林坑水库大坝灌浆设计
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摘要：本文通过在林坑水库除险加固工程设计中，结合工程实际，对主坝、副坝分别进行防渗处理，对各坝坝体填土在中部采用劈裂灌浆，两坝肩采用充填灌浆，坝基采用帷幕灌浆，供类似工程参考。为同类工程提供借鉴。
一、概述
林坑水库集雨面积76.2km2，总库容7215×104m3，是一座以灌溉为主、兼顾防洪和发电、供水等综合利用的中型水库。
主坝坝顶高程70.00m，最大坝高42.70m，坝顶宽6.5m，坝顶长250m。一副坝坝顶高程71.00m，最大坝高17.22m，坝顶宽6.50m，坝顶长70m。二副坝坝顶高程71.00m，最大坝高30.94m，坝顶宽6.5m，坝顶长200m。三副坝坝顶高程69.80m，最大坝高14.00m，坝顶宽6.5m，坝顶长73m。
主坝坝体填土的压实性不均匀，压实度低，坝体填土渗透系数较大，属中等透水。坝基强风化岩为强透水层，根据现场观察，在反滤体脚外集水沟有较大渗水现象，渗漏流量大约59L/s，水比较，没有混浊，有少量的砾砂和中砂沉积。三座副坝坝体填土压实度均较低且压实不均匀。坝体填土渗透系数大，坝基均存在强化岩强透水层，一、二副坝渗水量均较大，其中二副坝渗水量最为严重，二副坝反滤体外坝基曾出现牛皮胀，虽经压渗处理，但成效不大，目前渗流量仍然很大。
二、坝体防渗设计方案
设计对各坝进行防渗处理，对各坝坝体填土在中部采用劈裂灌浆，两坝肩采用充填灌浆，坝基采用帷幕灌浆，坝基帷幕灌浆与坝体灌浆搭接长度为2m，以保证形成完整的防渗体系。
1．灌浆孔布置
坝体劈裂灌浆布置于坝体中间，充填灌浆布置在两坝端，坝基帷幕灌浆沿大坝全线布置，坝体劈裂灌浆与坝基帷幕灌浆均采用单排布置，两者位于同一轴线上，沿现坝顶中心线布孔，充填灌浆采用两排，第一排与劈裂灌浆在同一轴线上，第二排布置在第一排下游侧，两排间距1.5m，呈梅花型布置。劈裂灌浆孔距5m，充填灌浆孔距2.5m，孔深达坝基强风化岩顶面，帷幕灌浆孔距2.5m，灌浆深度进入中风化基岩和基岩5Lu吸水率线下均不小于5m。
主坝劈裂灌浆孔29个，充填灌浆孔82个，帷幕灌浆孔101个；一副坝劈裂灌浆孔5个，充填灌浆孔34个，帷幕灌浆孔29个；二副坝劈裂灌浆孔19个，充填灌浆孔82个，帷幕灌浆孔81个；三副坝劈裂灌浆孔5个，充填灌浆孔32个，帷幕灌浆孔31个。
2．灌浆材料
劈裂灌浆和充填灌浆土料各项指标应满足表1要求。
表1灌浆土料各项指标含量表
3．灌浆设计
劈裂灌浆设计依据《土坝坝体灌浆技术规范》（SD266-88），并结合本工程和参考类似工程经验。根据本工程均质坝土料和类似工程经验，采用一道劈裂灌浆，灌浆形成的浆脉凝结体平均厚度0.2m。浆脉凝结体技术指标：浆脉28d抗压强度≥1.0Mpa、渗透系数≤1×10-6cm/s、渗透破坏坡降≥500、允许坡降[J]取100。渗流计算表明，本工程防渗墙削减水头差约为土坝上下游水头差的40%，以主坝为例，校核洪水与下游水位差为41m，削减40%后，防渗墙设计水头为16.8m。防渗墙厚度计算T=H/[J]=16.8/100=0.168
4．灌浆压力
坝体劈裂灌浆孔口压力按灌浆孔深度按表2确定；充填灌浆孔口压力小于4.9×104Pa(0.5kgf/cm2)。
表2坝体劈裂灌浆孔口压力表
帷幕灌浆压力控制在0.5～1MPa，表层取小值，孔底段取大值，灌浆压力按下式计算，并最终根据灌浆试验确定。P=P0+m1m2DP0、m1查表3确定。
表3 p0、m1选用表
5．灌浆方法及技术要求
5.1坝体劈裂灌浆和充填灌浆。（1）坝体劈裂灌浆采用孔底注浆，全孔灌注的方法，使浆液从底部逐渐向上发展直至坝顶。坝体充填灌浆采用分级灌注的方法，由下至上，下套管分段灌注，段长5m左右。两种灌浆方法都采用“少灌多复”的方法，使坝体经反复多次劈裂-回弹-劈裂-回弹的过程，沿坝轴线方向形成一条连续的较为厚实的防渗帷幕墙。a．“少灌”即控制每次的灌浆量，劈裂灌浆每孔每次平均灌浆量，以孔深计每米孔深控制在0.5～1m3；充填灌浆每米孔深每次灌浆量可为0.3～0.5m3。b．“多复”即要求每孔要复灌多次，一般要求孔深少于20米的复灌次数不少于5次，孔深大于20m的复灌6～7次，复灌间歇时间不少于5天。c．灌浆分二序孔进行，施工时，先灌一序孔，待一序孔灌浆结束后，再灌二序孔。充填灌浆应先灌上游排，后灌下游各排，最后灌中间排。（2）终灌标准：当浆液升至孔口，当连续三次达到设计压力、复灌次数的要求即可终孔。
5.2坝基帷幕灌浆。（1）帷幕灌浆采用自上而下分段灌浆法，分段长度取5～6m，长度小于6m时可采用全孔一次灌浆法。（2）帷幕灌浆采用循环式，射浆管距孔底不得大于50cm。（3）.帷幕灌浆孔(段)在灌浆前宜采用压力水进行裂隙冲洗，直至回水清净时止；冲洗压力可为灌浆压力的80%，该值若大于1MPa时，采用1MPa。裂隙冲洗后先导孔应自上而下分段进行压水试验，各次序灌浆孔的各灌浆段在灌浆前宜进行简易压水。（4）帷幕灌浆分三序施工，按分序加密的原则进行。（5）灌浆浆液的浓度应由稀到浓，逐级变换，水灰比可采用5:1、3:1、2:1、1.5:1、1:1五级变换。（6）终灌标准：在规定的压力下，当注入率不大于0.4L/min时，继续灌注60min；或不大于1L/min时，继续灌注90min，灌浆可以结束。
6．灌浆质量检查
6.1劈裂灌浆完成一年后，分别在各坝沿灌浆线布置不超过总灌浆孔数10％的检查孔，进行注水试验，要求坝体填渗透系数k值小于1×10-5cm/s。充填灌浆坝体渗透系数不大于1×10-4cm/s。帷幕灌浆检查孔的数量宜为灌浆孔总数的10%，帷幕灌浆检查孔压水试验应在该部位灌浆结束14d后进行，采用压水试验，实测透水率不大于5Lu。
6.2同一库水位各坝坝体浸润线，应有明显的降低，灌浆帷幕线前后水位差一般在3～5米。
6.3集中渗漏点、湿润、牛皮胀现象在高水位运用时应消失。
三、结论
灌浆工程在水库除险加固工程中非常常见，并且具有重要的作用，灌浆设计方案的好坏直接影响了水库的安全与运行。林坑水库为例，根据现场实际情况，确定了上面的设计方案，施工时，再严格控制施工质量，将会有效的防止出现坝基渗漏和坝肩绕坝渗流的出现，确保了水库的安全运行。
参考文献：
[1] SL274-2001,碾压式土石坝设计规范[S].
[2] 白永年,等.中国堤坝防渗加固新技术[M].北京:中国水利水电出版社, 2001.
[3] SL62-94,水工建筑物水泥灌浆施工技术规范[S].
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