一、工程概況 臨濮沙河水庫是一座供山東省菏澤電廠用水的水庫，最大庫容５３６萬ｍ３，位于鄄城縣境內(nèi)的臨濮沙河上，圍壩長５２０７．３ｍ，壩頂高程５５．５０ｍ，最大壩高９．５ｍ，一般壩高７．５ｍ，壩頂寬６ｍ，為均質(zhì)土壩，上下游邊坡均為１∶３。壩前坡鋪塑料膜防滲，塑料膜上用干砌石護坡，該壩于１９９０年冬修建，由于是冬季和群眾性施工，土壩碾壓質(zhì)量很差，壩體內(nèi)有土塊架空。該壩自１９９

鑒于復合土工膜部分現(xiàn)場觀測成果合成材料在工程應用中具有一定的抗老化能力，故有些國家的某些文件中對其使用年限作了較為寬限的規(guī)定，如前蘇聯(lián)BCH07-74《土石壩應用聚乙烯防滲結構須知》中規(guī)定，聚乙烯土工膜可用于使用年限不超過50年的建筑物。奧地利林茨公司發(fā)表的“聚丙烯復合土工膜土工合成材料的長期性狀”一文中的結論寫道：“對聚丙烯的15年以上的現(xiàn)場應用經(jīng)驗表明，它們的化學和生物穩(wěn)定性高；織物的最大損壞是在施工中；鋪設以后沒有大變化；……可預期超過100年的穩(wěn)定性。

１年１２月?lián)跛詠恚畮煲恢痹诘退贿\行，未達到設計水位要求，水庫經(jīng)過半年多的運行，在壩頂出現(xiàn)大小塌坑４０多個，有的塌坑直徑２～３ｍ，嚴重威脅大壩的安全，對壩體的處理勢在必行。 臨濮沙河水庫土壩隱患主要是土壩碾壓質(zhì)量差，施工接頭多，壩體土塊有架空現(xiàn)象，壩面排水不暢，下雨后造成壩面積水，形成塌坑等。針對上述隱患，關鍵是消除壩體中的裂縫、洞穴，增加壩體的密實度，消除壩體的濕陷性，實現(xiàn)上述目標的措施，有開挖加填黏土和劈裂灌漿等，但開挖回填黏土工程量大，造價高，對壩前的塑料膜防滲和護砌容易造成破壞，不宜采用。經(jīng)多方案論證，最好的方法就是劈裂灌漿方案，其施工速度快，工程造價最低，在施工過程中，對壩前坡的塑料膜防滲和護砌也不會造成破壞。 劈裂灌漿就是沿壩軸線布孔，利用壩體小主應力成基本沿壩軸線分布這一規(guī)律，用灌漿壓力沿壩軸線劈裂壩體，灌入泥漿構造漿體防滲帷幕，同時與漿脈連通的裂縫、洞穴等壩體隱患，均被泥漿充填擠壓密實，達到防滲加固的目的，經(jīng)濟合理，方法簡便易行。 二、灌漿設計 １．布孔 根據(jù)壩體隱患的性質(zhì)，共布三排孔，排距１．５ｍ，第一排孔距上游壩肩１．５ｍ，第三排也距下游壩肩１．５ｍ。第二排孔位交錯梅花形布置，孔距２ｍ。 ２．孔深 為了保證隱患部位得到充分處理，第一排孔深９．５ｍ，深入到壩基黏土層，第二、第三排孔深５ｍ，以改善大壩高程５１．０ｍ以上質(zhì)量較差的壩體結構，增加土體強度和防滲效果。 ３．漿液選擇 選用合適的漿液是保證灌漿質(zhì)量的重要條件，對漿液的要求是：可灌性好，穩(wěn)定性高，析水固結快，形成的漿體防滲性能強，并且考慮充分利用當?shù)夭牧虾驮靸r低等因素，根據(jù)對當?shù)仞ね聊酀{的物理力學性能試驗，選用重粉質(zhì)壤土或重壤土，即黏粒含量在２０％～２５％，砂粒含量小于２０％，其余為粉粒，泥漿的容量采用１．３～１．６ｇ／ｍ３。 ４．灌漿壓力的確定 灌漿壓力是劈裂施工中一個重要控制指標，當灌漿壓力大于起裂壓力和裂縫擴展壓力時，鉆孔就開始隨裂縫擴展，隨著裂縫的擴展，漿液進入壩體而形成防滲帷幕，灌漿壓力如果控制得好，對于壩體的壓密和回彈，漿體的壓密和補充壩體小主應力不足、保證防滲帷幕的作用等，都能起到好的效果，否則，還有可能破壞壩體的某些結構，甚至出現(xiàn)險情。因此，通過灌漿試驗和理論計算，該工程灌漿孔口壓力一般控制在１ｋｇ／ｃｍ２以下。 三、灌漿施工 本項工程自１９９９年９月１日始至１１月３０日結束，歷時９０ｄ，灌漿壩段５２０７ｍ，共造孔７８１０個，鉆孔總進尺５０７６８ｍ，完成防滲面積１０１５３６ｍ２，灌入土料１００００ｍ３。 為了保證灌漿質(zhì)量，施工技術要點有如下規(guī)定： １．分序分次施灌 分序分次施灌能使灌入壩體中的泥漿得以盡快析水固結，強度及時提高，同時，能迅速消除由于灌漿引起壩體中局部孔隙水壓力升高的威脅，保證大壩施工期的安全，并能促使灌入壩體內(nèi)的泥漿黏粒向兩側移動，使黏粒在壩體與泥漿交接處進行定向排列，形成一層防滲性能很強的泥漿層，如此反復輪灌，即可形成一道粗細顆粒相間，木紋紙狀的漿體防滲泥墻，因此，施工時先灌第一排孔，再灌第三排孔，最后灌第二排孔，各排灌漿中，先對第一序孔輪灌，采用“少灌多復”的方法，待第一序孔灌漿結束后，再進行二序孔，第二序孔結束后，再進行第三序孔。 ２．注漿方法 采用孔底注漿全孔灌注的方法，注漿管下至距孔底２０ｃｍ左右，泥漿從注漿管下口瀝出，使壩體由下部逐漸向上劈開，第一排孔復灌２～３次或基本不吃漿時，將注漿管提升１～２ｍ，達到間隔時間后，再復灌，直至注漿管距壩頂２ｍ左右為止。第二、三排至少自復灌３～４次或基本不吃漿時再提管，其他要求與第一排孔相同。 ３．彎曲段灌漿 該水庫共有４個轉彎段，在轉彎段施工軸線上，將設計灌漿孔連續(xù)鉆完，然后逐孔輪流灌漿，單孔每次灌漿量要少，發(fā)現(xiàn)孔口有裂縫時就停灌，改灌另孔，當每個鉆孔都形成小的裂縫，而且互相交接，灌漿量再逐漸增加，直至灌完形成與轉彎段軸線一致的泥漿防滲帷幕為止。 ４．質(zhì)量控制 一是灌漿開始先灌稀漿，水泥漿比重控制在１∶２，等孔口壓力突然下降后，再次將比重提高到１．４～１．６之間。二是每個灌漿孔都要經(jīng)過多次復灌，前兩次應避免壩頂裂縫，后幾次復灌時，壩頂裂縫寬度控制在３ｃｍ以內(nèi)。三是每孔復灌次數(shù)６次以上，黏土壩段（南壩）每孔復灌間隔時間不少于５ｄ，砂土壩（北壩）不應少于３ｄ。四是孔口壓力控制在設計最大允許灌漿壓力之內(nèi)。五是每孔必須達到終孔標準后，方能起管，直至漿面不再下沉為止，最后加填土夯實。 ５．終孔標準 一是每孔灌漿量第一排平均不少于１ｍ３干土，第二、三排孔平均每孔不少于０．５ｍ３干土。二是壩頂縱向裂縫反復冒漿。三是經(jīng)過分序、分次反復輪灌后，壩體基本不再吃漿，壩體內(nèi)所有裂縫、洞穴等壩體隱患，均被泥漿充填擠壓密實即可終灌。 四、效果分析 １．臨濮沙河水庫灌漿工程已竣工，從灌漿施工情況來看，第二序孔和中間第二排孔吃漿量明顯減少，灌漿壓力升高，大部分孔產(chǎn)生壩頂裂縫、冒漿，且兩孔劈裂縫連接，這足以說明漿體防滲帷幕已形成，在壩體比較疏松的部位也能形成多道密集漿脈，壩體中的裂縫和洞穴泥漿充填密實。 ２．通過漿壩互壓作用和壩體濕化變形，使壩體的小主應力得到補充，調(diào)整了壩體內(nèi)部的應力狀態(tài)。建立了壩體內(nèi)新的平衡狀態(tài)，增加了壩體的穩(wěn)定性。 ３．該土壩系冬季施工，凍土塊上壩，每層鋪土太厚，碾壓不實，采用土壩劈裂灌漿技術加固壩體，在技術上是可行的，經(jīng)濟上是合理的，采用的施工工藝和技術要求是安全的，灌漿期間能使壩體內(nèi)部的孔隙壓力、壩體位移量和壩頂裂縫寬度控制在允許范圍以內(nèi)而不危及大壩的安全。 ４．為了解決灌漿后的隱患，檢查灌漿施工是否滿足設計要求，在施工結束后，開挖兩個探井，從探井開挖情況看，壩內(nèi)均自上而下形成近乎鉛直連續(xù)的漿體防滲帷幕，且漿體帷幕寬為１５ｃｍ。從漿脈形狀可清楚地看到，在漿脈較寬處，土質(zhì)松散，壩體質(zhì)量較好，同時，壩體中的裂縫洞穴均被充填密實。 在探井開挖過程中，分別從兩探井取土樣進行現(xiàn)場試驗，灌漿后干容重最小為１．５３ｇ／ｃｍ３，最大為１．７２ｇ／ｍ３，其平均值為１．６１ｇ／ｍ３，與灌漿前壩體干容重值１．４０７ｇ／ｃｍ３相比提高了約０．１４ｇ／ｍ３，灌漿的效果是顯著的，灌漿設計處理方案是合理的。