劈裂灌浆的加固原理及其施工方法

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一、劈裂灌浆的加固原理和特点堤体劈裂灌浆的理论基础是水力劈裂原理，即向土体内的孔内压水或灌浆时，作用在孔壁上的径向压力引起孔的扩张，使孔壁土体受劈裂挤应力，而当这些应力超过土体的抗拉强度时，就会在土体内产生一些裂缝，这种裂缝的产生过程称之为水力劈裂。水利上的堤坝是人工堆筑成的长条形土料建筑物，为梯形断面，由于受多种自然因素的影响，常出现一些不稳定现象。如果向不稳定的堤段造孔并向堤体孔内压注浆液，加上浆液自重因素，使堤体沿轴线方向形成一道或数道粘土帷幕，则可达到消险固堤的作用。这种施工过程我们称之为劈裂灌浆。劈裂式灌浆技术在土坝坝体除险加固中具有投资小、见效快、设备和技术简单、操作方便等优点，已经被广泛地运用。但在具体操作中应注意施工工艺，保证灌浆的质量，才能达到预期的效果。二、工程简介秋风岭水库位于广东省潮阳市西南部的两英镇境内，距市区36公里，距324国道约7.5公里，属练江支流的秋风水系。坝址以上集雨面积105.1平方公里，总库容6903万m3。水库兼顾防洪、灌溉、供水、发电等效益，是潮阳市库容最大的一宗水库。秋风岭水库主坝总长为1650米，为广东省最长的大坝之一，坝体平均高度约20米。坝体建于20世纪50年代末期，主要依靠人工挑土筑坝，因此施工质量存在一定的问题，且经过多年的水压作用，坝体部分已出现险情，渗水现象较严重，对坝体的加固已刻不容缓。坝体的劈裂灌浆工程量约为11127.2m，采用单排布孔，孔距4.0m，劈裂灌浆孔施工轴线为平行于坝顶轴线，位于大坝改建后坝顶轴线下游0.5m。劈裂灌浆形成的墙体与高喷防渗墙相连接。水库主要挡水建筑物为均质土坝，坝顶高程48.0m，坝顶宽度7.0m，坝顶长1650m，根据地层地质资料，从上而下为：第一，人工回填土，为花岗岩风化土，局部为岩脉风化粘性土及粉质粘土。主坝上部10m段渗透性较强，中下部土质较密实，渗透性较弱。第二，花岗岩全风化土，透水性较弱。第三，强风化花岗岩，透水性中等，局部破碎带透水性强。三、施工方法（一）劈裂灌浆孔施工平面布置施工孔平面布置如下图所示：（空白孔为Ⅰ序孔，阴影孔为Ⅱ序孔）

（二）劈裂灌浆的主要施工设备表1主要施工设备的名称、规格型号、数量（三）劈裂灌浆注浆试验根据设计要求和本劈裂灌浆防渗工程有代表性地质的地层，进行试验。开挖检查以便直接观察情况，测定灌浆厚度。有关技术要求分别参照《水利水电工程钻孔试验规程》执行。根据试验确定起初劈裂压力P、裂缝扩展压力Pc、最大控制注浆压力Pmin、注浆量Q等，以指导本工程整个过程的施工。（四）劈裂灌浆施工主要技术参数1.注浆深度、布孔、段高注浆深度：为坝体清基线以上人工填土部分。布孔：采用单排布孔，孔距4.0m，分二序施工。段高：为全孔一次灌注法。2.浆料选择选用红粘土浆，浆液比重为1.30。（五）劈裂灌浆施工劈裂灌浆施工采用“坝体分段，单排布孔，分序钻灌，孔底注浆，全孔灌注，综合控制，少灌多复”的原则。