过后，渗漏部位堤身出现垮塌，塌坑深1.5m，直径1.5m左右，严重危及到堤防安全稳定。为封堵堤身内的渗漏通道，必须进行有效的堵漏灌浆处理。

1防护堤管涌原因分析

根据现场渗漏情况判断果，造成堤身渗漏的原因是：堤身修建于可溶岩地层上，覆盖层与基岩接触面岩溶发育，长期的渗漏水流的淘刷，引起溶洞充填物淘空，致使堤防基础和堤身出现塌陷破坏。

2应急抢险处理方案

2.1应急除险处理方案设计依据

本次堤身塌陷应急抢险处理方案依据以下和规程规范进行设计：

（1）《土坝坝体灌浆技术规范》SD266-88

（2）《水利水电工程覆盖层灌浆技术规范》DL/T5267-2012

（3）《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》SL/62-2014

（4）《水利水电工程注水试验规程》SL345-2007

（5）《水利水电工程钻探规程》SL291-2003

（6）《水利水电工程钻孔压水试验规程》SL31-2003

2.2方案设计原则

（1）截断渗透途径，防止渗透破坏进一步发展，影响堤身稳定；

（2）符合现场施工条件和环境要求，施工方案合理可行；

（3）合理安排工期，保质、快速完成抢险施工处理；

（4）本着“安全有效、经济合理”的原则，在保证安全、可行的基础上，尽量降低工程造价。

2.3方案设计

根据堤身、堤基地质条件和施工环境，并考虑渗透管涌应急除险要求，总体方案为：

（1）沿堤轴线构筑一道防渗帷幕，截断渠水渗透途径。设计防渗帷幕线总长约100m，以管涌部位为中心向两侧各延伸50m，沿防护堤轴线布置两排灌浆孔，排距1.0m，孔距1.2~1.5m，梅花型布置，防渗帷幕底线深入基岩5m，若溶洞仍然较发育，可适当加深。对堤基裂隙发育部位采用稳定浆液及局部岩溶和堤身部位采用可控粘土膏浆进行加固堵漏处理，

（2）应急抢险处理完成后，防渗加固处理部位帷幕防渗标准透水率小于10Lu或渗透系数小于1×10-4cm/s。

（3）本次堤身管涌应急抢险处理长度约100m，以管涌部位为中心向两侧各延伸50m，沿防护堤轴线布置两排灌浆孔，排距1.0m，孔距1.2~1.5m，梅花型布置，孔深进入灰岩5.0m。堤基与基岩接触面以下至孔底段较完整基岩采用稳定浆液，堤身及基岩遇溶洞采用水泥膏浆进行充填灌浆。分两序施工，先施工Ⅰ序孔，后施工Ⅱ序孔，检查孔最后施工。

3堵漏防渗灌浆

3.1灌浆方法

堤身及覆盖层可控灌浆采用“孔内浆体自凝封闭、自下而上分段可控挤入灌浆法”进行充填密实灌浆；基岩采用稳定浆液进行帷幕灌浆，遇岩溶采用膏浆进行充填灌浆。

3.2工艺流程

测量放样→钻机就位→钻孔→基岩段帷幕灌浆（遇溶洞充填灌浆）→堤身及覆盖层段可控挤入灌浆→封孔。

3.3灌浆顺序

帷幕灌浆孔采取分序加密的原则分二序实施，先灌注Ⅰ序孔，再灌注Ⅱ序孔，检查孔最后施工。单孔应先灌注堤身及覆盖层段，然后扫孔进行基岩段帷幕灌浆，遇溶洞采用膏浆进行充填。

3.4堤身及覆盖层可控挤入灌浆

1）注浆管安装

钻孔完成后，下入灌浆管至孔底，然后用黏土或细沙回填灌浆管与钻孔之间的间隙至钻孔顶部，待凝。开灌前，开始试压浆灌注。如果在灌浆时或上提灌浆管后，出现从孔口和覆盖层间隙处出现冒浆，可再次待凝10min左右，进行有效止浆。

各段灌浆时灌浆管必须深入灌浆段底部，管口离孔底的距离不得大于50cm。

2）灌浆配合比及制浆方法

（1）灌浆配合比

根据类似工程经验，拟定灌浆施工浆材采用的配比见表1。

（2）浆液配制方法：

①泥浆配制为集中制浆，按粘土：水（1000Kg：1000Kg）配制成粘土原浆，配制成的泥浆比重在1.20~1.30g/cm3；

②将一定量的成品泥浆抽至膏浆制浆机内，按比例加入水泥浆进行混合搅拌；

③按比例加入改性剂及早凝型结构剂进行搅拌，搅拌时间大于1min，搅拌均匀。

3）灌浆压力（孔口脉冲压力）控制标准

根据地层情况和采用的复合膏浆浆材特点，灌浆压力（孔口压力表压力）如下：

4）注入量控制与结束标准

根据选用的浆材所具有的可控特点，为保证灌浆质量、提高灌浆效率，节约浆材，可控灌浆注入量根据拟定的浆量控制标准进行控制。设计注入量控制标准为单位注入量600L／m（溶洞可根据具体情况再定）。

控制提升标准：达到以下条件之一，可结束本段提升灌浆管灌注上一段。

（1）达到设计压力上限，结束本段灌浆上提；

（2）达到设计压力下限，注入量达到设定控制标准，结束本段灌浆上提；

（3）吸浆量较大的段，注入率达到拟定控制注入量无法提升至设计压力下限者，加大注入量至设计的1.5倍时，可结束本段灌浆。

（4）若注浆过程中溶洞内出现灌入量较大且无压力情况，现场与甲方代表沟通，协商处理。

3.5稳定浆液灌浆

基岩段帷幕灌浆应在堤身及覆盖层段用套管隔离后实施。

1）灌浆工艺：采用孔内阻塞纯压式灌浆工艺。

2）工艺流程：施工准备→钻机定位→钻进→基岩段钻孔冲洗→压水试验→灌浆→压力封孔。

3）灌浆段长：段长为5m。

4）灌浆压力：以表压力0.5MPa进行控制。

5）灌浆材料：完整基岩采用水泥粘土稳定浆液，遇岩溶采用膏浆进行充填。

6）灌浆结束标准：在规定压力下，灌浆孔停止吸浆后，延续灌注30min，单孔即可结束。

3.6灌浆孔封孔

单孔灌浆结束后，用浓低流动性膏浆进行注浆封孔，压入浆液析水凝固后，留下的空间用水泥砂浆填实抹平。

3.7特殊情况处理

1）溶洞的处理

（1）当溶洞有很大的空间时，可以直接灌注膏浆进行封堵溶洞，经过待凝一段时间后，再在此段扫孔复灌，使得该处进一步密实。

（2）充填型（半充填）型溶隙（溶缝）：可采用高压水冲洗后灌注膏浆，再进行补强灌浆。

2）灌浆施工控制按设计要求进行严格控制，在灌浆过程中出现以下特殊情况时分别处理：

（1）孔周边及地面冒浆处理

在灌浆过程中，如果在孔周边及地面出现冒浆现象。分别采取待凝10～20min后复灌，如复灌后仍然冒浆，可采取间歇灌浆及加大浆液稠度等方法进行控制，直到孔周不再冒浆和不出现新的冒浆点后恢复正常灌浆。

（2）灌浆过程地面抬动处理

①孔周覆盖层抬动处理

灌浆过程中如孔周出现轻微抬动迹象，但孔周未出现冒浆。出现抬动后，采取减少流量，降低压力。孔口抬动变形不再变化后恢复正常灌浆。

②抬动引起地面开裂处理

灌浆过程中如边坡及堤顶出现开裂现象，但裂缝内未出现冒浆，灌浆能正常进行。为避免裂缝发展，浆液将地层挤穿，在出现裂缝后，采取待凝20～30min后复灌，复灌后裂缝不再变化恢复正常灌浆。

灌浆结束后，采用灌浆的膏浆浆液将裂缝回填密实。

4堵漏灌浆质量控制措施

4.1钻孔

钻孔布置和孔深要求按试验设计要求进行；施工前各孔均认真测量定位，保证孔位误差不超过10cm。钻孔安装须保证稳固，保证开孔符合设计要求；每一灌浆段灌浆前须进行钻孔测斜，保证钻孔终孔后累积误差不超过1%；钻孔过程中，对因土体较松散而引起的垮孔、卡钻或钻速改变回水减少或消失的部位应详细记录，并及时查明原因，方能续钻或采取相应灌浆堵漏措施进行灌浆。

4.2水文地质试验

4.2.1注水试验

钻孔注水试验按《注水试验规程》的要求实施，试段位置、试段长度严格按钻孔任务书的要求执行；试验段孔径不小于110mm；试验时采用套管隔离试段，管脚应止水，并要求孔口套管高出地面至少0.2m；在土层中注水试验采用降水头法。试验前应测量稳定水位（停钻时间大于2小时），流量观测时间应大于1小时。

4.2.2压水试验

压水试验压力采用单点法，压水试验压力以表压力0.4MPa控制。

压水试验操作按《水利水电工程钻孔压水试验规程》SL31-2003进行。

5灌浆质量检查方法及标准

5.1质量检查方法

帷幕灌浆质量检查采用钻孔取芯样及水文试验检查为主，土层采用钻孔取芯样及注水试验，岩层采用压水试验；通过检查孔抽取岩芯分析和注（压）水试验，可检测分析评价灌浆效果。

5.2质量标准

注水试验渗透系数小于1×10-4cm/s或压水试验透水率小于＜10Lu，且不合格段满足规范要求。

6结论

本工程堵漏灌浆严格按照上述制定的方案对引水渠防护堤发生管涌的堤段进行了应急抢险工程处理，并按照方案中确定的质量检查标准进行了检查。经检查，注水和压水试验结果均能满足质量标准，证明本工程采用堵漏灌浆是合适的，处理效果是良好，可为类似工程提供参考。

参考文献：

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[5]王丽.基础灌浆技术在坝基处理中的应用[J]科技传播，2010.