土坝灌浆技术规范

土坝坝体灌浆技术规范SD266-88土坝坝体灌浆技术规范SD266-88编制说明长江委信息研究中心馆藏长江委信息研究中心馆藏5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2/3），比较低的坝（堤）或坝身上料粘性较大，间距要小。本条规定的终孔距离是根据北方几个省的经验确定的如土坝土料或质量不同，适宜孔距最好通过试验确定。岸坡段应力比较复杂，灌浆时容易发生横向裂缝和斜向裂缝，在这种情况下有三种布孔方式：一种是参照充填式灌浆梅花形布孔；一种是沿坝轴线布孔，孔距2〜3m,使之在岸被段也能沿坝轴线劈裂，形成防渗泥墙；一种是以上两种方式的结合。第3．2．9条劈裂式灌浆和充填式灌浆对土料和浆液的物理力学性质要求不同，列出表3.2.9—1、表3.2.9—2供比较和选用。表中数据是总结已灌土坝所用土料规定的。从表3.2.9－1可看出,灌浆土料要有20％以上的粘粒含量和比较多的粉粒含量,各地经验认为重粉质壤土和轻粉质壤土比较好,劈裂式灌浆主料比充填式灌浆土料稍粗一些,可以有一定含量的砂粒，砂粒粒径应小于O.5mm。从表3．2．9—2可看出,劈裂灌浆的浆液粘度、稳定性、胶体率要求比充填式灌浆稍低,但是容重并不低。第3．2．10条土坝灌浆所用浆液一般为土料,有特殊需要可掺外加材料。掺水玻璃,初期能降低泥浆粘度增加流动性,如掺量过多,性质则相反。水玻璃中含阳离子,不同的土料吸附阳离子性质不同,所以合理掺量宜由试验确定。掺水泥,优点是能加速浆液凝固,防渗效果发挥较快,缺点是在浆体中形成骨架,不利于坝体回弹压密,形成的浆脉密度小,性质比较脆,不能适应坝体变形,所以必需严格控制水泥掺量。掺灭蚁药物,过去多用灭蚁灵,近来发现此药在湿土中易失效,已很少使用。五氯酚钠灭蚁药经江苏省镇江市使用,效果较好,其接量为每立方米浆液0.2kg,此药是剧毒药物，使用时应注意安全防护。掺膨润土,可使浆液中一部分自由水变成结合水,有较好的固化性能,能克服纯粘土浆长期发软的状态,改善浆液初期的稳定性和后期泥墙的强度,但目前还缺少系统的试验资料,使用时必须通过试验。第三节充填式灌浆设计第3.3.4条充填式灌浆压力，根据各地经验认为小于4.9X104Pa（0.5kgf/cm2）比较合适,但不能以这一压力值作为划分充填式灌浆和劈裂式灌浆的界限。实践和理论都证明,灌浆压力小于4.9X104Pa（0.5kgf/cm2）也可使土坝坝体劈裂。第四章灌浆施工

第一节施工准备第4.1.1条灌浆机械一般布置在坝顶，输浆管约30m,可控制50m长坝段，当坝顶有交通要求时，可在坝坡筑临时平台或在坝轴线两侧布置。土料可分段堆放,也可连续堆放,以不干扰灌浆工作并尽量减少运土距离为宜。第4.1.4条灌浆土料试验可参照《土工试验规程》（1979规程）；浆液试验参阅《土坝坝体和堤防灌浆》（白永年等,水利电力出版社,1985）和《土坝坝体劈裂灌浆技术》（白永年等,水利电力出版社,1987）。第二节造孔第4．2．1条土坝灌浆一般要分序造孔,灌完第一序孔后视情况再造第二、三序孔,有时两序孔就足以形成连续的防渗泥墙,就不必再造第三序孔。第4．2．2条用清水循环钻进,钻孔时易产生水力劈裂和大量水分进入坝体,影响灌浆质量,但是用于法钻孔有时造孔效率较低,所以钻机造孔时允许倒入少许水和泥浆,锤击打管机造孔宜用干法。第四节灌浆第4.4.1条河槽段的坝体内部应力分布比较简单,容易沿坝轴线劈裂,而岸坡段或土坝的弯曲段,坝体内部应力比较复杂,沿坝轴线定向劈裂不易控制,所以应先灌河槽段后灌岸波段。充填式灌浆一般先灌上游1排孔,堵塞上游漏水通道或其它隐患,然后再灌下游各排序孔。第4．4．2条劈裂式灌浆一般采用孔底注浆全孔灌注的方法,即注浆管下到孔底以上O.5〜1.Om处，不设阻浆塞灌浆，经过几次灌注基本不吃浆或孔口压力达到或接近设计灌浆压力时,应立即停灌,提升注浆管3〜4m，继续灌到设计要求。如此反复灌注，直至该孔灌浆达到设计要求为止。充填式灌浆,下套管由下而上分段灌浆,目的是填充坝体中已有的裂缝、洞穴等隐患，不致产生新的劈裂。第4．4．3条劈裂灌浆先用稀浆，目的在于比较容易实现劈裂。如所用浆料为重粉质壤上，稀浆容重一般为1.3〜L4t/m3,如用粘粒含量较多的粘土，一般为1.2〜1.3t/m3。当坝体一旦被壁裂后（灌浆压力突然下降)，即应改为符合设计要求的稠浆。第4．4．4条灌浆采用分序和“少灌多复”(一次灌浆量要少，重复灌浆次数要多)，目的在于加速浆液在坝体中的析水固结，提高泥墙的质量，控制孔隙水压力在允许范围内，保证坝体安全。但是分序也不要太多，一般10〜20m高的土坝，以两序灌浆为宜。第4．4．5条根据山东省多年灌浆经验，对于北方地区以壤上材料建造的中小型水库土坝，每孔灌浆次数宜控制在5〜1O次。对南方地区，粘粒含量较多的土坝，可作参考。第4．4．6条坝体劈裂方向是由钻孔灌浆时产生的附加应力和钻孔附近的小主应力分布状态决定的。土坝河槽段主要利用小主应力分布规律，实现定向劈裂。土坝岸波段及弯曲段应力比较复杂，一般方法很难定向劈裂。但是利用钻孔灌浆时产生的附加应力与坝体应力合成，形成有利于定向劈裂的应力场，也可以沿坝轴线劈裂。根据山东省的经验，具体作法是加密孔距，减少灌浆压力和1次灌浆量，不再分序，间距2〜3m左右，1次灌浆量小于5m3,实行轮灌。或者相邻两孔或几孔同时灌注，这样就能使沿钻孔布置方向定向劈裂。一旦坝体下部形成定向劈裂，上部也就容易定向。第五节灌浆综合控制第4．5．2条两次灌浆间隔时间不少于5天,是根据各省多年灌浆经验总结出来的。从提高泥浆固结速度和泥墙密度,间隔时间长些好,但施工安排有困难,影响灌浆进度。在我国南方坝体土料粘粒含量较多且含水量较大时,间隔时间应长一些。坝体干燥,间隔时间可以缩短。具体间隔时间的规定应从坝体土料、含水量、隐患大小和浆液固结速度、坝体孔隙水压力消散快慢等情况综合分析确定。第4．5．3条根据国内资料,一些土坝在灌浆中都提出过灌浆上限压力，例如：山东省黄前水库土坝2.45X105Pa(2.5kgf/cm2)；卧虎山水库全坝2.94X10(3.Okgf/cm2)；安徽省花凉亭水库土坝9.8X104Pa(LOkgf/cm2)以及浙江省金兰水库土坝49X1O4Pa(0.5kgf/cm2)等。附录三指出土坝坝体劈裂式灌浆最大允许灌浆压力计算方法。第一个公式是从圆孔启裂压力公式推导出来的，其中a值是等于或小于3.O的系数，根据山东省的试验可取2.2〜2.5,当钻孔被劈裂后，系数小于此值时裂缝仍扩展,所以,用圆孔启裂压力作为劈裂压力,即灌浆最大允许压力,有一定理论根据,在应用时,需要知道坝体应力数值,要进行坝体应力计算。第二个公式是根据灌浆压力克服土柱重和抗拉强度之和的理论推导出来的,公式简单明了,应用方便,但计算压力数值可能偏大,在应用时,可取等于或稍小的计算数值,作为最大允许灌浆压力。在灌浆过程中，有时压力表读数很大以至超过了允许压力，这可能是管路堵塞和其它故障所致，并不反映真实的灌浆压力，应及时排除故障，使压力得到准确反映。第4．5．4条为保证坝坡稳定和灌浆质量，应对坝肩水平位移加以限制。本条规定水平位移控制在3cm以内是根据山东省黄前水库、西阜水库的试验提出的，其他类似的主坝灌浆可以参考。水平位移量过大，停灌后坝体不易回弹，可能留下残余变形，影响灌浆质量。第4．5．5条充填式灌浆采用“少灌多复”，劈裂式灌浆采用“内壁外不劈”的原则，都是为了避免坝顶过早出现裂缝，但是实际上灌浆时坝顶不出现裂缝是很难办到的。根据山东省黄前水库和西阜水库土坝坝体劈裂灌浆原体观测结果表明，劈裂灌浆坝顶裂缝只要控制在3cm以内，一般停灌后24／小时，坝体裂缝即能基本闭合。第六节灌浆结束标准及封孔第4．6．1条主坝坝体灌浆与地基灌浆的终灌标准不同。地基灌浆（静压灌浆）常采用在设计灌浆压力下吸浆量小于O.2〜O.4l/min，并延续3Omin作为终孔标准，但在土坝坝体灌浆中无法控制。根据各地经验，如连续3次不