石 碩

（遼寧省阜新蒙古族自治縣水利局，遼寧 阜新123100）

1 概 況

同乃水庫位于阜蒙縣阜新鎮(zhèn)同乃村境內(nèi)，樞紐工程位于大凌河水系伊嗎圖河支流上，集水面積4.5 km2，河道長度2.5 km，河道平均比降2.71%。水庫設(shè)計洪水標(biāo)準(zhǔn)20年一遇，校核洪水標(biāo)準(zhǔn)100年一遇，總庫容30.92 萬m3，工程規(guī)模?。?）型，工程等別為Ⅴ等，樞紐建筑物等級為5 級。

水庫樞紐工程由攔河壩和溢流堰段組成，攔河壩為漿砌石拱壩，最大壩高13.5 m，壩頂寬5 m，壩底寬8 m，大壩全長70 m。溢流堰位于拱壩中間位置，堰頂寬36 m，開敞式。

2 壩體防滲處理方案

2.1 滲漏原因分析

同乃水庫漿砌石壩滲漏的主要原因有以下幾方面：

1）壩體局部裂縫、壩面勾縫脫落引起漏水。

2）建庫時壩體無防滲墻且施工質(zhì)量差引起漏水。

3）由于壩體長期受凍融、沖蝕和溶蝕作用引起漏水。

2.2 防滲處理方案選擇

2012年，同乃水庫列為遼寧省小型水庫除險加固計劃，針對漿砌石拱壩壩體滲漏問題，當(dāng)時備選的防滲處理方案有兩個：一是淤積面以上采用現(xiàn)澆鋼筋網(wǎng)混凝土護(hù)面防滲，厚0.2 m；淤積面以下采用旋噴灌漿，灌漿孔距1.0 m?？紤]壩前淤泥內(nèi)鉆孔旋噴很難形成防滲帷幕，防滲效果難以保證；同時，旋噴灌漿需在壩前修建施工機(jī)械作業(yè)平臺、施工道路和施工圍堰，而壩前淤泥最大深度達(dá)9 m，施工困難、臨時工程費(fèi)用較大，該方案不可行。第二個方案淤積面以上仍采用現(xiàn)澆鋼筋網(wǎng)混凝土護(hù)面防滲，厚0.2 m；淤積面以下至壩基采用水泥灌漿與化學(xué)灌漿相結(jié)合的方法，工作面位于壩頂和下游壩面，可以大大減少臨時工程費(fèi)用。通過經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較采用第二種防滲處理方案。

3 漿砌石拱壩壩體防滲處理技術(shù)

3.1 灌漿治漏加固方法

1）漿砌石壩體帷幕灌漿。主要采用水泥灌漿，充填漏洞和縫隙，防滲截漏,阻斷漏水通道，防止凍融破壞。通過灌漿加固，達(dá)到防滲目的。

2）在整體充填灌漿后，在下游壩面固結(jié)灌漿。即在下游壩面有漏水或溶蝕物出逸的地方，造水平孔或斜孔,埋注漿管進(jìn)行化學(xué)灌漿處理,以堵塞漏水通道和壩體空洞、裂縫,加固壩體,增加壩面穩(wěn)定性和抗沖刷能力。

3）壩面重新勾縫。灌漿結(jié)束20 d 后，采用防水材料配制的高標(biāo)號水泥砂漿，對下游壩面進(jìn)行重新勾縫。先剔縫，后勾縫。

3.2 水泥灌漿

3.2.1 灌漿前的試驗(yàn)

1）壓水試驗(yàn)。為灌漿提供準(zhǔn)確壓力,并指導(dǎo)施工,保證效果。選擇壩體典型部位,按照（SL31-2003）《水利水電工程鉆孔壓水試驗(yàn)規(guī)程》進(jìn)行工作,試驗(yàn)壓力采用0.3MP 灌漿壓力，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果、單位吸水量（X）值的大小，確定漿液濃度、吃漿量大小。X 值越大,吃漿量就越大，漿液就要適當(dāng)變濃。

2）灌漿試驗(yàn)。目的是為了確定灌漿的影響半徑、漿液濃度及其它參數(shù)等,為布孔和灌漿提供依據(jù)。

3.2.2 灌漿材料

大壩整體充填水泥灌漿的主要材料為水泥漿，配合泥、砂子、粉煤灰、石英粉、水、外加劑等。其中水泥為P.O42.5 水泥。水灰比采用5∶1，3∶1，2∶1，1∶1 和0.5∶1 五個比級，灌漿漿液由稀至濃逐級變換。

3.2.3 漿液的濃度

按照由稀至濃逐級變換的原則，根據(jù)壓水試驗(yàn)逐級確定漿液濃度。壩體當(dāng)注入漿量大于30 L/min 時,可越級變濃，當(dāng)某一級漿液灌注400 L 以上，而灌漿壓力和吸漿量均無明顯改變時,可改濃一級漿液灌注。該工程漿液水灰比按重量比5∶1，3∶1，2∶1，1∶1 和0.5∶1 五個比級。灌漿過程中每隔1 h測定一次漿液比重。

3.2.4 灌漿壓力

該工程采用的灌漿壓力為0.2～0.5 MPa。

3.2.5 布孔和造孔

非溢流壩段，在漏水壩段沿壩頂中心，呈“梅花”型，鉆孔間距和排距1～3 m，孔徑為40 mm，孔深1.8～2.2 m，具體根據(jù)實(shí)際情況確定。

溢流壩段處，由于堰頂以上有工作橋，無法在壩頂施工，采取在背水面打垂直孔或斜孔灌漿的方法，在裂縫部位,沿裂縫每1 m 布設(shè)一孔?？讖綖?0 mm，孔深在1～2 m 之間，根據(jù)實(shí)際情況確定。造孔設(shè)備：采用回轉(zhuǎn)式液壓鉆機(jī)造孔。

3.2.6 水泥漿灌漿工藝

采用壓力循環(huán)式灌漿，分三序灌注，并進(jìn)行復(fù)灌。

灌漿設(shè)備：攪拌機(jī)、灌漿機(jī)、承壓輸漿管、注漿管、膠塞、壓力表、比重計等。

鉆孔采用φ40 mm 金剛石鉆頭清水鉆進(jìn)，先導(dǎo)孔與檢查孔孔徑為φ55 mm。施工時鉆孔開孔位置與設(shè)計位置偏差不大于10 cm。鉆孔偏斜率不大于孔深的2%。普通孔在灌漿前應(yīng)進(jìn)行簡易壓水試驗(yàn)，先導(dǎo)孔和檢查孔進(jìn)行正規(guī)壓水試驗(yàn)。

灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)：在設(shè)計壓力下，灌漿段吸漿量不大于0.4 L/min，且持續(xù)時間不少于1 h，可結(jié)束灌漿。終孔段灌漿結(jié)束后，以0.5∶1 級水泥漿置換孔內(nèi)稀漿進(jìn)行封孔。

3.2.7 特殊灌漿孔處理

1）灌漿過程中發(fā)現(xiàn)冒漿時，采用表面封堵、加濃漿液、降壓等方法處理。

2）壩體灌漿串漿時，一是串漿孔正在鉆進(jìn)時,立即停鉆；二是相鄰孔串漿量大時，兩孔同時并灌；三是在串漿孔上部用膠塞封堵。

3）灌漿過程應(yīng)連續(xù)進(jìn)行,因故中斷超過30 分鐘,應(yīng)及時沖洗鉆孔或掃孔后復(fù)灌。

3.2.8 質(zhì)量檢測

在壩體漏水嚴(yán)重和吃漿量大的部位，布設(shè)檢測孔，檢測孔數(shù)量按灌漿孔總數(shù)5%的比例，檢測孔壓水試驗(yàn)的壓力值為設(shè)計正常高水位的1.5 倍。檢測后按封孔要求進(jìn)行封孔。

3.3 化學(xué)灌漿

化學(xué)灌漿與水泥灌漿相比具有滲入性強(qiáng)、柔韌性好、快凝、強(qiáng)度較高的優(yōu)點(diǎn)，適應(yīng)水下或動水條件下裂縫灌漿和填塞處理。

主要工藝流程：在下游壩面漏水區(qū)域鑿“V”型槽—清理縫內(nèi)松動的水泥砂漿塊—沖洗槽內(nèi)污物—騎縫鉆孔—埋設(shè)漿漿管（用堵漏王固定壓實(shí)）—用903 聚合物砂漿和堵漏王封縫—配制灌漿混合液—壓力灌漿—漿液固化后，割管封孔。

3.3.1 化學(xué)灌漿材料

同乃水庫壩體防滲加固工程采用LW，HW 水溶性聚氨酯為灌漿材料。這種灌漿材料具有良好的親水性，能在水中聚合固化，粘結(jié)強(qiáng)度大，抗壓強(qiáng)度高。該工程采用的LW 和HW 兩種水溶性聚氨酯，按照LW∶HW=6∶4 的配漿比例，主要性能指標(biāo)：遇水體積膨脹率30%，粘結(jié)強(qiáng)度1 186 MPa、抗壓強(qiáng)度（變形50%）11 177 MPa。

3.3.2 施工程序

1）鉆孔。采用風(fēng)鉆和電錘等鉆孔工具，在縫兩側(cè)、垂直縫表面走向、與開裂面間夾角小于45°、錯位鉆孔、鉆孔必須穿過裂縫，鉆孔間距20～60 cm。

2）清理。采用高壓水流（0.1 MPa）清洗注漿孔及周遭，清除表面松動顆粒、粉塵，保持表面干凈、新鮮、潤濕。

3）埋設(shè)注漿嘴。在鉆好的孔內(nèi)安裝注漿嘴（注漿嘴總長度8.5 cm，外徑1.4 cm，下部膨脹螺栓部分長度3.4 cm），埋入鉆孔內(nèi)深度4 cm 左右，并用專用內(nèi)六角扳手?jǐn)Q緊環(huán)壓螺栓，壓縮橡膠套管，使注漿嘴固定在注漿孔內(nèi)，并與孔壁密貼、無空隙、不漏水。

4）注水。從最低處觀察孔開始依次向上，用高壓清洗機(jī)以0.5 MPa 的壓力向注漿嘴內(nèi)注入潔凈水，觀察其它注漿孔出水情況。若相鄰上部的注漿孔有水涌出，說明該注漿孔與裂縫連通良好。移至涌水注漿孔的鄰近上部注漿孔注水，直至全部注漿孔均與裂縫連通良好為止。

5）灌漿。漿砌石壩的灌漿壓力控制很重要，壓力大可以保證漿液的擴(kuò)散能力，但高壓也會使相鄰灌漿孔冒漿，如果壓力過大，容易造成砌體二次破壞。

工程采用0.12～0.15 MPa，灌漿順序?yàn)橛上孪蛏?，單孔逐一連續(xù)進(jìn)行。當(dāng)相鄰灌漿孔開始出漿時，保持壓力1～2 min，即停止該灌漿孔灌漿，移至相鄰灌漿孔灌漿，直至最上部位灌漿孔灌漿完成。

6）割管封孔。灌漿完畢，待漿液終凝，一般灌漿完成24 h 后，確認(rèn)不漏即可去掉或敲掉外露的灌漿嘴。清理干凈已固化的溢漏出的灌漿液。用速凝封堵材料進(jìn)行注漿孔的修補(bǔ)、封口處理。

7）最后在修補(bǔ)好的裂縫表面涂刷聚合物界面劑。

4 防滲效果

經(jīng)壓水試驗(yàn)，壩體平均透水率為0.014 2 L/（min·m·m），小于0.05 L/（min·m·m）。

同乃水庫漿砌石壩防滲加固后，經(jīng)過2年的試運(yùn)行，壩體下游面漏水、明流、射流現(xiàn)象消失，僅各別部位有濕潤，灌漿效果良好。