水泥黏土砂浆在小型水库涵洞加固中的应用

水泥黏土砂浆在小型水库涵洞加固中的应用

郑式钦戴元龙

（永嘉水利局，浙江温州325116）

摘要：结合某小型水发生的病险情况，对水泥黏土砂浆的特性、材料特征以及配合比加以介绍，并对该小型水库涵洞加固中使用水泥黏土砂浆的情况进行了说明。

关键词：小型水库；水泥黏土砂浆；涵洞；灌浆

1工程概况及加固措施计划

某县某小型土坝水库，由于受当时建库时条件所限，该县全部水库的坝下输水涵洞均采用了圬工结构，随着使用年限的延长，年久失修，出现了结构老化、圬工涵洞塌陷、漏水等病险情况，危及土坝安全使用及当地人民财产安全。由于该小型水库主要存在坝下输水涵洞病险，因为主要除险加固内容为输水涵洞加固，当地管理部门结合一些相关实践经验，总结出目前坝下圬工涵洞加固通常采用的几种措施：

1.1对于坝高低于10m的小型水库，一般采用大坝全断面开挖，拆除原圬工涵洞，新建钢筋砼涵洞。

1.2对不能采取第一种加固方案的水库，如果原圬工涵洞顺直且面满足要求，则可采取内套管灌浆加固方案

1.3对不能采取上述二种方案加固的水库，采取灌浆封堵老涵洞，新开输水隧洞的加固方案。制约第二、三种加固方案成效的关键是灌浆质量，而选择合适的灌浆浆液是控制灌浆质量的主要因素之一。在实践中，该小型水库管理部门积极探索应用水泥黏土砂浆，取得了较好的应用效果。

2水泥黏土砂浆的特性

水泥黏土黏浆是由水泥、黏土和砂三种材料组成的混合砂浆，水泥起粘结强度的作用，黏土志浆液的稳定作用，砂起填充作用。与水泥砂浆和水泥黏土浆相比，水泥黏土砂浆具有较好的稳定性、抗渗性、保水性、粘聚性，也具有一定的强度。适用于强度要求不高、静水压力较大情况正反较大也隙洞穴、裂缝的回填灌浆。水泥黏土砂浆的性能与水泥、黏土、砂、水配合比有关，以水的影响最大，其次是黏土。

不同配合比的浆液性能见表1：

3材料特性和配合比

3.1.水泥。使用普通硅酸盐水泥或硅酸盐水泥，水泥标号一般要求在425号以上。

3.2黏土。要求用黏位含量≥30%总干土重的黏土，并不含腐植质。

3.3.砂。要求选用坚硬、洁净的河砂，含泥量和有机质含量不大于3%，一般选择粒径大于0.075mm的中粗砂，细度模数1.6~3.0。

3.4配合比。一般要求水平与干料比应底于1.0，黏土水泥重量比不大于0.5，对于大体积回填灌浆，黏土水泥重量比也可达到1.0。施工中应做配合比试验，各种材料用量可根据以下公式计算：

水泥用量：

We=nc·V/（nc/ρc+nc/ρc+ns/ρs+nw/pw）（1）

黏土用量（干）：

We=ne·Wc/nc（2）

砂用量（干）：

Ws=nc·Wc/nc（3）

水用量：

Ww=nw·Wc/nc（4）

式中nc、ne、ns、nw分别为水泥、黏土、砂、水占的份数（按配方连比）；ρs水泥密度，一般取3.0-3.1g/cm3；ρs为砂的密度，一般取2.62-2.67g/cm3；ρw为水的密度，取1.0g/cm3；V为浆液体积。

4工程施工

4.1预埋灌浆管。在对原涵洞进行清理、安装套管后，预埋灌浆管。灌浆管采用φ25~φ40镀锌管或PVC管制作，灌浆管上设出浆孔，孔距1~2m、孔径5~20mm，孔向相互错开。

4.2制浆。将水泥、黏土和砂按选定的配合比一起搅拌均匀，再加入拌合水，搅拌至充分均匀、无结块，一般要求采用制浆机机械制浆，小规模灌浆也可人工拌制。

4.3灌浆。采用多缸活塞灌浆泵，一次性灌注，至设计工作压力（一般为0.3Mpa）时，灌浆管停止吸浆（吃浆量≤0.4L/min），延续灌注5min即可结束。

5施工中注意事项

严格按设计配合比配料，材料用量必须精确，特别是用水量更需精密控制，灌浆过程中不得随意更改配合比。

5.1水泥黏土砂浆拌合必须均匀，黏土应粉碎成1cm粒径的小块，且易于湿化成泥浆，并要求过筛。

5.2大断面的涵洞，应在涵洞内予填片石、狗头石，以减少灌浆工作量，节省投资。

5.3严格按《水式建筑物水泥灌浆施工技术规范》施工，控制灌浆质量，做好灌浆观测记录，发现问题及时处理。

6结论

该小型水库自从在输水涵洞加固中应用水泥黏土砂浆以来，使用效果良好，并在该县其余70余座小型水库中推广使用，加固后的涵洞均运用正常，未发现漏水、塌陷等病害现象，年均恢复蓄水600万m3，改善、新增灌溉面积140hm2，增加发电量134万KWh，达到了设计目的，效果明显。

经过实践证明，水泥黏土砂浆具有以下特点：

6.1水泥黏土砂浆是一种较稳定的混合材料，灌注过程中不易出现离析现象，结石具有一定的强度；

6.2因缺少粗骨料，水泥黏土砂浆浆液流动性优于砼，能填充尺寸较小的空洞、裂隙；

6.3水泥黏土砂浆具有较好的抗渗性，渗透系数小于10~6cm/s，特别适应于静水压力较大情况下的孔隙洞穴、裂隙的灌浆加固；

6.4与水泥砂浆等相比，水泥黏土砂浆具有造价低的优点，值得推广使用。

参考文献

[1]白永年.中国堤坝防渗加固新技术[M].北京：中国水利水电出版社，200l：360-362.

[2]杜俊超.中小型水利T程质量控制与等级检验评定概论[M].北京：中国水利冰电出版社，2000，2.

[3]吴利东，林环兴，郭青平等.劈裂灌浆技术在富石水库加固工程中的应用[J].中国农村水利水电，2004（2）：77，96.

[4]陈开武，惠仕兵，宋光普等.病险水库除险加固问题[J].四川水利，2005（3）.