劈裂灌漿技術(shù)在普寧三坑水庫除險加固中的應用

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三坑水庫建成于１９５９年，土壩壩高２９．５ｍ，壩長５５０ｍ，集水面積３８ｋｍ２，庫容９６２萬ｍ３，灌溉農(nóng)田１５８７ｈｍ２，并作為縣城流沙的供水水源，兼有發(fā)電效益。隨后，按照千年一遇的標準完善配套設施、加固大壩并完成加高土壩３ｍ，使庫容增至１４６８萬ｍ３，效益更加顯著。
    然而，由于水庫所處的大南山區(qū)，是省內(nèi)四大暴雨區(qū)之一，洪患無常，水庫未能發(fā)揮更大的攔蓄洪水作用。于是，１９８０年在水庫上游庫尾建成１座總庫容１６５０萬ｍ３的調(diào)節(jié)水庫，集水面積２４．８ｋｍ２，大大減輕下庫的防洪壓力。該庫土壩最大壩高５５ｍ，成為全縣水庫壩高之首，壩長２８０ｍ。這座水庫的主要功能是蓄洪治澇，錯開三坑水庫洪峰發(fā)電，尾水歸入下庫，使水資源得到充分綜合開發(fā)利用，補充了城鎮(zhèn)供水水源。
    上庫大壩建成后，出現(xiàn)嚴重的滲漏和管涌病害，使上、下兩庫安全同時受到威脅。為了確保安全，一方面限制上庫蓄水量，一方面采取勘察和物理勘探的手段查明隱患，并對大壩進行３次充填灌漿除險加固處理。但是，這些除險加固措施，未能解除大壩存在的隱患，險情依然存在。對這樣一座帶病運轉(zhuǎn)、未能發(fā)揮最大蓄水功能的水庫，經(jīng)省水行政主管部門專家組鑒定，列入重點除險加固的病險工程基建項目。
    針對充填式灌漿未能消除隱患的實際，施工設計采取省內(nèi)深圳水庫、云浮朝陽水庫行之有效的劈裂灌漿施工工藝，并采用了一套能在施工過程中進行灌漿質(zhì)量自動化監(jiān)控的系統(tǒng)，對灌漿施工實行科學管理。
    由于劈裂式灌漿在省內(nèi)多在重點中型水庫的除險加固中運用，收到良好效果，成為處理土壩壩體隱患的一項經(jīng)濟有效的新技術(shù)。通過實踐總結(jié)出來的經(jīng)驗，劈裂式灌漿對解決以下六種隱患有較明顯效果：壩體碾壓不實，密實度普遍較差的松堆土壩；壩體內(nèi)有滲漏通道，軟弱層，壩體浸潤線過高，壩坡發(fā)生濕潤區(qū)或“牛皮脹”或滲透破壞（管涌、流土）現(xiàn)象；壩體由于不均勻沉陷而產(chǎn)生的裂縫（不包括滑坡裂縫）；分期施工的土壩，分層和接頭有軟弱帶和透水層；壩體和其他建筑物（如放水涵管、閘墻等）接合不好，存在空隙和接觸沖刷；壩體內(nèi)存在生物洞穴和腐爛樹根等隱患。對照三坑上庫大壩的實際，和這些總結(jié)出來的現(xiàn)象有許多相同之處。而質(zhì)量自動化監(jiān)測系統(tǒng)，對施工過程中進行定時、定量化監(jiān)測，從而保證了對工程質(zhì)量的有效監(jiān)督。它不僅能將灌漿施工由經(jīng)驗管理及施工完成后質(zhì)量檢測監(jiān)督，轉(zhuǎn)變?yōu)榭茖W化的定量管理和實時的質(zhì)量檢測監(jiān)督，而且能對灌漿孔口壓力、漿液濃度、灌漿流量、灌漿量和時間等參數(shù)進行實時的現(xiàn)場監(jiān)測、記錄。該監(jiān)測系統(tǒng)對采集的灌漿工作狀態(tài)數(shù)據(jù)，能建立一套分析數(shù)學模型的數(shù)據(jù)圖表程序，對所得數(shù)據(jù)進行分析處理，并能及時對灌漿過程進行灌漿壓力、灌漿量、灌漿時間與成墻面積、灌漿時間控制與成墻效率等這些重要指標的考核，從而實現(xiàn)對灌漿過程的指導和監(jiān)督，并自動生成逐孔灌漿過程的４種監(jiān)測報表：灌漿深度～灌漿量，時間～灌漿量，孔口壓力～灌漿深度，灌漿歷時～漿液濃度。這樣，便能及時掌握整個灌漿施工過程的各種情況。
    由于三坑上庫在除險加固中改進灌漿施工工藝（壩體劈裂灌漿，兩壩端充填帷幕灌漿，壩基帷幕灌漿）和采用了對灌漿過程在施工質(zhì)量管理上實施自動化監(jiān)控，取得了除險加固的良好效果。水庫除險加固完工后，經(jīng)過４年的正常運轉(zhuǎn)和汛期高水位蓄水考驗證明，除險加固效果比預計還好。具體表現(xiàn)在原大壩背水坡有大面積滲漏濕潤及“牛皮脹”和兩壩端管涌漏水的現(xiàn)象均已消失，壩體浸潤線水位明顯降低０．５～０．９ｍ。據(jù)４年來的觀測除險加固后的三坑上庫呈穩(wěn)定狀態(tài)，滿足水庫安全運行的要求，發(fā)揮出更好的綜合效益。
    普寧市三坑上庫的除險加固實踐證明，在灌漿工程施工中，同時應用灌漿施工監(jiān)測自動化系統(tǒng)進行施工質(zhì)量自動化監(jiān)控，更能確保灌漿這種隱蔽工程的施工質(zhì)量，這是一項切實可行的技術(shù)措施。