基于高压喷射灌浆技术的水库工程大坝防渗漏施工工艺处理方法研究

引言：

水库大坝是水利工程的核心设施，其质量直接影响水利工程防洪、发电效果。但是，随着水库工程的使用年限拉长，大坝出现渗漏病害的概率急剧升高，降低水库工程项目经济效益，甚至可能引发社会安全隐患。因此，水库工程大坝防渗漏处理至关重要。施工企业需开展高压喷射灌浆技术研究，将高压喷射灌浆技术与防渗漏相结合，通过修建高压喷射灌浆防渗墙的方式，阻隔水库大坝渗漏通道，强化大坝防渗漏处理效果，从而为我国水利事业高质量发展贡献力量。

1 工程概况

某水库位于江苏省宝应县，水库总容积为 1.37×10⁸m³ ，蓄水水位达到 500m，是当地城市防洪体系中的骨干防洪控制性工程，水库详情参数可见表一，该水库是以防洪为主、兼顾发电的水利工程。在该水库建设完成后，宝应县当地的防洪能力明显提升，已经达到20 年一遇，有效地缓解宝应县防洪压力，改善下游水生生态环境。但是，随着该水库的长期运行，水库工程大坝坝身与河床连接处出现渗透问题，水库大坝防洪能力下降，无法达成 50 年一遇的长期防洪能力目标。因此，为适应宝应县城市经济快速发展需要，提升城市防洪排涝能力，加快防洪骨干工程和城市防洪排涝体系的建设，根据县委、县政府的工作安排，同时依据《宝应县城市防洪规划》，对该水库大坝实施防渗漏施工。利用高压喷射灌浆技术强化防渗漏处理效果，将进一步完善区域防洪体系，提升区域排涝动力和运行管理水平。

表一 水库概况

2 水库工程大坝高压喷射灌浆防渗漏施工设计

表二 土层特征表

2.1 防渗墙施工方案

我国水库工程大坝防渗漏施工技术主要有水平黏土铺盖、堤后盖重、堤后减压沟井、垂直铺塑、垂直防渗墙等。其中，防渗墙的抗渗效果最佳，能够从根源上切断渗漏通道。高压喷射灌浆防渗漏施工技术操作简单、施工效果高，结合该项目防渗漏处理要求，最终决定选择双管法高压喷射灌浆防渗墙施工工艺。

2.2 墙体结构尺寸

该水库位于宝应县内，通过地质勘察数据，我们了解到该工程的土层特征，详情可见表二。高压喷射灌浆防渗墙墙顶高程应高于洪水位 ，结合工程特点，最终墙顶高程确定为12m。

以往该水库大坝堤后方的坡脚高程为 7m。近年来，随着该区域房屋拆除，坡脚遗 留大量的建筑垃圾，高程上涨至 9m。为了保证高压喷射灌浆防渗墙施工效果，墙底高程 应低于历史高程 2m。但是，由于④层粉土的防渗系数较低，墙体越深其达到的防渗效果 越好，进而将墙底高程确定为 4m。此外，墙体厚度由工作水头和允许水力梯度确定，其 计算公式为：

δ=H/J

其中，δ 为最小厚度值，H 为防渗墙工作水头，Jp 为防渗墙允许水力梯度。代入水 库大坝参数，得出高压喷射灌浆防渗墙最小厚度值为 0.05m，此厚度无法保证成墙施工质 量。结合以往的施工经验，最终将该项目的防渗墙墙体厚度确定为 0.3m。

2.3 搭接布置

该水库大坝选用单排套接防渗墙结构，成桩直径为0.6m，桩间距控制在 0.5m_⨀ 。基于勾股定理推算出胶圈厚度为0.3m，符合最小厚度的要求。

2.4 浆液配置

灌浆浆液是由 42.5 级的硅酸盐水泥、水、添加剂等原材料制成，水灰比设定为0.8～1.5，可根据大坝防渗墙灌浆情况适当调整配比。为了保证浆液配制比例能够满足水库大坝实际要求，开展试块试验，要求试块 28 天抗压强度达到 1MPa，90 天抗压强度达到3MPa。在各项性能指标达标后，方可确定最终的浆液配制比例。

3 基于高压喷射灌浆技术的水库工程大坝防渗漏施工分析

3.1 施工流程

高压喷射灌浆需要借助现代化钻孔设备造孔，随后将带有金喷嘴的灌浆管下沉至指定灌注地点，在高压作用下，将浆液高速喷射，填筑至指定位置，在浆液凝结后形成桩柱凝结体。其具体施工工序为：场地处理、测量放线、开挖导向槽、造孔、制备浆液、试喷、下喷射管、旋喷提升、封孔清洁。高压喷射灌浆需严格按照成孔顺序执行，孔与孔间高压喷射灌浆间隔时间要控制在24h 以上。

3.2 施工工艺

（1）场地处理：正式施工前，施工人员要做好场地清洁工作，保证施工地点达到“三通一平”。同时，根据施工设计图纸确定好墙体中心线与导向槽边线位置，并沿着导向槽布设控制点，确保孔中心与孔距与施工设计方案一致，随后开挖长 × 宽（ 1.5m×0.8m ）的导向槽。（2）钻机造孔：为了保证桩体的垂直度，提升防渗墙结构稳定性，采用液压回转式钻机进行造孔。钻机就位后调整参数，在钻至设计的深度后停止运行。（3）喷射灌浆：通过试喷作业检查各设备的状态。随后拔出岩芯管，将喷射管下沉至指定位置进行喷射，在孔洞出现返浆后进行旋转提升。（4）封孔清洁：高压喷射灌浆结束后，及时用剩余浆液回填孔凹陷处。随后清洗喷射管与导向槽，避免浆液凝固堵塞设备与沟槽。

3.3 施工参数

在实际施工前，施工人员要挑选具有代表性的坝段，进行施工试验，进而确定好施工参数的最佳数值，从而保证高压喷射灌浆防渗墙施工质量，强化水库大坝防渗漏施工效果。该项目施工参数详情可见表三。

表三 施工参数值

3.4 质量控制

为了保证高压喷射灌浆防渗墙施工质量，强化该水库大坝防渗漏处理效果，施工期间需要做好成孔、浆液质量、灌浆施工质量控制。成孔控制：钻孔期间要时刻关注设备运行参数与成孔参数，确保孔的各项误差在可控范围内，如孔中心位置误差在 ±50mm ，垂直度误差在 1% 以内。浆液质量控制：浆液原材料入场前要进行全面的质量检验，以水泥为例，要求产品在保质期内，无明显结块情况。在浆液制备期间，使用低速搅拌机搅拌90s以上，制备的浆液需在4h内使用完毕。灌浆过程控制：高压喷射管旋转提升要连续作业，若受不可控因素影响，中途拆卸后需尽快恢复作业，复喷搭接长度在 0.2m 以上，喷射中断时长不超过0.5h。

3.5 质量检测

本工程采用探坑开挖与钻孔取芯法对高压喷射灌浆防渗墙进行质量检验。首先，对固结的桩体进行开挖检验，为了不影响桩体质量，将开挖深度设为 i.5m 开挖后观测发现桩体完整度高，桩体之间衔接紧密。同时，最小墙体厚度为 0.49m，符合高压喷射灌浆防渗墙设计要求。其次，为了了解桩体性能情况，采用钻孔取芯的方式，观测芯体的胶结情况，测出芯体抗压强度在 1.5MPa～2.1MPa，渗透系数为 7.8×10⁻⁸～6.4×10⁻⁷cm/s，各项参数均在质量要求范围内，这说明该水库大坝高压喷射灌浆防渗墙施工质量达标。

结束语：

大坝坝身渗漏问题已经严重影响水库安全运营，而高压喷射灌浆技术具有提升水库大坝防渗漏施工质量的作用。因此，施工企业要加大高压喷射灌浆防渗漏施工技术研究力度，积极优化高压喷射灌浆防渗墙设置，优化高压喷射灌浆防渗施工流程与质量控制工作，切实保证高压喷射灌浆防渗墙技术落实到位，提高水库大坝安全性，为我国水利事业高质量发展奠定基础。

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