CN103741694A - 控制灌浆处理垂直型沥青混凝土心墙土石坝渗漏的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种控制灌浆处理垂直型沥青混凝土心墙土石坝渗漏的方法，该方法首先收集整理分析大坝技术资料，拟定灌浆范围、灌浆孔布置、灌浆幕体设计指标；开展浆材试验和现场灌浆试验；根据浆材试验成果，选择设备，并制备灌浆浆液，在坝顶对上游过渡层从上自下分段、分排钻孔，在上游过渡层内由上游堆石料坝壳一侧至沥青混凝土心墙依次钻有上游排灌浆孔、中间排灌浆孔、下游排灌浆孔；最后质量检查后进行封孔处理。本发明布置简单，在无法放空水库的条件下，能有效解决垂直型沥青混凝土心墙土石坝渗漏问题，保证水库正常运行及坝体安全。经工程实例实施处理证明，本发明技术可行，安全可靠，渗漏处理效果好。

Description

控制灌浆处理垂直型沥青混凝土心墙土石坝渗漏的方法

技术领域

本发明涉及水工结构领域，具体地指一种控制灌浆处理垂直型沥青混凝土心墙土石坝渗漏的方法。

背景技术

垂直型沥青混凝土心墙具有良好的防渗性能，在国内外已被广泛用于各类高度的沥青混凝土心墙土石坝中，坝体采用沥青混凝土心墙防渗，心墙与基础、岸坡采用混凝土基座连接。由于沥青混凝土的变形模量较小，坝壳料的变形模量较大，为使沥青混凝土心墙和坝壳料之间变形平缓过渡，在沥青混凝土心墙上、下游两侧与坝壳料之间设置厚1.5～3.0m颗粒级配连续的碎石或砂砾石过渡层，过渡层最大粒径不超过80mm，小于5mm粒径的含量宜为25～40%，小于0.075mm粒径含量不超过5%，且具有良好的排水性和渗透稳定性。近年来，不少沥青混凝土心墙土石坝出现渗漏问题，且有的渗漏严重，危及大坝安全，影响水库正常运行，必须对坝体进行渗漏处理。因对坝体沥青混凝土心墙缺陷部位和所有渗漏通道的具体位置、分布和状态无法准确查明，且难以对沥青混凝土心墙进行修补，有些甚至无法放空水库，目前没有对沥青混凝土心墙土石坝渗漏处理的规程规范和技术经验可以直接采用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题就是提供一种控制灌浆处理垂直型沥青混凝土心墙土石坝渗漏的方法，该方法通过可控灌浆处理沥青混凝土心墙上游过渡层，控制形成灌浆幕体的渗透系数、允许渗透比降，从而控制坝体出露渗漏量，保证水库正常运行及坝体安全。

为解决上述技术问题，本发明提供的一种控制灌浆处理垂直型沥青混凝土心墙土石坝渗漏的方法，包括以下步骤：

1）收集整理分析大坝技术资料，拟定灌浆范围、灌浆孔布置、灌浆幕体设计指标；

2）开展浆材试验和现场灌浆试验；

3）根据浆材试验成果，选择设备，并制备灌浆浆液，其中，灌浆浆液包括膏状浆液、混合稳定浆液和水泥浆液；

4）在坝顶对上游过渡层从上自下分段、分排钻孔，在上游过渡层内由上游堆石料坝壳一侧至沥青混凝土心墙依次钻有上游排灌浆孔、中间排灌浆孔、下游排灌浆孔，上游排灌浆孔、中间排灌浆孔和下游排灌浆孔均按Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ的三序孔布置；其中，上游排灌浆孔的Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ的三序孔根据各孔段透水率情况确定灌注混合稳定浆液或膏状浆液，中间排灌浆孔和下游排灌浆孔中的Ⅰ、Ⅱ序孔灌注混合稳定浆液或水泥浆液，中间排灌浆孔和下游排灌浆孔中Ⅲ序孔灌注水泥浆液；

膏状浆液、混合稳定浆液采用纯压式灌浆，水泥浆液采用孔内循环灌浆；灌浆压力根据现场灌浆试验和工程实际情况进行确定；

5）质量检查后进行封孔处理。

上游排灌浆孔、中间排灌浆孔和下游排灌浆孔之间的距离根据上游过渡层的厚度进行确定。

进一步地，所述步骤3）中，膏状浆液的原料按重量份数比计包括：100份的水泥、60份的粉煤灰、40～58份的膨润土、125份的水，所述混合稳定浆液的原料按重量份数比计包括：100份的水泥、30份的粉煤灰、18～33份的膨润土、105～149份的水。

再进一步地，所述步骤3）中，膏状浆液和混合稳定浆液性能指标为表1，

表1膏状浆液和混合稳定浆液性能指标

再进一步地，所述步骤4）中，上游排灌浆孔、中间排灌浆孔和下游排灌浆孔的三序孔呈“梅花型”布置；上游排灌浆孔的Ⅰ序孔，采用钻机自上而下分段钻孔，经冲洗后采用套阀管法、自下而上分段灌浆或采用孔口封闭、自上而下分段进行混合稳定浆液灌浆或膏状浆液灌浆，或采用套阀管法一次性成孔，自下而上分段进行混合稳定浆液或膏状浆液灌浆；Ⅰ序孔施工完成后，再依次施工Ⅱ、Ⅲ序孔；上游排灌浆孔施工完成后，再依次钻中间排灌浆孔和下游排灌浆孔、中间排灌浆孔和下游排灌浆孔按分序加密钻、灌施工，Ⅰ、Ⅱ序孔根据孔段透水率情况灌注混合稳定浆液或水泥浆液，Ⅲ序孔采用水泥浆液进行灌注。中间排灌浆孔和下游排灌浆孔的Ⅰ、Ⅱ的序灌浆孔采用套阀管法、自下而上分段灌浆或采用孔口封闭、自上而下分段灌浆，中间排灌浆孔和下游排灌浆孔中Ⅲ采用孔口封闭、自上而下分段灌浆，中间排灌浆孔和下游排灌浆孔中Ⅲ序孔灌注水泥浆液。

再进一步地，所述步骤4）中，钻孔孔径大小大于76mm，钻孔孔斜偏差值不大于表2的规定值，控制钻孔孔斜为防止钻孔破坏大坝沥青混凝土心墙，应采用高精度测斜仪测量孔斜，严格控制钻孔孔斜率，灌浆孔孔斜偏差值不得大于表2的规定值。发现钻孔偏斜值超过设计规定时，应及时纠正或采取补救措施。

表2灌浆孔孔底偏差值

注：F1为上游排灌浆孔、F2为中间排灌浆孔、F3为下游排灌浆孔。

再进一步地，所述步骤4）中，上游排灌浆孔与上游堆石料坝壳之间的距离20～35cm，上游排灌浆孔之间的孔距为1.0～2.0m、中间排灌浆孔之间的孔距为1.0～2.0m，下游排灌浆孔之间的孔距为1.0～2.0m。

本发明的理论基础

本发明考虑灌浆幕体的允许渗透比降和沥青混凝土心墙的渗透比降，使通过在沥青混凝土心墙上游过渡层进行可控灌浆形成的防渗幕体与经灌浆对渗漏通道充填密实的原沥青混凝土心墙联合防渗。

本发明的有益效果在于：

本发明布置简单，在无法放空水库的条件下，能有效解决垂直型沥青混凝土心墙土石坝渗漏问题，保证水库正常运行及坝体安全。经工程实例实施处理证明，本发明技术可行，安全可靠，渗漏处理效果好。

本发明为有效减少浆液因自重和灌浆压力作用下在过渡层上游坝壳大孔隙结构层中不必要的流失和浪费，同时又能使受灌结构层中的孔隙充填密实、饱满，防渗性好、抗溶蚀性墙、结石强度较高，上游排灌注稳定性好、触变性强、流动性适度可调、可泵的膏状浆液，中间排和下游排Ⅰ序灌浆孔灌注混合稳定浆液，Ⅱ、Ⅲ序孔根据灌浆孔段的渗透性确定灌注混合稳定浆液或水泥浆液。

附图说明

图1为本发明的沥青混凝土心墙土石坝渗漏技术剖面图；

图2为本发明的沥青混凝土心墙土石坝渗漏技术剖面图；

图3是灌浆孔坝顶平面布置示意图；

图中：1.上游堆石料坝壳、2.沥青混凝土心墙、3.上游排灌浆孔、4.中游排灌浆孔、5.下游排灌浆孔、6.上游过渡层、7.下游过渡层、8.下游坝坡、9.混凝土底层、○—第Ⅰ次序孔、—第Ⅱ次序孔、●—第Ⅲ次序孔、a1.上游排灌浆孔孔距；a2.中间排灌浆孔孔距；a3.下游排灌浆孔孔距；b1.上游排与中间排灌浆孔排距；b2.中间排与下游排灌浆孔间排距。

具体实施方式

为了更好地解释本发明，以下结合具体实施例进一步阐明本发明的主要内容，但本发明的内容不仅仅局限于以下实施例。

某水库大坝为沥青混凝土心墙堆石坝，最大坝高约43m，沥青混凝土心墙2位于坝轴线上，顶宽0.5m，底宽0.8m，心墙上、下游侧各设厚3.0m的碎石过渡料，沥青混凝土心墙2与基础混凝土防渗墙采用钢筋混凝土基座相接。由于沥青混凝土心墙存在缺陷，蓄水后坝体出露渗漏量达500L/s，影响坝体安全及水库正常运行。经对坝体渗漏勘察成果表明，全坝段沥青混凝土心墙都存在不同程度的缺陷问题。根据工程具体实际情况和现场施工条件，现采用控制灌浆处理垂直型沥青混凝土心墙土石坝渗漏的方法。研究提出一种灌浆法处理沥青混凝土心墙土石坝渗漏技术方案，即根据沥青混凝土心墙缺陷程度在大坝沥青混凝土心墙上游过渡层沿坝轴线布置灌浆孔，使通过可控灌浆形成的防渗幕体与经灌浆对渗漏通道充填密实的沥青混凝土心墙联合防渗。

控制灌浆处理垂直型沥青混凝土心墙土石坝渗漏的方法，包括以下步骤：

1）收集整理分析大坝技术资料，拟定灌浆范围、灌浆孔布置、灌浆幕体设计指标；

2）开展浆材试验和现场灌浆试验；

3）根据浆材试验成果，选择设备，并制备灌浆浆液，其中，灌浆浆液包括膏状浆液、混合稳定浆液和水泥浆液；

其中，膏状浆液的原料按重量份数比计包括：100份的水泥、60份的粉煤灰、40～58份的膨润土、125份的水，所述混合稳定浆液的原料按重量份数比计包括：100份的水泥、30份的粉煤灰、18～33份的膨润土、105～149份的水，并且膏状浆液和混合稳定浆液性能指标下表1，

表膏状浆液和混合稳定浆液性能指标

4）在坝顶对上游过渡层6从上自下分段、分排钻孔，在上游过渡层6内由上游堆石料坝壳1一侧至沥青混凝土心墙2依次钻有上游排灌浆孔3、中间排灌浆孔4、下游排灌浆孔5，上游排灌浆孔3、中间排灌浆孔4和下游排灌浆5孔均按Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ的三序孔布置；其中，上游排灌浆孔3、中间排灌浆孔4和下游排灌浆孔5的三序孔呈“梅花型”布置；上游排灌浆孔3的Ⅰ序孔，采用钻机自上而下分段钻孔，经冲洗后采用套阀管法、自下而上分段灌浆或采用孔口封闭、自上而下分段进行混合稳定浆液灌浆或膏状浆液灌浆，或采用套阀管法一次性成孔，自下而上分段进行混合稳定浆液或膏状浆液灌浆；Ⅰ序孔施工完成后，再依次施工Ⅱ、Ⅲ序孔；上游排灌浆孔3施工完成后，再依次钻中间排灌浆孔4和下游排灌浆孔5、中间排灌浆孔4和下游排灌浆孔5按分序加密钻、灌施工，Ⅰ、Ⅱ序孔根据孔段透水率情况灌注混合稳定浆液或水泥浆液，Ⅲ序孔采用水泥浆液进行灌注；中间排4灌浆孔和下游排灌浆孔5的Ⅰ、Ⅱ的序灌浆孔采用套阀管法、自下而上分段灌浆或采用孔口封闭、自上而下分段灌浆，中间排灌浆孔4和下游排灌浆孔5中Ⅲ采用孔口封闭、自上而下分段灌浆，中间排灌浆孔4和下游排灌浆孔5中Ⅲ序孔灌注水泥浆液，

其中，上游排灌浆孔3与上游堆石料坝壳1之间的距离30cm，上游排灌浆孔3之间的孔距为1.0m、中间排灌浆孔4之间的孔距为1.0m，下游排灌浆孔5之间的孔距为1.0m。

钻孔孔径大小大于76mm，钻孔孔斜偏差值不大于表2的规定值，控制钻孔孔斜为防止钻孔破坏大坝沥青混凝土心墙，应采用高精度测斜仪测量孔斜，严格控制钻孔孔斜率，灌浆孔孔斜偏差值不得大于表2的规定值。发现钻孔偏斜值超过设计规定时，应及时纠正或采取补救措施。灌浆压力根据现场灌浆试验和工程实际情况进行确定；

5）质量检查后进行封孔处理。

坝体灌浆处理后，坝体渗漏量小于150L/s，渗漏量显著减少，达到了预期的防渗效果。

其它未详细说明的部分均为现有技术。尽管上述实施例对本发明做出了详尽的描述，但它仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例，人们还可以根据本实施例在不经创造性前提下获得其他实施例，这些实施例都属于本发明保护范围。

Claims (6)

1.一种控制灌浆处理垂直型沥青混凝土心墙土石坝渗漏的方法，其特征在于：包括以下步骤：

1）收集整理分析大坝技术资料，拟定灌浆范围、灌浆孔布置、灌浆幕体设计指标；

2）开展浆材试验和现场灌浆试验；

3）根据浆材试验成果，选择设备，并制备灌浆浆液，其中，灌浆浆液包括膏状浆液、混合稳定浆液和水泥浆液；

4）在坝顶对上游过渡层（6）从上自下分段、分排钻孔，在上游过渡层（6）内由上游堆石料坝壳（1）一侧至沥青混凝土心墙（2）依次钻有上游排灌浆孔（3）、中间排灌浆孔（4）、下游排灌浆孔（5），上游排灌浆孔（3）、中间排灌浆孔（4）和下游排灌浆（5）孔均按Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ的三序孔布置；其中，上游排灌浆孔（3）的Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ的三序孔根据各孔段透水率情况确定灌注混合稳定浆液或膏状浆液，中间排灌浆孔（4）和下游排灌浆孔（5）中的Ⅰ、Ⅱ序孔灌注混合稳定浆液或水泥浆液，中间排灌浆孔（4）和下游排灌浆孔（5）中Ⅲ序孔灌注水泥浆液；

5）质量检查后进行封孔处理。

2.根据权利要求1所述控制灌浆处理垂直型沥青混凝土心墙土石坝渗漏的方法，其特征在于：所述步骤3）中，膏状浆液的原料按重量份数比计包括：100份的水泥、60份的粉煤灰、40～58份的膨润土、125份的水，所述混合稳定浆液的原料按重量份数比计包括：100份的水泥、30份的粉煤灰、18～33份的膨润土、105～149份的水。

3.根据权利要求1或2所述控制灌浆处理垂直型沥青混凝土心墙土石坝渗漏的方法，其特征在于：所述步骤3）中，膏状浆液和混合稳定浆液性能指标为表1，

表1膏状浆液和混合稳定浆液性能指标

4.根据权利要求1或2所述控制灌浆处理垂直型沥青混凝土心墙土石坝渗漏的方法，其特征在于：所述步骤4）中，上游排灌浆孔（3）、中间排灌浆孔（4）和下游排灌浆孔（5）的三序孔呈“梅花型”布置；上游排灌浆孔（3）的Ⅰ序孔，采用钻机自上而下分段钻孔，经冲洗后采用套阀管法、自下而上分段灌浆或采用孔口封闭、自上而下分段进行混合稳定浆液灌浆或膏状浆液灌浆，或采用套阀管法一次性成孔，自下而上分段进行混合稳定浆液或膏状浆液灌浆；Ⅰ序孔施工完成后，再依次施工Ⅱ、Ⅲ序孔；上游排灌浆孔（3）施工完成后，再依次钻中间排灌浆孔（4）和下游排灌浆孔（5）、中间排灌浆孔（4）和下游排灌浆孔（5）按分序加密钻、灌施工，Ⅰ、Ⅱ序孔根据孔段透水率情况灌注混合稳定浆液或水泥浆液，Ⅲ序孔采用水泥浆液进行灌注；中间排（4）灌浆孔和下游排灌浆孔（5）的Ⅰ、Ⅱ的序灌浆孔采用套阀管法、自下而上分段灌浆或采用孔口封闭、自上而下分段灌浆，中间排灌浆孔（4）和下游排灌浆孔（5）中Ⅲ采用孔口封闭、自上而下分段灌浆，中间排灌浆孔（4）和下游排灌浆孔（5）中Ⅲ序孔灌注水泥浆液。

5.根据权利要求1或2所述控制灌浆处理垂直型沥青混凝土心墙土石坝渗漏的方法，其特征在于：所述步骤4）中，钻孔孔径大小大于76mm，钻孔孔斜偏差值不大于表2的规定值，控制钻孔孔斜为防止钻孔破坏大坝沥青混凝土心墙，应采用高精度测斜仪测量孔斜，严格控制钻孔孔斜率，灌浆孔孔斜偏差值不得大于表2的规定值。发现钻孔偏斜值超过设计规定时，应及时纠正或采取补救措施。

表2灌浆孔孔底偏差值

注：F1为上游排灌浆孔、F2为中间排灌浆孔、F3为下游排灌浆孔。

6.根据权利要求1或2所述控制灌浆处理垂直型沥青混凝土心墙土石坝渗漏的方法，其特征在于：所述步骤4）中，上游排灌浆孔（3）与上游堆石料坝壳（1）之间的距离20～35cm，上游排灌浆孔（3）之间的孔距为1.0～2.0m、中间排灌浆孔（4）之间的孔距为1.0～2.0m，下游排灌浆孔（5）之间的孔距为1.0～2.0m。

Images