土棲白蟻危害、穿壩的現(xiàn)象長(zhǎng)期以來困擾著水利工程的安全,威脅著人民生命財(cái)產(chǎn)的安全,是防汛搶險(xiǎn)的心腹大患。以往采用埋藥誘殺、挖巢、“復(fù)合土工膜”防治等辦法根治白蟻隱患效果都不十分明顯。湖北省隨州市毛兒沖水庫大壩采用劈裂式帷幕灌漿法堵洞、殺死白蟻的實(shí)踐證明該項(xiàng)技術(shù)是一種有效措施,較好地解決了堤壩白蟻治理難題。
一、白蟻危害與漏水過程
毛兒沖水庫位于隨州市曾都區(qū)東北部巖子河鄉(xiāng),集雨面積8.95km2,總庫容117.5萬m3,大壩為黏土心墻壩壩長(zhǎng)198m,壩高22.40m,壩頂高程199.80m,正常蓄水位195.00m。水庫建于1975年,是一座具有防洪、灌溉兼農(nóng)村飲水、漁業(yè)養(yǎng)殖等綜合效益的小型水庫。
1、白蟻危害及其前期處理
1989年,白蟻防治技術(shù)人員在該庫挖土棲白蟻巢7窩。1990年夏季普查發(fā)現(xiàn)大壩背水坡左側(cè)及壩中部有3處明流滲浸,滲漏流量隨著庫水位抬高而增大,當(dāng)時(shí)壩體采取了埋藥、誘殺等措施。1992年在大壩背水坡樁號(hào)0+105m、高程189.0m處發(fā)現(xiàn)蟻洞跌窩深約1m,直徑0.7m。鑒于該庫滲漏嚴(yán)重,在當(dāng)年除險(xiǎn)加固工程中應(yīng)用“復(fù)合土工膜”防滲試驗(yàn),將迎水坡基面整平,采取大面積鋪膜止漏措施,當(dāng)時(shí)取得了較好的止漏效果。
2、水庫發(fā)生管涌及搶護(hù)過程
該水庫用“復(fù)合土工膜”在迎水坡切斷了白蟻取水通道,破壞了白蟻活動(dòng)正常規(guī)律。天氣越是干旱,白蟻越是順著塑膜層四處掏洞尋找水源,年久禍成,將塑膜層底部泥土掏空形成空洞。
1998年3月10日雨后,該庫管理員發(fā)現(xiàn)迎水坡樁號(hào)0+083m、高程193.60m處塌陷。當(dāng)時(shí)庫水位較低,在修復(fù)中發(fā)現(xiàn)坑內(nèi)有較多白蟻活動(dòng),翻起浮土,用竹棍錐探“復(fù)合土工膜”底部,泥土已被白蟻掏空,出現(xiàn)跌窩現(xiàn)象。當(dāng)時(shí)在該處采用農(nóng)藥拌和毒土筑層夯實(shí)。
同年6月11日8時(shí)當(dāng)庫水位上升至194.80m時(shí),樁號(hào)0+083m、高程193.60m處發(fā)生渾水管涌。在緊急關(guān)頭,巖子河鄉(xiāng)迅速調(diào)集150余人投入搶險(xiǎn),通過降低水位,搶筑月堤,控制了險(xiǎn)情。但是,管涌洞仍發(fā)展到直徑1.50m。
3、險(xiǎn)情遺留后患
一是樁號(hào)0+103m、高程190.70m處,迎水坡下陷12m2、深0.25m,向下游漏水。二是在樁號(hào)0+100m、高程190.28m處,發(fā)現(xiàn)壩基山體漏孔,順漏水洞追挖已挖出3個(gè)副巢空腔,直徑10~25cm,用潛水泵向該洞灌白灰水,20分鐘后發(fā)現(xiàn)從壩外50m自然山坡漏水洞溢出。25分鐘后又有從原管涌洞溢出,上述情況說明,自然山體漏洞與管涌洞屬蟻洞串連。三是外壩肩樁號(hào)0+094m,高程195.50m,雨后發(fā)生坍塌,直徑2m,深2.50m。四是勘探發(fā)現(xiàn)樁號(hào)0+083m~0+113m、高程193.60m~185.00m壩體出現(xiàn)縱向溶洞,長(zhǎng)30m。
二、灌漿止漏工程措施
針對(duì)上述情況,擬對(duì)險(xiǎn)情處理實(shí)行帷幕灌漿。帷幕灌漿是不開挖處理土壩滲浸和內(nèi)部隱患的一種措施,利用壓力漿液,通過管道注入洞孔及縫隙中,漿液在壓力作用下析水后密實(shí),以達(dá)到恢復(fù)壩體整體性和防滲的目的。
1、藥 物
灌漿殺蟻藥物選擇農(nóng)用蟲百殺,該產(chǎn)品是一種大環(huán)內(nèi)酯抗生素類,性狀為淡黃色或棕褐色液體,易溶于水,可配制成任意倍數(shù)的均勻乳液。
2、工程措施
⑴孔位布置
壩體采用劈裂灌漿技術(shù),沿壩軸線設(shè)兩道劈裂灌漿帷幕,孔位呈梅花形錯(cuò)位布置,孔距1.50m,孔深13.50m壩體9m、基礎(chǔ)4.50m,終孔高程184.00m。
⑵漿液配比
選擇水泥、黏土混合液,控制帷幕體滲透系數(shù)在10-4~10-5cm/s以下。拌液土料選取粉質(zhì)黏土或粉質(zhì)壤土,黏粒含量為20%~40%,粉粒含量為30%~70%,遇水后可迅速崩解分散,吸水膨脹,具有一定的穩(wěn)定性和黏結(jié)力。漿液稠度:土與水泥重量比為30%~40%水和干料重量比為1∶1~4∶1之間,漿液比藥為10∶1,拌制好的泥漿其容重為1.4~1.69g/cm3。漿液用鐵紗網(wǎng)布過濾干凈以免渣物進(jìn)入壓漿機(jī)內(nèi)發(fā)生故障影響出漿效果。
⑶灌漿壓力與灌漿稠度的控制
灌漿壓力與漿液稠度的操作控制是保證工程施工質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。采用HBW50/1.5型水泥砂漿泵出漿管直徑20mm,由灌漿塔經(jīng)高壓輸送管注入灌漿點(diǎn)。
一是中小型水庫大壩碾壓不密實(shí),其容重較小,漿液壓力不宜過高,正常灌漿壓力需均勻,首先不要過猛,應(yīng)保持在每秒0.2MPa,隨后逐漸加大,最大灌漿壓力不宜超過每秒0.5MPa。
二是對(duì)樁號(hào)0+083壩基孔洞采取自下而上分段灌法先栓塞定噴基礎(chǔ),次灌壩體,先用稀泥漿沖刷孔洞、縫壁后,不加壓灌注,然后逐步加大濃度,加壓至稠度1∶1全壓力灌注為止。
三是對(duì)樁號(hào)0+094透水途徑較長(zhǎng)的空洞先用4∶1漿液低壓灌注,按單位吸漿量40~60L/min控制操作,根據(jù)吃漿進(jìn)展,逐步變換漿液稠度1∶1全壓力灌注為止。
四是對(duì)樁號(hào)0+098透水性強(qiáng)的孔段,吃漿量大,低壓濃灌,適時(shí)調(diào)整漿液稠度。待原管涌洞及山坡漏水洞均有泥漿溢出,河岸溢漿最遠(yuǎn)點(diǎn)離壩外90m處采用棉絮填塞冒漿孔或用黏土料回填夯實(shí)后,再進(jìn)行外堵慢灌。漿液由低往高處依次慢灌,使壩體大小縫隙既能灌飽,又不浪費(fèi)。
五是對(duì)樁號(hào)0+108m串漿洞,即一孔灌漿、異孔冒漿的現(xiàn)象,可將串漿孔堵塞后繼續(xù)灌漿,若灌漿孔與串漿孔之間劈開裂縫,可夯實(shí)裂縫后多次少量重復(fù)灌漿。
三、效果分析
1999年7月,他們?cè)诠酀{后的漏水洞挖開檢驗(yàn),發(fā)現(xiàn)洞內(nèi)泥漿凝固體飽滿固結(jié),而且隨洞形走樣粗大凝固體與洞壁土層膠凝形成整體,不張開,無空隙,無滲浸。據(jù)近幾年觀察,該水庫經(jīng)受高水位運(yùn)行檢驗(yàn)再未發(fā)現(xiàn)滲漏現(xiàn)象,有效地解決了大壩安全問題。
根據(jù)該庫止漏效果分析,該方法具有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn):
①用蟲百殺乳劑拌水泥漿液滲透土層,對(duì)白蟻殺傷率高,壩體未發(fā)現(xiàn)白蟻活動(dòng)跡象,是灌漿殺蟻的理想藥物。
②土壩防滲采取帷幕灌漿施工簡(jiǎn)便、安全可靠,可節(jié)約投資,提高防滲性能。
③劈裂灌漿技術(shù)只要能做到科學(xué)地設(shè)計(jì)和施工,可以解決壩后出現(xiàn)的散浸、滲漏、管洞流土等隱患,滿足抗?jié)B穩(wěn)定的要求。
四、灌漿中應(yīng)注意的事項(xiàng)
1、對(duì)于開裂現(xiàn)象的處理
由于泥漿的壓力作用,會(huì)使裂縫延伸。如壩面看不見的裂縫,在灌漿過程中往往會(huì)出現(xiàn)裂縫,可組織人力沿裂縫做阻漿蓋,使泥漿不會(huì)冒出來。
2、對(duì)冒漿的處理
①無論在什么部位發(fā)現(xiàn)冒漿,都要暫時(shí)停止灌漿。
②如果在壩頂或壩坡冒漿,用亂棉絮阻塞,出現(xiàn)臃腫狀可在冒漿處開挖回填夯實(shí)后再灌。
③在涵洞內(nèi)發(fā)現(xiàn)冒漿時(shí),如果可以進(jìn)入,用亂棉絮堵塞再灌。假若不能進(jìn)入可采取高濃縮漿堵塞,待凝固后再繼續(xù)灌漿。
④如果在深水中出現(xiàn)冒漿,因?yàn)椴荒芏氯,?yīng)待已灌泥漿初凝后改灌濃度大的泥漿。
3、對(duì)壩坡隆起和塌陷的處理
①如發(fā)現(xiàn)壩坡有隆起現(xiàn)象,很可能是因?yàn)楣酀{而引起的壩坡滑動(dòng),應(yīng)立即停止灌漿,由有關(guān)技術(shù)人員研究隆起的原因,在確認(rèn)壩坡穩(wěn)定時(shí),才可繼續(xù)灌漿。
②灌漿中發(fā)現(xiàn)有塌陷現(xiàn)象時(shí),也應(yīng)停止灌漿,待查明原因,填土夯實(shí)后再進(jìn)行灌漿。