劈裂灌浆

【摘要】文章主要介绍了劈裂灌浆的加固原理及其在秋风岭水库主坝加固工程中的施工过程和质量控制。

【关键词】劈裂灌浆；加固原理；方法

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32 4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）

图1灌浆孔平面布置图

（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

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（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。

1.劈裂灌浆施工工艺流程

开挖沟槽→钻孔→制浆→灌浆→终灌→封孔

2.劈裂灌浆施工方法

劈裂灌浆施工采用XY-100型钻机2台套造孔，YSB-250/120型调速注浆泵2台套，分两序施工，先进行Ⅰ序孔施工，再进行Ⅱ序孔施工。材料采用粘土浆，浆液比重为1.30。

（六）施工要点

1.钻孔施工：

（1）钻孔采用回转钻机钻进，泥浆护壁；钻孔孔径φ89mm。

（2）钻孔开孔位置与设计位置偏差不得大于50mm。

（3）钻孔施工时应采取预防孔斜的措施，并应按设计要求测量孔斜。孔底偏斜率不应超过1.5%。

（4）钻孔的有效深度应穿过待注浆地层进入下部地层1.0～2.0m为宜。

（5）选定部分一序孔作为向导孔，采用芯样、划分层位，其深度应大于墙体深度，间距不宜大于20m。钻进时应详细记录孔位、孔深、地层变化和漏浆、掉钻等特殊情况。

（6）孔口管埋设：注浆钻孔时埋设孔口管，以防止孔口塌落及孔口返浆，使坝的顶部注浆压力由孔口管承担，以避免地层表面劈裂，使灌注浆液在地层内始终处于封闭状态，因而可施加较大的注浆压力，促使浆液析水固结；当孔口压

力消失后，地层所产生的回弹压力较大，有利于提高浆液的固结速率和浆体固结的密实度。在黏性土地层注浆压力不大的情况下，直接将孔口管打入地层3～5 m，利用黏性土的黏结力来防止冒浆及平衡注浆顶托力；在松散无黏性地层或注浆压力较大的情况下，应在孔口预先挖2m左右深的坑，将孔口管下入3～5m后，在管周边回填黏性土并夯压密实，必要时可回填塑性混凝土。

2.制浆。采用搅拌机湿法制浆，随时测定泥浆密度，控制达到设计要求，浆液比重为1.30。开始采用稀浆灌注，待坝体被劈裂后，改用浓浆。

3.灌浆。施灌原则是“稀浆开始，浓浆灌注，分序施灌，先疏后密，少灌多复，控制浆量”，施工时要将注浆管下到离钻孔底部0.5～1.0m处。启动灌浆泵泥浆由射管喷出。浆液劈裂坝体始于注管底部，沿小主应力作用面，逐渐向上发展。孔底注浆可施加较大压力，使坝体内部劈开，把较多的泥浆压入坝体，产生挤压变形，待停灌后，坝体产生回弹，有利于提高坝体和浆脉的密度。全孔灌注，浆液从注浆管底部涌出，自下而上、从压力大处向压力小处、从坝体质量好部分向质量差部分、从已充填部分向未充填的部分、从裂缝中间向边缘流动和充填。要求每次灌浆后，要提一提注浆管，以免孔底堵塞和孔口冒浆。灌1～2次后，可提管1～2m。

4.终灌。经反复轮注后，浆体帷幕厚度须达到设计标准20cm。如连续3次不再吃浆或坝顶连续3次冒浆即可终灌，直观上要以饱、满、实为度。

5.封孔。在终灌后，先将注浆管插入孔底，再注入浓浆将稀浆或清水置换掉，直至浓浆（采用0.5∶1以上的浓浆）填满全孔为止，待浆液折水沉淀后，再进行第二次封填，直至钻孔封满为止。

6.灌浆期原型观测。按设计要求沿坝轴线方向每隔20m设一观测标点，每级至少分别在坝顶上、下游坝肩处各设一个观测标点，标点用砼桩或木桩做成。灌浆施工前应对布设的各桩垂直位移点观测2次，灌浆期每班观测1～2次，坝面

出现裂缝时，应增加观测次数，灌浆间歇期每2天观测1次。灌浆期间坝顶上下游坝肩处横向水平位移每次不得大于25mm。

7.注浆中特殊情况的处理。注浆过程中，有时会遇到冒浆、串浆等一些特殊情况，对这些情况的处理往往需采用一些特殊的方法。分述如下：

（1）冒浆：对孔口冒浆可采用重新回填黏土或在黏土中掺入少量水泥的方法，封堵套管外壁与孔壁之间间隙。对孔口以外部分的冒浆，可采用限流、限压及嵌缝的方法处理，如该法处理无效，则应停注待浆液凝结后再进行复注。

（2）串浆：在注浆过程中，若出现相邻两孔或隔孔冒浆，这表明堤坝地基已经劈裂，串浆两孔之间浆脉已经沟通。处理这种现象，一是将冒浆孔用止浆塞堵上，然后在注浆孔再继续注浆，另一种是将注浆孔与冒浆孔并联，同时进行灌注。

（3）隆起：注浆期地层隆起，一是由于注浆时产生水平劈裂，在注浆压力作用下，对地层产生抬动。在这种情况下，应采取限压方法或在保持注浆压力的前提下，控制注入量。二是由于在注浆压力作用下，对湿陷性大的土体产生挤压变形，而造成局部隆起。这时，则应降低注浆压力或调整施工方案。总之，注浆中地层的隆起是应尽量避免的，若发生，则应找出原因，采用相应的处理措施后，再继续注浆，以免对土坝质量造成不良影响。

（4）吸浆量过大：一种情况是注浆土体过于疏松，在注浆压力作用下，伴随着出现较大的压缩变形，使裂缝加宽，吸浆量增大。这时，伴随注浆量的增加，压力将逐步上升，应继续灌注到压力上升至设计压力或反复灌注到地层不吸浆为止。另一种情况是地层存在掏刷形成的空洞，这时应一直灌注到空洞填满为止。

四、效果评价

劈裂灌浆完成以后，经过一段时间，等粘土浆完全析水固结后，随机对灌浆的部位进行开挖，检验粘土墙的生成质量。经现场开挖检验，在坝体沿坝轴线方向形成数道粘土帷幕，宽度为10mm～50mm，浆脉累计厚度100mm（见图2）。

1、工程概况

滹沱河北大堤自无极县东罗尚闸，至献县枢纽，全长101.123 km，是天津市、华北油田及滹沱河至大清河之间众多城镇的重要防洪屏障。为省Ⅰ等一级堤防，堤身土料来源于大堤两侧，主要为黏土、壤土及砂壤土，分层混合填筑，土质不均匀，质量差异较大，碾压不实，存在松散夹层和空洞、裂隙。堤段干容重最大为17.6 kN/m3，最小仅11.6 kN/m3，全堤统计合格率（干容重大于15 kN/m3）为27％，平均干容重为14.4kN/m3。“96·8”洪水以来，堤身多处出现塌陷、管涌、贯通裂缝等重大险情。鉴于滹沱河北大堤在河北省防洪渡汛中的重要地位，1998年以来，连续对其进行了劈裂灌浆、垂直铺塑、混凝土护坡等一系列的综合整治。

北大堤循环式劈裂灌浆工程位于深泽县境内，施工日期为2000年3月10日～2000年5月30日。灌浆段桩号为10＋300～16＋700、19＋074～20＋300，其中13＋000～13＋826、14＋850～15＋150为双排孔，梅花型布置，其余段为单排孔。孔位布置于堤顶迎水侧，双排孔距堤肩1.0 m，单排孔距堤肩2.0 m，孔深5.5 m，孔距3.0m。

2、劈裂灌浆原理

劈裂灌浆利用最小主应力面和堤轴线方向一致的规律，根据土体水力劈裂的原理，顺堤向布孔，在灌浆压力下以适宜的泥浆液为能量载体，有控制地劈裂堤身，将与浆脉连通的所有裂缝、空洞、空隙等隐患用泥浆充填密实，同时浆压将筑堤土压密，最终在堤内顺堤向形成密实、垂直、连续、有一定厚度的浆液防渗固结体，从而达到防渗加固的目的。

3、灌浆主要设备

设备选用山东泰安产WJ100型卧式灌浆机，该机集搅拌、过滤、储浆、输浆功能为一体，可以连续搅浆和输浆，移动方便灵活。输浆用80/10型泥浆泵，功率4 kW，最大工作压力1.0 MPa，输浆量0.08 m3/min，水平输送距离60～80 m。动力配备为12 kW柴油发电机。

4、灌浆土料

设计要求：土料就近取材，主要为黏性土，在没有黏性土时，可选用粉质壤土（黏粒含量 12％，粉粒含量约75％，砂粒含量≤13％）。施工时选用土场的采样试验结果(表1)。

由表1可以看出，三个料场的黏粒含量为21.2％～25.6％，粉粒含量65.5％～66.3％，砂粒含量11.3％～12.5％，土料均为壤土，符合设计要求。

5、灌浆施工

（1）施工准备。由于灌浆需要24小时不间断施工，为保证工程进度与质量，施工前必须做好施工准备，首先，灌浆机、发动机应进行全面检修，保证机械设备正常运行。第二，选择符合要求的土料场，由于灌浆孔吃浆量的不确定性，所选择的料场土料必须充足。第三，

选好水源及送水车辆。

（2）场地布置。施工现场主要布置在北大堤堤顶上，根据灌浆泵的输送能力及施工中的具体情况，土料每100 m一堆，每堆大约20 m3。搅拌机、发电机等布置在背水坡侧。

（3）钻孔。钻孔之前，先根据设计要求布好孔位，采用洛阳铲打孔，造孔应保证垂直，倾斜度不大于2％。

（4）护壁管安放。护壁管的作用是使堤顶不致过早劈裂，保证灌浆效果。护壁管为DN 100的无缝钢管，长5 m。下管方法：悬吊起护壁管放入孔内，上管口在离地1.0 m时用布缠绕护壁管，徐徐落下；在离地0.3 m时，再用布条二次封堵孔口并填土夯实，防止浆液从孔口冒浆。上述封孔方法在施工中效果较好。

（5）灌浆。采用不分序依次向前推进的循环式劈裂灌浆法。所谓劈裂式，即在套管顶部加回浆管，当孔口压力过高时，从回浆管回浆，以加快浆液的流动性，减少和避免固形物在灌浆管中沉淀。灌浆流程（图1）。

浆液由泥浆泵通过注浆管压入孔内，排气完毕后，关闭阀门，向孔内注浆直至大堤劈裂冒浆。注浆装置如图2所示。

第一，泥浆比重的控制。制浆采用机械拌制，水与干土重量比为1∶1～1∶1.6。灌浆过程中根据吃浆量的大小变化，调节泥浆比重，吃浆量大时浓些，反之稀些。每孔初灌时，为打开浆路，采用比重为 1.53～1.55 g/cm3的稀泥浆，随后逐渐增大泥浆稠度，一般控制在1.64～1.66 g/cm3之间，封孔泥浆比重控制在1.70～1.74 g/cm3之间，泥浆比重采用比重计测量。

第二，时间间隔。初灌与第一次复灌的时间间隔为15 h，复灌1～2、2～3等以后的复灌间隔时间均为30 h。

第三，灌浆压力。灌浆压力是保证灌浆质量的关键，压力过大会对大堤的稳定不利，过低则会降低灌浆效果，达不到预期目的。设计灌浆压力0.15～0.6 MPa，但在施工时，不把它作为控制性指标，而是以大堤劈裂冒浆为原则。灌浆时压力由小逐渐加大，达到0.15 MPa时持续灌浆5分钟，如仍不出现劈裂，加大注浆压力，直至堤顶劈裂。裂缝出现后，为了延长劈裂时间，适当减少注浆量（减少20％～30％），继续升压，直至劈裂冒浆。

第四，结束标准。灌浆采用初灌一次，复灌两次。如果复灌2的吃浆量大于总吃浆量的15％，则应进行第三次复灌、第四次复灌……直至最后一次的吃浆量小于总吃浆量的15％为止。第五，封孔。终灌结束后在孔内注满容重大于1.6 g/cm3泥浆，浆面下沉后再灌，直至浆面不再下沉为止，施工中一般注入3～5次。

第六，观测记录。灌浆过程中，应做好现场施工记录工作，动态观测灌浆过程中的各种变化，如劈裂缝的宽度、长度、方向的变化、地基的鼓起范围和高程、堤坡局部平面位移、各孔吃浆量等，以备查询。

6 灌浆效果

通过对观测记录分析，孔间劈裂缝的搭接率在80％以上，局部段达到100％，缝宽一般为4～13 mm，最宽的达到30 mm，平均单孔吃浆量为2.15 m3，最大单孔吃浆量为31.8 m3，吃浆量大的灌浆孔说明其周围存在较大的洞穴。灌浆结束后，随机挖深3.0 m、长3.0 m、宽1.5 m的深坑5个，深坑中劈裂缝由灌浆孔底部贯通到了堤顶，裂缝最宽处达到了30 mm，浆脉清楚，浆液固结体密实。距浆脉10 cm、30 cm处各取5组土样进行检测，10 cm组的干容重平均为15 kN/m3，30 cm组的干容重平均为14.6 kN/m3，灌浆效果明显，达到了堤防防渗加固的目的。

劈裂注浆

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。

压力注浆施工方案.doc

地基加固 施工方案 编制： 审核： 批准： 2013年10月30日

一、编制说明： 注浆加固法是工程地基加固最常用的方法之一，该方法利用气压或液压配以填充渗透和挤密等方式，把能凝固的浆液均匀地注入岩土层中，驱走岩石裂隙中或泥土颗粒间的水分和气体，并以其自身填充，待硬化后即可将岩土胶结成一个整体，可以改善持力层受力状态和荷载传递性能，从而使地基得到加固，防止或减少渗透或不均匀沉降。相关示意图详附录一。 本施工方案的主要编制依据 1、《混凝土结构加固设计规范》（GB50367-2006）； 2、《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）； 3、《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）； 4、《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）（2010年版）； 5、《建筑抗震加固技术规程》（JGJ 116-2009）； 6、《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012）； 二、工程特点： 1、注浆加固根据地质条件及特征，本着确保质量、经济合理的原则，回填至设计标高后，采用水泥浆等浆体静压渗透注浆法，注浆管给予压力作用，使水泥等浆体克服各种阻力，进而渗入土体的孔隙和裂隙中，浆液通过渗透、挤密、填充等方式使得孔隙及松散的土粒胶结，形成相互穿插的脉状结石体。 2、压力注浆方案主要有： ①渗入型注浆：该方法适用于存在孔隙或裂缝的地基土层，即将 浆液渗入软土的孔隙或裂缝之中，使其与软土固结为一整体，而地基 土层结构也基本不受扰动和破坏。

入较浓的浆液，迫使注浆点附近土体压密而形成浆泡。随着浆泡的增 大，灌浆压力也增大，从而产生较大的上抬力。 ③劈裂灌浆：在处理软弱地基时，通过较高的灌浆压力作用，浆 液将克服地基中的初始应力并且抵抗土体抗拉强度，使得土体发生劈 裂，其方向是沿着垂直于主应力的平面或在土体强度最弱的平面，因 此渗入型注浆法不能灌入的土体部分可顺利实施灌注，从而增大浆液 扩散范围。 ④电动化学灌浆：其方法是在地基中插入金属电极并通以直流电， 借助电渗作用将浆液注入土体中，或将浆液注入电渗区，通过电渗使 浆液均匀扩散以提高灌浆效果。 3、压力注浆方案的选择 进行注浆施工首先要解决的问题是注浆方案的选择，首先选择注浆方法和注浆材料。同时还应考虑工程本身性质、工程地质条件等各 方面囚素。依据工程实践经验，注浆方案选择一般应遵循以下原则： ①一般来说，应采用水泥浆或水泥粉煤灰浆液来对伏软弱地基进 行加固。 ②如有硬壳存在软弱土层的上部，要将此软弱土层作为封压层； 当无这种硬壳或没发育时，可在地表做一厚约为0.5 m 的粘土垫层作 为封压层，或在地基碾实后形成封压层。 ③如软弱土层上部有较多的砂砾层，应自上而下分段式的注浆， 如软弱土层上部砂砾层较少或没有时，应自下而上分段式的注浆。 本工程选择上述第③种由下至上注浆方式进行。

土坝坝体劈裂灌浆泥墙与坝基帷幕灌浆帷幕的有效搭接方

土坝坝体劈裂灌浆泥墙与坝基帷幕灌浆帷幕的有效搭接方法 黄春华 （广东省水利水电科学研究院，广州，510610） 摘要：土坝坝体填土与坝基接触带和坝基强风化带是土坝防渗的重点和难点。在我省中小型水库除险加 固设计施工中，土坝防渗一般是采用坝体劈裂灌浆和坝基帷幕灌浆的办法形成封闭的防渗体进行防渗。大 坝上部劈裂灌浆形成的防渗泥墙与下部坝基帷幕灌浆形成的帷幕在坝体填土与坝基接触带处搭接，如何实 施搭接是能否形成封闭防渗体的关键。本文提出通过调整施工工序和利用坝体劈裂灌浆为静压注浆、可间 歇反复灌浆的特点，使土坝坝体劈裂泥墙与坝基帷幕灌浆形成的防渗帷幕有效地搭接起来，形成完整的坝 体坝基防渗帷幕墙。 关键词：坝体劈裂灌浆坝基帷幕灌浆搭接 1 问题的提出 目前，我省在中小型水库除险加固设计施工中，对大坝的除险加固除了放缓、培厚坝坡，使大坝满足整体抗滑稳定要求外，也对大坝坝体坝基进行防渗处理，降低大坝背水坡的渗流压力水头和减少大坝渗流量，以满足大坝抗渗稳定和提高大坝抗滑稳定度的要求。对于存在透水性较强的岩石坝基和填土质量差、透水性强的坝体的防渗措施一般是采用坝基帷幕灌浆和坝体劈裂灌浆，它具有防渗效果好、就地取材、施工机械轻便、造价低的特点，因而在我省得到广泛应用。但要获得理想的防渗效果，务必使坝基帷幕灌浆形成的防渗帷幕与坝体劈裂灌浆形成的灌浆泥墙形成完整的防渗帷幕体，才能彻底处理好原坝体坝基存在的渗流隐患。 2 土坝防渗的重点和难点 土坝坝体填土与坝基接触带及坝基的强风化层是土坝防渗的重点和难点。我省病险土石坝大部分为大跃进时期或文革期间兴建的，设计水平低，无机械施工或施工机械化程度低，筑坝时清基不彻底，填土十分松散，接触带透水性极强，水库蓄水运用后由于承受较大渗透水压力，形成集中渗流通道。坝基未进行帷幕灌浆处理或由于当时帷幕灌浆施工水平落后，强风化层透水性强，透水率为10～100Lu，甚至大于100Lu，为坝基的强透水带。又由于坝基强风化层帷幕灌浆时上层缺很好的止浆顶板，帷幕灌浆时难于施加灌浆压力，浆液在裂隙里扩散半径较小，较难形成完整连续的灌浆帷幕，因此，强风化带帷幕灌浆也是坝基帷幕灌浆的难点。 3 有效的搭接方法 为了使坝体灌浆泥墙和坝基灌浆帷幕能形成封闭的整体防渗帷幕，要充分利用劈裂灌浆的施工工艺，在完成了坝基的帷幕灌浆后进行坝体劈裂灌浆施工，即先下部后上部的施工顺序，并采取相应的施工工艺，才能达到理想的整体搭接效果。 岩石坝基要进行帷幕灌浆时，采用一次造孔达到设计深度（由防渗标准确定），自下至上分段完成坝基帷幕灌浆。安装劈裂注浆管底进入坝基强风化层或前期帷幕灌浆质量较差的部位，进行孔底注浆，灌浆2～3次后，起拔注浆管至管底停留在坝基接触带，灌浆2～3次，起拔注浆管3～6m，在坝体填土层下部注浆，直至劈裂冒浆，满足坝体劈裂灌浆终孔要求后终孔。施灌工艺详见图 3.1。搭接成墙过程详见图3.2。 346

劈裂灌浆

（一）坝体劈裂灌浆设计方案 劈裂灌浆是利用坝体小主应力的分布规律进行布孔，利用水力劈裂原理，施加一定的灌浆压力，有计划有控制地劈裂坝体，灌注适宜的泥浆，通过浆坝互压和坝体的湿陷固结等作用，使所有与浆脉连通的裂缝、洞穴等隐患得到充填挤压密实，形成竖直连续的浆体防渗帷幕，改善坝体内部的应力状态，增强坝体的渗透稳定和变形稳定性。 1、工程范围 防渗范围及深度:坝体清基线以上人工填土部分，桩号0+000～0+594.00m范围，顶部高程与正常蓄水位相同为58.6m，底部深入砼防渗墙和高喷墙顶以下2.0m。 2、工程设计要求 (1) 布孔:单排布孔，孔距为3.0m，分三序施工。 (2) 灌浆工艺参数: 浆液材料:含水泥6%的水泥粘土浆，浆液比重不小于1.3； 钻孔斜率：≤1.5%； 孔径: 5～8cm； 孔口压力：≤0.3MPa （二）劈裂灌浆施工工艺及方法 1、施工工艺流程 本次劈裂灌浆施工工艺采用“单排布孔，分序钻灌，段底注浆，全孔灌注，综合控制，少灌多复”的原则。施工主要过程包括钻孔、制浆、灌浆和封孔工序，工艺流程见下图。

劈裂灌浆施工工艺流程图 2、施工方法及技术要求 （1）布孔 由工程技术人员及测量人员对本标段控制桩的高程进行复核，并按设计图的要求进行布孔，施工放样采用水准仪导线测量，孔位偏差≤2cm，孔号、孔位做好标记。施工放样报验单上报监理工程师批准。（2）钻孔及下注浆管 按测量放样所定的孔位分序施工，采用回转钻机成孔，孔径φ60mm，然后下入φ42mm的注浆管，注浆管底部距孔底不大于0.5m。终孔前由监理鉴定并签字确认。钻孔施工中保证孔位偏差不大于±2cm，钻孔偏斜不大于孔深的1.5%，钻孔过程中详细记录造孔过程。（3）孔口及孔内阻浆设置 下入灌浆管后，采用孔口和孔内双阻浆措施。孔内深阻浆采用管壁缠物，所缠部位设在第一灌浆段上部（即孔底以上2～6m处），所缠物与孔径相一致后，将注浆管下入孔内预定位置。最后在孔口以下

劈裂灌浆施工方法

劈裂灌浆的加固原理及其施工方法 原作者:佚名添加时间:2007-10-11 原文发表:2007-09-25 人气:290 来源：不详 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：

浅谈劈裂灌浆在水库土坝中的防渗加固机理

浅谈劈裂灌浆在水库土坝中的防渗加固机理 用劈裂灌浆防渗加固技术来改进坝体的稳定性，是堤坝加固领域的一种非常有效的加固方法，多年来该技术在中小型水库上坝防渗加固中得到广泛应用。本文针对土坝劈裂灌浆加固机理进行分析研究，并分析施工过程中注意事项。 标签：坝体加固劈裂灌浆数值模拟分析 0 引言 在世界大多数国家中，土石坝建设在坝工方面一直居于首位。世界土石坝得到迅速发展的同时，也发生过较多的事故，为这种发展付出了代价。可以说每一次土石坝技术的重大进步，都和事故的教训有关。对于出现老化及异常情况的土石坝，为了防止其产生渗透破坏直至产生溃坝等工程事故，必须根据情况对其进行修补加固。土石坝建成后，经过多年运行，坝体产生老化是普遍存在的问题。当坝的力学稳定性或水力学稳定性受到损害时就要发生事故。据国内外学者统计，由渗透破坏造成事故的，约占全部事故的30%-40%。所以，土石坝的防渗加固，在世界范围的水库险坝的处理中占有很重要的位置。近年来，为了水库的防洪安全，我国政府利用国债资金，在全国范围内开展大规模的病险水库处理。本文就劈裂灌浆技术在水库土坝中的防渗加固机理分析，然后提出运用流固耦合分析方法进行模拟的思路。 1 劈裂灌浆方法研究 堤坝劈裂灌浆技术是在总结了传统的堤坝灌浆技术的经验教训，分析了堤坝裂缝的成因以及泥浆劈裂堤坝规律的基础上提出来的。美国在1970年即采用灌浆的方法处理了希尔克里格坝，该坝建成后在心墙与山坡接头处出现漏水；英国60年代初期建成的巴尔德赫德坝，发现心墙裂缝后，60年代末期也采用灌浆的办法进行处理；还有西班牙的阿尔庞上坝、墨西哥的勒克萨坝都采用过灌浆的方法进行处理，当时由于人们的种种担心，致使这门技术未能得到发展。 我国解放初期在黄河大堤首次用钢钎探测隐患，然后进行灌浆，取得了较好的效果。而后在一些中小型水库上坝上进行充填式灌浆。到了70年代该技术开始用于处理一些大中型水库的坝体隐患。到了70年代后期，人们总结了充填灌浆的经验教训，分析了坝体裂缝成因和灌注泥浆劈裂坝体的规律，提出了土坝坝体劈裂灌浆理论。劈裂灌浆与充填式灌浆有本质的区别。坝体劈裂灌浆是从产生坝体隐患的原因入手，利用坝体小主应力的分布规律进行布孔，利用水力劈裂原理，施加一定的灌浆压力，有计划有控制地劈裂坝体，灌注适宜的泥浆，通过浆坝互压和坝体的湿陷固结等作用，使所有与浆脉连通的裂缝、洞穴、水平疏松层等隐患得到充填挤压密实，形成竖直连续的浆体防渗帷幕。改善坝体内部的应力状态，改善坝体的渗透稳定性和变形稳定性。随着劈裂灌浆加固技术的推广应用，其理论研究也得到不断的发展。通过原型观测、室内试验、理论分析和工程总结对浆液劈裂坝体的规律、泥浆固结和坝体压密、浆坝互压以及坝体内部孔隙水压

劈裂灌浆

【摘要】文章主要介绍了劈裂灌浆的加固原理及其在秋风岭水库主坝加固工程中的施工过程和质量控制。 【关键词】劈裂灌浆；加固原理；方法 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32 4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） 图1灌浆孔平面布置图 （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

劈裂注浆施工方案

上海世博地基加固劈裂注浆工程 施 工 组 织 设 计 上海公司 二O一二年五月三十日

目录 一、工程概况 (2) 二、地质情况 (2) 三、设计要求及工作量 (3) 四、技术要求及施工工艺 (4) 五、组织管理网络 (6) 六、设备材料 (6) 七、质量保证措施 (7) 八、安全文明施工 (8) 九、施工进度计划 (9) 十、提交资料 (9)

一、工程概况 上海世博地基加固工程,为保证房屋基础的承载力满足正常使用要求,拟采用注浆方法对基础地基进行加固处理,注浆采用劈裂注浆法加固处理, 具体孔位见注浆孔平面布置图 本工程场地较平坦，结构工程±0.00相对于绝对标高+4.60m，现施工场地平整后平均绝对标高为+4.40m，新建基础标高。 工程相关参建单位 建设单位： 设计单位： 监理单位： 总承包单位： 专业分包单位： 本次地基加固采用劈裂注浆工艺。为进一步细化与完善各项施工组织计划，为确保工程质量，保障施工安全，保证施工进度，实现“安全、优质、文明、高效”的施工目标，针对相关施工工序总体部署、流程、各分项工程施工技术、施工工艺及质量控制要点、对周边环境的保护措施、基坑工程施工应急预案以及信息化施工管理等，特编制本施工组织设计，用于指导施工。本次施工组织设计需通过建设单位审议认可后方可投入实施。 二、地质情况 拟建工程位于上海市浦东新区，拟建场地地势较平坦。根据勘察报告，本场地较平坦，自然地面绝对标高一般在+4.270~+4.720，设计统一取自然地面平均标高+4.400。结构±0.000=+4.600，故场地自然地面相对标高-2.000。 土层特性及物理力学性质参数表如下表所示 土层特性及物理力学性质

铁路注浆加固施工方案

铁路路基注浆施工方案 JIANENC 编制：________________ 复核：________________ 审核：________________ 广西嘉能电力建设有限公司 2018年8月22日

路基注浆施工方案 一、工程概况 防城港电力公司电力电缆下穿钦防线采用顶管施工，于2017年 顶进一组（6根），2018年顶进一组电缆（2根），均为裸线下穿，两组电缆相距1-2m, 2018年新顶进的一组电缆管道造成铁路路肩处塌陷，形成约1m2塌陷坑，塌陷出现后，钦州工务段已用混凝土填平，并持续观测铁路路基变形。塌陷位于钦防线K60+250附近，根据施工单位提供资料显示，顶管下穿钦防线铁路2股道，分别为进港1线、2线，钦防线铁路在本处为非填非挖通过场地，交角为90°,顶管底 埋深约5-8m,顶管直径0.4m,为治理顶管产生的地面塌陷，保障铁路路基稳定，采用注浆对既有轨面高程为H=0.00m进行施工。 需注浆处理的路基里程段为：钦防线K60+250路基附近 二、采用注浆加固法的优越性 固化剂（浆液）沿路基软弱部位渗透充填、压密固结、劈裂置换、 胶结固化，消除地质缺陷，改善路基受力性状，提高承载力，减少不均匀沉陷。 1）根本消除路基下空洞及暗道，使病害从根本上得以防治。 2）经济效益高。 3）工期短、污染小、施工文明。 4）技术先进、工法成熟、效果可靠。 三、路基加固施工 1、路基加固原理 路基加固的目的是要形成复合地基，通过土体强度的改良，以提

高地基承载力，主要是减少土体的压缩变形或减少土体侧向位移引起的路基沉降。压力注浆是通过钻孔，并利用注浆设备均匀地将浆液注入路基土体中，以充填、渗透和挤密的方式，排除土颗粒间裂隙中的水分和空气，并占据其空间，使路基土体孔隙比减少，强度提高。 2、加固范围 采用花管注浆加固2组电缆下穿铁路路基的范围，采用①10cm花管注浆管，注浆孔布置于沿2组顶管电缆方向，铁路2股道路基范围两侧，共布置注浆孔20个，注浆孔间距0.57-3.58m。注浆深度为-9.00m , 注浆孔位需避开新顶进电缆及既有2017年顶进的电缆，并深入铁路路基进行有效施工。 3、施工设备 4、钻孔及注浆 1）注浆主要材料 注浆材料主要为水泥浆，宜采用42.5级普通硅酸盐水泥为主剂 的浆液及水泥和水玻璃的双液型混合浆液。根据检验评定标准，对进场水泥进行材料检测，现场做好水泥的储存与使用工作，防止水泥受潮结块

浅谈劈裂灌浆在水库土坝中的防渗加固机理`

浅谈劈裂灌浆在水库土坝中的防渗加固机理` 发表时间：2016-11-30T10:43:27.250Z 来源：《基层建设》2016年17期作者：肖寿明 [导读] 本文针对土坝劈裂灌浆加固机理进行分析研究，并分析施工过程中注意事项。 身份证号码：452323************ 摘要：用劈裂灌浆防渗加固技术来改进坝体的稳定性，是堤坝加固领域的一种非常有效的加固方法，多年来该技术在中小型水库上坝防渗加固中得到广泛应用。本文针对土坝劈裂灌浆加固机理进行分析研究，并分析施工过程中注意事项。 关键词：坝体加固劈裂灌浆数值模拟分析 0 引言 在世界大多数国家中，土石坝建设在坝工方面一直居于首位。世界土石坝得到迅速发展的同时，也发生过较多的事故，为这种发展付出了代价。可以说每一次土石坝技术的重大进步，都和事故的教训有关。对于出现老化及异常情况的土石坝，为了防止其产生渗透破坏直至产生溃坝等工程事故，必须根据情况对其进行修补加固。土石坝建成后，经过多年运行，坝体产生老化是普遍存在的问题。当坝的力学稳定性或水力学稳定性受到损害时就要发生事故。据国内外学者统计，由渗透破坏造成事故的，约占全部事故的30%-40%。所以，土石坝的防渗加固，在世界范围的水库险坝的处理中占有很重要的位置。近年来，为了水库的防洪安全，我国政府利用国债资金，在全国范围内开展大规模的病险水库处理。本文就劈裂灌浆技术在水库土坝中的防渗加固机理分析，然后提出运用流固耦合分析方法进行模拟的思路。 1 劈裂灌浆方法研究 堤坝劈裂灌浆技术是在总结了传统的堤坝灌浆技术的经验教训，分析了堤坝裂缝的成因以及泥浆劈裂堤坝规律的基础上提出来的。美国在1970年即采用灌浆的方法处理了希尔克里格坝，该坝建成后在心墙与山坡接头处出现漏水；英国60年代初期建成的巴尔德赫德坝，发现心墙裂缝后，60年代末期也采用灌浆的办法进行处理；还有西班牙的阿尔庞上坝、墨西哥的勒克萨坝都采用过灌浆的方法进行处理，当时由于人们的种种担心，致使这门技术未能得到发展。 我国解放初期在黄河大堤首次用钢钎探测隐患，然后进行灌浆，取得了较好的效果。而后在一些中小型水库上坝上进行充填式灌浆。到了70年代该技术开始用于处理一些大中型水库的坝体隐患。到了70年代后期，人们总结了充填灌浆的经验教训，分析了坝体裂缝成因和灌注泥浆劈裂坝体的规律，提出了土坝坝体劈裂灌浆理论。劈裂灌浆与充填式灌浆有本质的区别。坝体劈裂灌浆是从产生坝体隐患的原因入手，利用坝体小主应力的分布规律进行布孔，利用水力劈裂原理，施加一定的灌浆压力，有计划有控制地劈裂坝体，灌注适宜的泥浆，通过浆坝互压和坝体的湿陷固结等作用，使所有与浆脉连通的裂缝、洞穴、水平疏松层等隐患得到充填挤压密实，形成竖直连续的浆体防渗帷幕。改善坝体内部的应力状态，改善坝体的渗透稳定性和变形稳定性。随着劈裂灌浆加固技术的推广应用，其理论研究也得到不断的发展。通过原型观测、室内试验、理论分析和工程总结对浆液劈裂坝体的规律、泥浆固结和坝体压密、浆坝互压以及坝体内部孔隙水压力和土压力的变化规律等方面获得初步成果。 劈裂灌浆技术不论在施工工艺还是在理论研究方面取得了不少进展。但是，山于该项技术的特殊性及加固对象的多样性，所以还有很多理论方面的问题没有解决。例如，灌浆轴线的布置，复灌时间的确定，浆液在坝体中的固结规律，灌浆对坝体应力应变的影响，灌浆效果及持久性问题等。劈裂灌浆的理论研究远远落后于实践需要，甚至制约了该项技术的进一步推广。 2 土坝劈裂灌浆加固机理 土坝劈裂灌浆防渗加固机理是多方面的，首先是坝体内部应力的分布规律为劈裂灌浆提供了可能性，再就是灌浆过程中的泥浆的劈裂充填作用、浆坝互压作用、坝体湿陷固结作用、坝体内部应力调整作用等。 2.1 水力劈裂原理，指是在水压力作用下，使原物体产生裂缝或使原有裂缝扩大的过程。如果无限域中的圆孔受到均匀液体压力P，要计算介质中的应力，已有经典解答。如果介质初始应力为零，则当P＞σi就会被劈裂，其中σi为介质的抗拉强度。若果介质初始应力为σ，则当P≥σ+σi就会被劈裂，式中如果σ是拉应力，则P+σ≥σi就会被劈裂。 2.2 土坝坝体的应力分布规律，土坝具有梯形断面的条形建筑物，通过对土坝坝体的原形观测及有限元分析，坝体内部应力分布规律一般如下：在坝轴线附近，土坝的竖向应力σi略小于土柱的自重压力，土坝横剖面的水平应力σx，比竖向应力σy小，约等于(0.3-0.5)σy，(即侧压力系数为0.3-0.5)。土坝填筑质量愈差，则侧压力系数愈小，坝顶部一定高度σx:还会出现拉应力。土坝的纵剖面的水平应力为σz二介于σx和σy之间。一般情况，土坝坝体压应力符合σy>σz>σx的规律。根据土坝坝体的应力分布情况，利用水力劈裂原理，在坝轴线附近沿小主应力面布置灌浆孔。泥浆就容易沿这个平面将坝体劈开。 2.3 泥浆对坝体的劈裂充填作用。由于劈裂灌浆是以浆液为能量载体，高压泥浆对坝体有很大的充填作用。泥浆充填坝体内部被劈开的灌浆通道，以及与通道相连的各种原有裂缝、洞穴等，充填作用与劈裂灌浆作用是同时进行的。随灌、随劈、随充填，达到缝开、浆到、料满。随着复灌次数的增加，泥浆多次充填挤压，使原坝体得到挤压、密实，与浆体帷幕一起形成较高的防渗能力，因而达到充填坝体隐患和构造防渗帷幕的目的。 2.4 湿陷作用。泥浆灌进坝体，其中大量水分随之进入坝体。水除了产生孔隙水压力和对土的性质产生影响外，还对坝体产生湿陷作用。湿陷作用的大小与土坝质量和土料性质有关。湿陷作用对坝体是有利的，可以增加坝体的密实度和变形的稳定性，减少弱应力区范围。停灌以后湿陷作用逐渐变缓，每次复灌都有湿陷，但湿陷率越来越小。湿陷使坝高有所降低，坝体体积缩小，在坝顶出现变形裂缝。这些裂缝经过多次复灌后都会被泥浆充填。 2.5 能量的调整和转换。根据物体能量的转换和传递规律，提出了土坝的裂缝破坏是由于坝体内部的变形和能量积累转换造成的。要根除这种隐患，就必须使坝体内部分土体所积累的应变能充分释放。劈裂灌浆就是通过灌浆压力和土体湿陷变形，使原有的土体裂缝充分开裂，使己出现的弱应力区和强应力区之间的应力应变能相互传递转换，打破原坝体内部应力的不平衡，恢复正常的应力状态，使坝体内部的应力应变相对稳定。 2.6 浆坝互压理论。土坝劈裂灌浆技术利用了上坝坝体的整体弹性特征，在灌浆过程中随着灌浆压力的反复增长和消失，具有弹性的坝体张开和回弹，使坝体和浆体反复挤压，形成连续的浆体帷幕和两侧压密的坝体联合防渗带。通过浆坝互压，可以补救原坝体由于不均匀变形产生的小主应力不足，改变坝体内部的应力不平衡状态，从而比较彻底地解决了土坝坝体的变形稳定和渗透稳定问题。

浅谈劈裂灌浆在水库土坝中的防渗加固机理

浅谈劈裂灌浆在水库土坝中的防渗加固机理 水库土坝是水利工程建设中的重要组成部分，它的质量直接关系到整个工程的质量。对于土坝的防渗加固我们主要采用劈裂灌浆技术，进而增强坝体的稳固性。这也是当前针对水库土坝防渗加固的重要应用方法，取得的效果也是十分明显的。文章主要阐述了这中劈裂灌浆技术，希望能够给同类工程一定的参考。 标签：坝体加固；劈裂灌浆；数值模拟分析 引言 当前，在世界范围内土石坝已经被广泛地应用到水利工程建设中，随着土石坝工程建设的不断发展，在工程建设的过程中也出现了很多的工程事故，为此付出了沉重的代价。所以，我们必须认真地对待土石坝工程，不断的提高工程建设的质量，尽可能地减少事故的发生。在工程事故中有很多都是由于土石坝老化或者是出现了异常情况，因此，我们应该根据工程问题的实际情况采取相应的加固措施。一般来说，在土石坝简称以后，往往会随着使用年限的增长，而出现老化现象。一旦坝体受到超出自身承受能力的压力就会造成损害，进而发生事故。通过相关统计我们可以了解到，由于坝体渗漏而导致的工程事故占总事故的百分之三十到百分之四十。因此，国家应该重视土石坝加固工程，增加对该工程的资金投入，在全国范围内开展相关的水库除险加固工程，进一步促进我国水利事业的快速发展。 1 劈裂灌浆方法研究 随着我国堤坝加固工程建设的快速发展，劈裂灌浆技术得到了更为广泛的应用。此种技术主要是在传统灌浆技术的技术上，通过分析堤坝裂缝形成的原因进以及使用该项技术规律的基础上研究出来的。这种技术最先在美国开始使用，早在一九七零年美国就宰希尔克里格坝使用了该项技术，但是在建成后出现了渗漏问题；紧接着在英国的巴尔德赫德坝也使用了该项技术，不过也出现了裂缝问题。这些问题的出现使当时的人们出于种种的考虑而没有让这门技术得到发展。 我国解放初期在黄河大堤首次用钢钎探测隐患，然后进行灌浆，取得了较好的效果。而后在一些中小型水库上坝上进行充填式灌浆。到了70年代该技术开始用于处理一些大中型水库的坝体隐患。到了70年代后期，人们总结了充填灌浆的经验教训，分析了坝体裂缝成因和灌注泥浆劈裂坝体的规律，提出了土坝坝体劈裂灌浆理论。劈裂灌浆与充填式灌浆有本质的区别。坝体劈裂灌浆是从产生坝体隐患的原因入手，利用坝体小主应力的分布规律进行布孔，利用水力劈裂原理，施加一定的灌浆压力，有计划有控制地劈裂坝体，灌注适宜的泥浆，通过浆坝互压和坝体的湿陷固结等作用，使所有与浆脉连通的裂缝、洞穴、水平疏松层等隐患得到充填挤压密实，形成竖直连续的浆体防渗帷幕。改善坝体内部的应力状态，改善坝体的渗透稳定性和变形稳定性。随着劈裂灌浆加固技术的推广应用，其理论研究也得到不断的发展。

劈裂灌浆

1工程概况 石坝水库位于珠江流域西江水系块泽河源头，迳流面积75.50km2，坝高25.80m，坝长120.0m，正常库容2670.0万m3。不仅要满足农业灌溉及人蓄饮水的需要，还要承担白水电厂的供水任务。其地位举足轻重。为此，对水库安全和供水保证要求很高。 由于施工质量差，大坝坝高16.0m以下较密实，以上实为松堆坝，结构松散，防渗能力差。致使外坝坡大面积潮湿，渗漏面积达700.0多m2，并有两处集中漏水，高水位时渗漏量达20.0L/s。这样，不但水库不能很好地发挥效益，而且，大坝安全受到严重威胁。 2工程设计 针对该工程坝体具体渗漏情况，设计采用劈裂灌浆。帷幕线位于坝轴线上游0.5m处，帷幕线长120.0m。一共20个孔，分两序进行，孔距5.0m，孔深以接触基岩为准，总孔深355.10m。压力0.26～0.30MPa之间，不得超过0.30MPa。采用粘土水泥混合浆，重量比7:3,浆液稠度1.2～1.6t/m3之间，帷幕面积1855.70m2，要求帷幕平均厚度不低于0.2m。 3劈裂灌浆工程施工 3.1钻孔 钻孔分三序进行，第一序孔孔距20.0m，第二序孔孔距20.0m，第三序孔孔距10.0m，即按20.0m、10.0m、5.0m的孔距逐渐加密。开孔孔径110.0mm，终孔孔径91.0mm。一次性成孔，不分段，下定向管后，一次打到基岩为准。钻进方法为回转式钻机干钻或反循环钻进，不允许送水。 3.2浆液配制 干发制浆，先用打浆机打碎粘土，过滤粗颗粒，搅成粘土浆，然后，再掺入水泥配成粘土水泥混合浆。粘土水泥重量比为7:3。配浆时固定水泥用量，通过调整粘土和水的用量来吻合所需要的浆液稠度。

劈裂灌浆的加固原理及其施工方法[详细]

劈裂灌浆加固原理及其施工方法 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6903万米3.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11127.2米,采用单排布孔,孔距4.0米,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0.5米.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48.0米,坝顶宽度7.0米,坝顶长1650米,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10米段渗透性较强,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

土坝灌浆技术规范

土坝坝体灌浆技术规范 SD 266-88 编制说明 第一章总则 第二章灌浆前的准备工作 第三章灌浆设计 第四章灌浆施工 第五章灌浆观测 第六章灌浆质量检查和验收

第一章总则 第1．0．2条本规范对适宜灌浆的土坝坝型和坝高的规定，是根据各地大多数土坝的灌浆经验提出的。我国用灌浆措施加固土坝坝体成功的实例很多，坝高大都在60m以下，且多为均质坝和宽心墙坝。随着灌浆技术的发展，这个界限可能被突破，但一定要经过充分论证和试验研究。 土堤的高度较低，规范要求可能偏高，使用时可因地制宜，灵活掌握。 第1．0．6条一般要求在水库低水位时进行灌浆。低水位指库水位低于隐患的最低高程。但有时不易达到，如多年调节水库，弃水引起的经济损失太大，年调节水库不能在一个枯水期完成坝体灌浆的，也可允许在较高水位情况灌浆，但应严格灌浆工艺，注意灌浆观测和控制。 第二章灌浆前的准备工作 第二节隐患勘探 第2．2．5条勘探土坝坝体隐患不宜采用注水试验的方法，这是因为：1）用注水试验勘探主坝坝体隐患的大小和位置，难以说明问题；2）根据土坝应力计算，水力劈裂理论及劈裂灌浆实践表明，土坝坝体有些部位小主应力很小，容易产生水力劈裂，注水试验可使无隐患的坝体产生新的裂缝，或使原来有隐患的坝体产生更大更多的裂缝。 第三节灌浆物料、机具的准备 第2．3．2条灌浆设计有特殊要求，还应备够其它材料，是指在短期内要有一定的强度、防渗性能、堵塞各种洞穴、杀死白蚁等。或因土料不能满足设计某些指标，要求改善浆液的情况。 第2．3．3条比较大的工程应选用土坝坝体灌浆配套机械，使用非配套设备时，主要应注意泥浆泵的选择。泥浆泵容量过大，易造成不适当的劈裂坝体。容量过小，灌浆压力达不到设计要求，终灌时间很长，既拖延了工期，灌浆质量也难以保证。一般应通过灌浆试验，选择合适的泥浆泵。 第三章灌浆设计 第二节劈裂式灌浆设计 第3．2．3条河槽段比较容易实现控制性劈裂灌浆，不论设计或施工都先从这段入手。 终孔距离与灌浆孔序有关，一般采用2～3序孔，北方地区的主坝采用两序孔。单从1次能够劈裂的长度看，可达几十米，但灌浆工艺和质量不易控制，所以，第一序孔间距，不超过坝高的2/3（或钻孔深度的

劈裂灌浆

劈裂灌浆技术要求 一、工程内容和工程量 （一）、工程内容 大坝劈裂灌浆 （二）、工程量 1、灌浆沿坝轴线单排布置，分段灌注，分序加密。坝基、坝肩帷幕灌浆防渗，孔距2m；坝体劈裂灌浆防渗，孔距4m。 2、帷幕灌浆深度由现场压水试验确定，深入弱透水层以下3m；顶部至校核洪水位。 3、检查孔为灌浆孔的10%； 二、施工工艺和方法 （一）、坝体劈裂灌浆工艺流程 定孔位验收合格钻孔验收合格埋管验收合格制浆验收合格灌浆验收合格封孔 （二）、施工方法 1、定孔 按设计图纸提供的灌浆轴线，首先对钻孔轴线进行放线、定孔位，孔高程用DS3水平仪进行测量，施工前应对桩号。孔号、孔位进行校验，偏差严格控制在2cm范围内。 2、造孔 校对钻孔编号、位置，然后将钻机对准孔号位置，孔位偏差不得超过2cm，用水平尺校正钻机的平稳及垂直度，保持钻机垂直偏差度小于1度，钻孔孔斜不得大于孔深2%，开始造孔。造孔方式采用冲击成孔或泥浆护壁湿钻法，开孔孔径Φ89mm，终孔孔径Φ75mm钻至设计孔深后埋下直径1寸工作管，供灌浆使用。 3、制浆 ①为满足灌浆的质量要求，必须对土料进行选择，将符合规范要求的粘土按不同的水土比（重量比）把水和粘土送进泥浆搅拌机进行搅拌，搅拌均匀后经过滤筛（筛孔5mm×5mm）流入一级浆池（沉淀），后流入二级池（净浆池）。经拌和桶调剂成所需的浆液容重供灌浆使用，并经常对净浆池的浆液进行物理性能的测试（现场测试） ②为提高泥浆的流动性、稳定性，加速浆液凝固或提高后期强度等目的可以掺入适量的外加剂。 4、灌浆 ①灌浆方法 采用孔底注浆全孔灌注纯压方法进行，灌注纯粘土浆。注浆管下至距孔底≥0.5m处。 ②灌浆孔口压力 坝体劈裂灌浆据不同孔深相应控制不同的孔口压力，灌浆控制压力按如下原则确定： a.压力控制在0.2～0.4MPa以内。 b.灌浆压力是劈裂灌浆施工中的重要控制指标，它一方面关系到坝体在施工过程中的安全。另一方 面是对浆液能否在坝体中劈开一道纵向裂缝，形成完整的防渗帷幕起着至关重要的作用。并派出专人对现场的压力表观测记录，压力值不得超过最大允许灌浆压力。

劈裂注浆施工方案(改)

劈裂注浆施工方案 1.方案原理 施工采用前进式劈裂注浆，它是在钻孔内施加液体压力于弱透水性地层中，当液体压力超过渗透注浆的极限压力时，土体产生水力劈裂，形成裂缝，进浆量突然增大。劈裂面发生在轴力最小主应力面，劈裂注浆在钻孔附近形成网状脉络，通过浆液挤压土体形成浆液骨架作用。在注浆压力作用下，浆液克服地层的初始应力和抗拉强度，引起土体结构的局部扰动，使地层中原有的裂隙和空隙张开，浆液的可注性和扩散距离增大，从而达到加固的目地，由于注浆后浆液固结体在土体中呈脉络状，因此又称为脉状注浆。常适用于粘性土层或深层注浆。 通过劈裂注浆使拱部松散饱和土形成具有一定强度、渗透系数较小的粘性土层，以达到稳定土体并止水的预期效果。 2. 施工方法 2.1钻孔 （1）测量放线定出注浆孔孔位； 图2-1 注浆施工工艺流程图 （2）采用K-100型工程地质钻机按标出的孔位进行钻孔，精确度要求＜1％； （3）钻孔过程中一般采用套管定位，钻孔直径采用Φ76mm，钻进3m后下入水囊式止浆塞； （4）在钻孔过程中应做好详细的钻孔记录，对钻孔进行地质描述，观察分析回水岩芯或

弃碴状态，用以判断注浆质量和调整注浆参数，指导施工。 2.2安设孔口管 用CS（水泥、水玻璃）砂浆埋设Φ76mm孔口管，在管口安装Φ76mm球形闸阀，作为封闭钻孔中可能会出现的涌水。 2.3注浆作业 2、浆液配制 根据预配制浆液的体积，按配比参数计算出所需的水泥，水的用量。 在搅拌机内加入计算好的用水量，边搅拌边加入计算好的水泥用量，搅拌均匀后倒入储浆桶内以备注浆。 3、注浆施工 注浆方式采取后退式分段注浆工艺，每次注浆段长0.8m—1.0m，注完第一注浆段后，后退注浆芯管，进行第二注浆段的钻孔。如此循环，直至该孔结束。 （1）灌浆呈梅花状布置灌浆孔，孔距4.0m，双排孔距2m。劈裂灌浆由基础底以下质淤泥层下2m。 （2）注浆开始，先送稀浆，泥浆容重控制在1.3t/m3，孔口压力下降后，土体被劈开，泥浆容重再提高到1.6t/m3以上。 （3）每个注浆孔都要进行几次灌浆，第一次注浆量一般为0.4~0.5m3/m，其它各次复灌为0.2~0.3m3/m，终灌后平均灌浆量为1.2~1.7m3/m。 4、注浆过程中应注意： （1）止浆塞初始停放位置 应根据注浆管长度及注浆管前端开孔位置以及止浆塞构造精确计算止浆塞初始停放位置。 （2）分段后退式注浆 如果采用机械式止浆塞应注意将带有止浆塞的芯管和顶管连接后插入到注浆管孔底，压紧止浆塞使之膨胀，以达到止浆效果。 分段后退式注浆要特别注意止浆塞损坏程度，施工过程中若发现止浆塞存在问题，应立即更换，以免引起注浆管堵塞，造成芯管无法拔出。 （3）注浆过程中如需暂停注浆时，将注浆芯管拔出1m，向孔内注清水后再停止注浆，这样既保持管路畅通，又保证注浆段不受注水影响。 2.5注浆结束标准 （1）一序孔（单号孔），采取定量定压相结合方式即当注浆量达到设计值或注浆压力达到设计值且注浆量达到设计值80%时作为注浆结束标准。

浅谈劈裂灌浆在水库土坝中的防渗加固机理

浅谈劈裂灌浆在水库土坝中的防渗加固机理 发表时间：2016-11-10T10:42:45.853Z 来源：《低碳地产》2016年8月第15期作者：肖寿明 [导读] 用劈裂灌浆防渗加固技术来改进坝体的稳定性，是堤坝加固领域的一种非常有效的加固方法。 身份证号码：45232319740725xxxx 【摘要】用劈裂灌浆防渗加固技术来改进坝体的稳定性，是堤坝加固领域的一种非常有效的加固方法，多年来该技术在中小型水库上坝防渗加固中得到广泛应用。本文针对土坝劈裂灌浆加固机理进行分析研究，并分析施工过程中注意事项。 【关键词】坝体加固劈裂灌浆数值模拟分析 0 引言 在世界大多数国家中，土石坝建设在坝工方面一直居于首位。世界土石坝得到迅速发展的同时，也发生过较多的事故，为这种发展付出了代价。可以说每一次土石坝技术的重大进步，都和事故的教训有关。对于出现老化及异常情况的土石坝，为了防止其产生渗透破坏直至产生溃坝等工程事故，必须根据情况对其进行修补加固。土石坝建成后，经过多年运行，坝体产生老化是普遍存在的问题。当坝的力学稳定性或水力学稳定性受到损害时就要发生事故。据国内外学者统计，由渗透破坏造成事故的，约占全部事故的30%-40%。所以，土石坝的防渗加固，在世界范围的水库险坝的处理中占有很重要的位置。近年来，为了水库的防洪安全，我国政府利用国债资金，在全国范围内开展大规模的病险水库处理。本文就劈裂灌浆技术在水库土坝中的防渗加固机理分析，然后提出运用流固耦合分析方法进行模拟的思路。 1 劈裂灌浆方法研究 堤坝劈裂灌浆技术是在总结了传统的堤坝灌浆技术的经验教训，分析了堤坝裂缝的成因以及泥浆劈裂堤坝规律的基础上提出来的。美国在1970年即采用灌浆的方法处理了希尔克里格坝，该坝建成后在心墙与山坡接头处出现漏水；英国60年代初期建成的巴尔德赫德坝，发现心墙裂缝后，60年代末期也采用灌浆的办法进行处理；还有西班牙的阿尔庞上坝、墨西哥的勒克萨坝都采用过灌浆的方法进行处理，当时由于人们的种种担心，致使这门技术未能得到发展。 我国解放初期在黄河大堤首次用钢钎探测隐患，然后进行灌浆，取得了较好的效果。而后在一些中小型水库上坝上进行充填式灌浆。到了70年代该技术开始用于处理一些大中型水库的坝体隐患。到了70年代后期，人们总结了充填灌浆的经验教训，分析了坝体裂缝成因和灌注泥浆劈裂坝体的规律，提出了土坝坝体劈裂灌浆理论。劈裂灌浆与充填式灌浆有本质的区别。坝体劈裂灌浆是从产生坝体隐患的原因入手，利用坝体小主应力的分布规律进行布孔，利用水力劈裂原理，施加一定的灌浆压力，有计划有控制地劈裂坝体，灌注适宜的泥浆，通过浆坝互压和坝体的湿陷固结等作用，使所有与浆脉连通的裂缝、洞穴、水平疏松层等隐患得到充填挤压密实，形成竖直连续的浆体防渗帷幕。改善坝体内部的应力状态，改善坝体的渗透稳定性和变形稳定性。随着劈裂灌浆加固技术的推广应用，其理论研究也得到不断的发展。通过原型观测、室内试验、理论分析和工程总结对浆液劈裂坝体的规律、泥浆固结和坝体压密、浆坝互压以及坝体内部孔隙水压力和土压力的变化规律等方面获得初步成果。 劈裂灌浆技术不论在施工工艺还是在理论研究方面取得了不少进展。但是，山于该项技术的特殊性及加固对象的多样性，所以还有很多理论方面的问题没有解决。例如，灌浆轴线的布置，复灌时间的确定，浆液在坝体中的固结规律，灌浆对坝体应力应变的影响，灌浆效果及持久性问题等。劈裂灌浆的理论研究远远落后于实践需要，甚至制约了该项技术的进一步推广。 2 土坝劈裂灌浆加固机理 土坝劈裂灌浆防渗加固机理是多方面的，首先是坝体内部应力的分布规律为劈裂灌浆提供了可能性，再就是灌浆过程中的泥浆的劈裂充填作用、浆坝互压作用、坝体湿陷固结作用、坝体内部应力调整作用等。 2.1 水力劈裂原理，指是在水压力作用下，使原物体产生裂缝或使原有裂缝扩大的过程。如果无限域中的圆孔受到均匀液体压力P，要计算介质中的应力，已有经典解答。如果介质初始应力为零，则当P＞σi就会被劈裂，其中σi为介质的抗拉强度。若果介质初始应力为σ，则当P≥σ+σi就会被劈裂，式中如果σ是拉应力，则P+σ≥σi就会被劈裂。 2.2 土坝坝体的应力分布规律，土坝具有梯形断面的条形建筑物，通过对土坝坝体的原形观测及有限元分析，坝体内部应力分布规律一般如下：在坝轴线附近，土坝的竖向应力σi略小于土柱的自重压力，土坝横剖面的水平应力σx，比竖向应力σy小，约等于(0.3-0.5)σy，(即侧压力系数为0.3-0.5)。土坝填筑质量愈差，则侧压力系数愈小，坝顶部一定高度σx:还会出现拉应力。土坝的纵剖面的水平应力为σz二介于σx和σy之间。一般情况，土坝坝体压应力符合σy>σz>σx的规律。根据土坝坝体的应力分布情况，利用水力劈裂原理，在坝轴线附近沿小主应力面布置灌浆孔。泥浆就容易沿这个平面将坝体劈开。 2.3 泥浆对坝体的劈裂充填作用。由于劈裂灌浆是以浆液为能量载体，高压泥浆对坝体有很大的充填作用。泥浆充填坝体内部被劈开的灌浆通道，以及与通道相连的各种原有裂缝、洞穴等，充填作用与劈裂灌浆作用是同时进行的。随灌、随劈、随充填，达到缝开、浆到、料满。随着复灌次数的增加，泥浆多次充填挤压，使原坝体得到挤压、密实，与浆体帷幕一起形成较高的防渗能力，因而达到充填坝体隐患和构造防渗帷幕的目的。 2.4 湿陷作用。泥浆灌进坝体，其中大量水分随之进入坝体。水除了产生孔隙水压力和对土的性质产生影响外，还对坝体产生湿陷作用。湿陷作用的大小与土坝质量和土料性质有关。湿陷作用对坝体是有利的，可以增加坝体的密实度和变形的稳定性，减少弱应力区范围。停灌以后湿陷作用逐渐变缓，每次复灌都有湿陷，但湿陷率越来越小。湿陷使坝高有所降低，坝体体积缩小，在坝顶出现变形裂缝。这些裂缝经过多次复灌后都会被泥浆充填。 2.5 能量的调整和转换。根据物体能量的转换和传递规律，提出了土坝的裂缝破坏是由于坝体内部的变形和能量积累转换造成的。要根除这种隐患，就必须使坝体内部分土体所积累的应变能充分释放。劈裂灌浆就是通过灌浆压力和土体湿陷变形，使原有的土体裂缝充分开裂，使己出现的弱应力区和强应力区之间的应力应变能相互传递转换，打破原坝体内部应力的不平衡，恢复正常的应力状态，使坝体内部的应力应变相对稳定。 2.6 浆坝互压理论。土坝劈裂灌浆技术利用了上坝坝体的整体弹性特征，在灌浆过程中随着灌浆压力的反复增长和消失，具有弹性的坝体张开和回弹，使坝体和浆体反复挤压，形成连续的浆体帷幕和两侧压密的坝体联合防渗带。通过浆坝互压，可以补救原坝体由于不均匀变形产生的小主应力不足，改变坝体内部的应力不平衡状态，从而比较彻底地解决了土坝坝体的变形稳定和渗透稳定问题。 2.7 泥浆和坝体的固结和压密。劈裂灌浆加固坝体的主要作用是利用泥浆在坝体中固结硬化后形成的帷幕进行防渗。因此泥浆在坝体