摘要：劈裂灌漿利用最小主應力面和堤軸線方向一致的規律，根據土體水力劈裂的原理，順堤向布孔，在灌漿壓力下以適宜的泥漿液為能量載體，有控制地劈裂堤身，將與漿脈連通的所有裂縫、空洞、空隙等隱患用泥漿充填密實，同時漿壓將筑堤土壓密，最終在堤內順堤向形成密實、垂直、連續、有一定厚度的漿液防滲固結體，從而達到防滲加固、提高壩體穩定性的目的。本文主要介紹了劈裂灌漿在秋風嶺水庫主壩加固工程中的施工過程和質量控制。
　　關鍵詞：劈裂灌漿；加固；
　　
　　1工程概況
　　秋風嶺水庫位于廣東省汕頭市西南部的兩英鎮境內，屬練江支流的秋風水系，總庫容6903萬m3。水庫主壩為均質土壩，總長為1650m，壩頂高程48.0m，壩頂寬度7.0m，壩體平均高度約20m。壩體建于上世紀50年代末期，主要依靠人工挑土筑壩。水庫經過多年運行，壩體部分已出現險情，壩后坡滲水現象較嚴重，大部表現牛皮脹，局部呈沼澤狀，壩體的加固已刻不容緩。
　　壩體加固采用劈裂灌漿，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律，用灌漿壓力沿壩軸線劈裂壩體，灌入泥漿構造漿體防滲幕墻，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。本大壩灌漿工程量為11127.2m，劈裂灌漿孔施工軸線為平行于壩頂軸線，位于大壩改建后壩頂軸線下游0.5m，劈裂灌漿形成的墻體與高噴防滲墻相連接。
　　2灌漿設計
　　2.1布孔
　　根據壩體隱患的性質，采用單排布孔，孔與壩頂防浪墻的距離為4m，孔距4.0m，分二序施工，施工孔平面布置如下圖所示：（空白孔為Ⅰ序孔，陰影孔為Ⅱ序孔）
　　                       
　　                                                                       圖1灌漿孔平面布置圖
　　2.2孔徑孔深
　　灌漿孔徑為φ89mm，為了保證隱患部位得到充分處理，灌漿孔深為壩體清基線以上人工填土部分，以增加土體強度和防滲效果。
　　2.3漿液選擇
　　對漿液的要求是：可灌性好，穩定性高，析水固結快，形成的漿體防滲性能強，并且考慮充分利用當地材料和造價低等因素。根據對當地的地質情況，選用丘陵的紅粘土，漿液比重為1.3～1.6。
　　2.4灌漿壓力確定
　　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，孔就隨著裂縫擴展，漿液進入壩體而形成防滲幕墻。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、保證防滲幕墻的作用等，都能起到好的效果，否則有可能破壞壩體的結構，甚至出現險情。
　　3施工方法
　　3.1劈裂灌漿主要施工設備
　　主要施工設備的名稱、規格型號、數量

                          
　　3.2劈裂灌漿注漿試驗
　　根據設計要求選擇有代表性地質的地層進行試驗，開挖檢查以直接觀察情況，測定灌漿厚度，有關技術要求參照《水利水電工程鉆孔試驗規程》執行。根據試驗確定起初劈裂壓力P、裂縫擴展壓力Pc、最大控制注漿壓力Pmin、注漿量Q等，以指導本工程整個過程的施工。
　　3.3劈裂灌漿施工
　　劈裂灌漿施工采用“壩體分段，單排布孔，分序鉆灌，孔底注漿，全孔灌注，綜合控制，少灌多復”的原則。
　　（1）劈裂灌漿施工工藝流程
　　開挖溝槽→鉆孔→制漿→灌漿→終灌→封孔
　　（2）劈裂灌漿施工方法
　　劈裂灌漿施工采用XY-100型鉆機2臺套造孔,YSB-250/120型調速注漿泵4臺套，分兩序施工，先進行Ⅰ序孔施工，再進行Ⅱ序孔施工。
　　3.4施工步驟
　　3.4.1鉆孔施工
　　（1）鉆孔采用回轉鉆機鉆進，泥漿護壁。
　　（2）鉆孔開孔位置與設計位置偏差不得大于50mm。
　　（3）鉆孔施工時應采取預防孔斜的措施，并應按設計要求測量孔斜,孔底偏斜率不應超過1.5%。
　　（4）鉆孔的有效深度應穿過待注漿地層進入下部地層1.0～2.0m為宜。
　　（5）選定部分一序孔作為向導孔，采用芯樣、劃分層位，其深度應大于墻體深度，間距不宜大于20m。鉆進時應詳細記錄孔位、孔深、地層變化和漏漿、掉鉆等特殊情況。
　　（6）孔口管埋設：注漿鉆孔時埋設孔口管，以防止孔口塌落及孔口返漿，使壩的頂部注漿壓力由孔口管承擔，以避免地層表面劈裂，使灌注漿液在地層內始終處于封閉狀態，因而可施加較大的注漿壓力，促使漿液析水固結；當孔口壓力消失后，地層所產生的回彈壓力較大，有利于提高漿液的固結速率和漿體固結的密實度。在黏性土地層注漿壓力不大的情況下，直接將孔口管打入地層3～5m，利用黏性土的黏結力來防止冒漿及平衡注漿頂托力；在松散無黏性地層或注漿壓力較大的情況下，應在孔口預先挖2m左右深的坑，將孔口管下入3～5m后，在管周邊回填黏性土并夯壓密實，必要時可回填塑性混凝土。
　　3.4.2制漿
　　采用攪拌機濕法制漿，隨時測定泥漿密度，控制達到設計要求，漿液比重為1.3～1.6。開始采用稀漿灌注，待壩體被劈裂后，改用濃漿。
　　3.4.3灌漿
　　施灌原則是“稀漿開始，濃漿灌注，分序施灌，先疏后密，少灌多復，控制漿量”，施工時要將注漿管下到離鉆孔底部0.5～1.0m處，啟動灌漿泵泥漿由射管噴出。漿液劈裂壩體始于注管底部，沿小主應力作用面，逐漸向上發展。孔底注漿可施加較大壓力，使壩體內部劈開，把較多的泥漿壓入壩體，產生擠壓變形，待停灌后，壩體產生回彈，有利于提高壩體和漿脈的密度。全孔灌注，漿液從注漿管底部涌出，自下而上、從壓力大處向壓力小處、從壩體質量好部分向質量差部分、從已充填部分向未充填的部分、從裂縫中間向邊緣流動和充填。要求每次灌漿后，要提一提注漿管，以免孔底堵塞和孔口冒漿。灌1～2次后，可提管1～2m。
　　3.4.4質量控制
　　一是灌漿開始先灌稀漿，水泥漿比重控制在1.3，等孔口壓力突然下降后，再次將比重提高到1.4～1.6之間；二是初灌時應避免壩頂出現裂縫，復灌時壩頂裂縫寬度控制在３cm以內；三是每孔復灌間隔時間不少于5ｄ；四是孔口壓力控制在設計最大允許灌漿壓力之內；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。
　　3.4.5終灌
　　灌漿采用初灌一次，復灌兩次，漿體幕墻厚度須達到設計標準。如果復灌2次后的吃漿量大于總吃漿量的15％或壩頂連續冒漿即可終灌，否則則應進行第三次復灌、第四次復灌，直至最后一次的吃漿量小于總吃漿量的15％為止，直觀上要以飽、滿、實為度。
　　3.4.6封孔
　　在終灌后，先將注漿管插入孔底，再注入濃漿將稀漿或清水置換掉，直至濃漿填滿全孔為止，待漿液析水沉淀后，再進行第二次封填，直至鉆孔封滿為止。
　　3.4.7灌漿期原型觀測
　　按設計要求沿壩軸線方向每隔20m設一觀測標點，每級至少分別在壩頂上、下游壩肩處各設一個觀測標點，標點用砼樁或木樁做成。灌漿施工前應對布設的各樁垂直位移點觀測2次，灌漿期每班觀測1～2次，壩面出現裂縫時，應增加觀測次數，灌漿間歇期每2天觀測1次，灌漿期間壩頂上、下游壩肩處橫向水平位移每次不得大于25mm。
　　3.4.8注漿中特殊情況的處理
　　注漿過程中，有時會遇到冒漿、串漿等一些特殊情況，對這些情況的處理往往需采用一些特殊的方法。分述如下：
　　（1）冒漿：對孔口冒漿可采用重新回填黏土或在黏土中摻入少量水泥的方法，封堵套管外壁與孔壁之間間隙。對孔口以外部分的冒漿，可采用限流、限壓及嵌縫的方法處理，如該法處理無效，則應停注待漿液凝結后再進行復注。
　　（2）串漿：在注漿過程中，若出現相鄰兩孔或隔孔冒漿，這表明堤壩地基已經劈裂，串漿兩孔之間漿脈已經溝通。處理這種現象，一是將冒漿孔用止漿塞堵上，然后在注漿孔再繼續注漿，另一種是將注漿孔與冒漿孔并聯，同時進行灌注。
　　（3）隆起：注漿期地層隆起，一是由于注漿時產生水平劈裂，在注漿壓力作用下，對地層產生抬動。在這種情況下，應采取限壓方法或在保持注漿壓力的前提下，控制注入量。二是由于在注漿壓力作用下，對濕陷性大的土體產生擠壓變形，而造成局部隆起，這時則應降低注漿壓力或調整施工方案。
　　（4）吸漿量過大：一種情況是注漿土體過于疏松，在注漿壓力作用下，伴隨著出現較大的壓縮變形，使裂縫加寬，吸漿量增大。這時，伴隨注漿量的增加，壓力將逐步上升，應繼續灌注到壓力上升至設計壓力或反復灌注到地層不吸漿為止。另一種情況是地層存在掏刷形成的空洞，這時應一直灌注到空洞填滿為止。
　　4結語
　　從灌漿施工情況來看，大部分孔產生壩頂裂縫、冒漿，且相鄰兩孔劈裂縫連接，說明漿體防滲幕墻已形成，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被泥漿充填密實。經過一段時間，等粘土漿完全析水固結后，隨機對灌漿的部位進行開挖，檢驗粘土幕墻的生成質量。經現場開挖檢驗，在壩體沿壩軸線方向形成數道粘土幕墻，寬度為10mm～50mm，漿脈累計厚度約100mm。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，調整了壩體內部的應力狀態，增加了壩體的穩定性。理論上由于壩體沿壩軸線方向存在粘土幕墻，阻隔了壩體內水的滲透，使粘土幕墻下游側壩體的浸潤線得到降低；從實際情況觀察，灌漿后大壩背水坡腳的滲水得到了有效控制，從而達到防滲加固的目的。
　　參考文獻：
　　[1]《土壩壩體灌漿技術規范》SD266-88[M].北京：中國水利水電出版社，1988.