灌浆技术在宁夏扬黄渠道中的应用

灌浆技术在宁夏扬黄渠道中的应用

李军

李军

宁夏回族自治区水资源局

摘要：本文结合宁夏固海扬水干渠自重湿陷性黄土所具有的特性，从建设管理方面，就灌浆防渗加固的优缺点及灌浆工程作用、效果及存在问题进行论述，提出建议。

1、渠道的基本情况

宁夏固海扬水主体工程自1978年6月1日开工，1986年底竣工，是宁夏建设最早、规模最大的公益性扶贫扬黄灌溉工程。其中，干渠、支干渠36条，总长460km。工程经过几十年运行，渠道自身由于受到自重湿陷性黄土（68%的干渠以的渠道几乎全部为湿陷性黄土），固海扬水渠道的结构形式，绝大部分为渠道混凝土板衬砌、用砂浆或细石混凝土填缝的结构形式，考虑到渠道在外界环境影响下容易出现自然灾害引起的变化，对渠道的紧密性产生了较大的影响，不利于渠道整体建设质量的提高。渠道在长期的运行中，渠道渠堤的含水量过大，渠道的破坏更加严重，在渠道的很多地方出现了沉陷、填方段出现了疏松层，甚至在渠道上多处出现裂缝和在填方段的外边坡出现洇湿等现象，直接影响渠道的安全运行。在这种情况下，对固海扬水渠道的危险段落，采取劈裂灌浆防渗加固措施能有效的缓解渠道渗漏变形，提高渠堤稳定性，确保渠道运行。

2、渠道危险段进行灌浆防渗加固的优缺点

由于渠道的危险地段较多，出现渠道沉陷、裂缝的地方多，且裂缝的部位并不在同一处，给渠道维修加工带来了较大的困难。根据渠道危险段的维修需要，应提高维修效率，满足维修需要，缩短维修时间。

具体可以采取劈裂灌浆的方法对渠道进行灌浆。我们采取对渠道进行劈裂灌浆的方法，其优点是：a、灌浆的投资较少，造价低，每公里渠道的投资大约为9-12万元（单堤）。b、渠道灌浆不受时间的限制，在任何季节都能进行。c、进行灌浆之后渠道的堤坝部位紧固性更强，更能满足渠道加固的实际需要。问题在于：a、灌浆后的防渗效果没有用混凝土板衬砌的防渗效果好。b、施工工艺要求高，需要专业队伍来施工。

从上述分析来看，对渠道危险段进行灌浆防渗加固是十分必要的。但是考虑到渠道危险段灌浆防渗加固施工的实际，任何一种施工方法都是存在优点和缺点的。为了提高渠道危险段灌浆防渗加固的整体质量，我们就要认真分析灌浆防渗加固施工方法，掌握灌浆防渗加固施工的优点和缺点，做到在实际施工中发挥施工方法的优势，有效避免灌浆防渗的缺点。

3、渠堤的劈裂灌浆

3.1渠道劈裂灌浆的作用机理

由于固海扬水渠道在自重湿陷性黄土上修建，随着渠道渗漏量的增大，在渠道的上产生沉陷，渠道出现裂缝和填方段的后坡脚有洇湿等现象。之所以要采取劈裂灌浆的方式，其主要目的是考虑到渠道堤坝上的裂缝较为深入，对裂缝部位进行灌浆不但可以实现裂缝的快速填补，同时也能提高裂缝填补的质量，为裂缝填补提供良好的粘合剂。同时，通过对裂缝的填补，达到了紧固渠道堤坝的目的，满足了渠道堤坝的紧固需要，为渠道紧固和提高渠道堤坝的修补质量提供有力的支持。因此，在具体的堤坝填补过程中，应合理选择粘合剂及填土的粘度，达到渠堤稳定的目的。

在目前渠道加固过程中，劈裂灌浆被认为是一种行之有效的加固方法，不但可以解决渠道加固过程中的土壤塌陷等问题，同时还能有效提高渠道加固的整体质量，对渠道加固而言具有重要意义。结合当前渠道堤坝加固施工实际，积极应用渠道劈裂灌浆施工方法，对渠道加固和堤坝加固施工是十分重要的。所以，我们应认真分析渠道劈裂灌浆的作用机理，并做到正确应用。

3.2、渠道灌浆施工工艺

3.2.1、渠堤布孔

渠堤的布孔共布置三排孔，采用梅花形布孔，孔间距离为1.5米，排距也为1.5米。呈梅花型布置。

在具体的灌浆过程中，对渠道堤坝进行打孔是重要的施工措施，通过对渠道堤坝进行打孔，可以为灌浆提供基础孔洞，保证灌浆能够充填到孔洞中，提高渠道堤坝灌浆的施工质量，满足施工需要。所以，在打孔过程中，应掌握孔洞的布置情况。

3.2.2、钻孔深度

钻孔深度为填方段外坡脚的深度再向下1.0米，同时满足渠道的渠底深度向下1.0米左右，渠堤一般孔深在4-5米左右。

结合打孔施工实际，在打孔过程中，除了要把握打孔的间距之外，还要对打孔的深度进行有效掌握，保证打孔在深度上达到预期目标，避免孔洞过深或者过浅，提高孔洞的打孔质量，满足打孔的实际需要，达到灌浆目标。

3.2.3、灌浆的方法

灌浆采用先灌内外坡的两排孔，内外坡的两排孔完工3-5天后，随着水分得渗透渠堤开始回弹，再进行中间孔的灌浆。

在具体灌浆过程中，主要可以采用钻孔的方式将泥浆浇灌入孔洞之内，提高灌浆的整体效果。其中灌浆所采用的材料应是水泥和粘土进行混合，水泥为P.O.32.5级的，其中水泥和粘土的混合比例应控制在1：10左右，不能刻意提高水泥和粘土的配比。

3.2.4、灌浆质量控制

基于灌浆施工实际，在灌浆施工中，应采取从上往下的施工顺序进行：

①在具体的灌浆中，应采取先对外围灌浆后对内部灌浆的方式，最后在对中间孔灌浆，并控制好灌浆压力。

②浆液密度的控制，在渠堤劈开阶段浆液的密度控制在1.2-1.3g/cm，在灌浆构筑防渗阶段浆液的密度控制在1.3-1.4g/cm3，在灌浆过程中做到浆液由稀到浓的转化。

③灌浆压力控制，灌浆压力以孔口进浆压力为标准，孔口压力控制在0.1-0.3Mpa（根据实际情况进行调整），起劈压力和灌浆压力都不能过大，压力过大会把渠道的混凝土板顶起，造成渠道的二次破坏。

④结束标准，渠堤在控制的压力下，浓浆液的进浆量为零，在5分钟内，灌浆压力不再降低，同时灌浆孔的进浆量为零，作为结束标准。

⑤封孔，灌浆管拔起后浆液会从灌浆孔向外冒浆，这时用准备好的粘土块立即镶入灌浆孔内进行封堵。

4、灌浆效果分析

4.1、灌浆进浆量

我们对于固海六干渠2公里填方段渠道的加固中，共造孔1406个，造孔深度共为6340米；从进浆量来看，渠堤有裂缝的地方进浆量比较大有些地方的进浆量达到0.8m3/m，从总体上看渠堤的平均进浆量为0.22m3/m。渠堤内坡孔的进浆量最大，中间孔的进浆量最小。渠堤灌浆的进浆量符合上面分析的湿陷性黄土在渗漏水的作用下发生沉陷，渠堤土方不密实的实际情况，劈裂灌浆按照施工技术要求进行灌注，灌浆效果比较好。

4.2、灌浆效果检查

该段灌浆结束后，该段的渠道外坡再没有洇湿现象，渠道上也再没有裂缝的出现，灌浆效果明显。

该段灌浆全部结束后的秋季（渠道停止上水），对该段的不同部位分别挖探坑进行检查（原渠堤土层为淡黄色，灌浆土为灰褐色）。①在有裂缝的地方浆脉分布多，形成浆液宽度也比较宽，浆脉宽度的变化比较小，浆脉发展的也比较长；②在渠道渗漏量大的薄弱环节，浆脉的分布多，吃浆量也比较大；③在越接近灌浆孔的地方浆脉分布越多，离灌浆孔远的位置浆脉分布少；⑷在灌浆孔中间部位，各灌浆孔的浆脉互相作用。

5、结论

对于湿陷性黄土渠道，渠道的防渗效果又比较差，在采取其它防渗措施又受到一定的限制时，采用粘土和适量的水泥充分拌合进行水泥土灌浆，对于渠道应急处理险情和渠道的防渗效果比较明显。为渠道处理险情和防渗效果提供了成功的经验。

参考文献：

[1]胡尚清，高红，吴萍；灌浆压力对灌浆效果的影响因素分析[J]；黑龙江水专学报；2015年02期

[2]陈仁英，赵建华，李宗才；灌浆技术在拔山水库除险加固工程中的应用[J]；治淮；2014年06期

[3]魏成俊，朱煜明；高压旋喷灌浆技术在麦子河水库主坝防渗施工中的应用[J]；小水电；2015年03期