云县小坝子水库坝体、坝基、坝肩防渗处理（高压旋喷灌浆）工程试验报告云南省水利水电工程有限公司二00八年七月第一章工程概况1.1工程概况小坝子水库位于临沧市云县茶房乡响水村，距云县县城62km。
其中：云县至大朝山专用公路44km，乡村级土路18 km。
工程径流区属澜沧江水系勐麻河一级支流响水河，库区海拔高程1870m～2420m，多年平均降水量1378.7mm，总库容259.6万m3。
总径流面积4.0lkm2，其中：本区1.71km2，引区2.3km2。
小坝子水库为始建于1975年，并于1975年12月竣工的小(一)型水库，小坝子水库主要为下游的响水河村，以及附近的自然村落的提供饮用水源，并为2300亩耕地提供灌溉用水，是一座以灌溉为主，同时兼顾下游公路、农田综合效益的水库。
小坝子水库坝型为均质土坝，坝顶高程1900.Om，坝高28.20m，坝顶宽4.Om，坝顶长120m。
坝面不规整，上游坝面呈四级变坡，平均坡比1:2.72；下游坝面呈七级变坡，其中1900m～1872m高程间呈六级变坡，平均坡比1:2.68，1872m～1869m间堆石排水体坡比1:1.50。
上下游坝坡均为草皮护坡。
输(泄)水涵洞布置在坝体右岸，为坝下埋藏式浆砌石方涵，断面尺寸0.8m ×1.2m，全长140m，进口底板高程1874.70m，出口底板高程1873.Om，进口设置两道￠250mm斜拉门，最大输水量0.72 m3／s。
根据临沧市大坝安全鉴定专家组评审通过的《小坝子水库大坝安全鉴定报告》，鉴定为三类坝。
其主要工程病害情况如下：(1)大坝坝基渗漏，左、右坝肩及岸坡结合部存在接触渗漏；坝体土料填筑压实度低，坝体右岸中下部～左岸中上部透水性强，坝体渗漏；抗渗透变形能力较差，正常水位和现状运行水位情况下，可能发生渗透变形破坏；倒滤体功效减弱，浸润线位置高；上游坝坡除库水从正常蓄水位1897.00m缓降至死水位1874.70m无地震及有地震两种工况的抗滑稳定安全系数达不到规范要求值外，其他工况抗滑稳定安全系数均达到规范要求值；下游坝坡除现状运行水位不加地震、死水位不加地震工况的抗滑稳定安全系数达到规范要求值外，其他工况抗滑稳定安全系数均达不到规范要求值；上游坡从正常蓄水位1897.00m缓降至死水位1874.70m工况下，抗震稳定安全系数小于规范要求值；下游稳定渗流期除死水位工况外其他各种工况的抗震稳定安全系数均小于规范要求值；输水涵洞现状洞身变形断裂，危及大坝安全，抗震稳定性差。
(2)水库运行管理条件差、工作不正常，坝体监测设施不完善。
(3)输泄水涵洞断裂漏水，渗漏水直接进入坝体，对坝体的安全稳定性造成极大的威胁。
(4)启闭困难，运行保证率低。
1.2水文气象气象设计流域属低纬高原中亚山地热带季风气候，因受海陆季风影响，有雨热同季、气候温和、日照充足、冬暖夏凉、雨量充足、干湿分明的特点。
流域属多雨区，水气主要来自印度洋的孟加拉湾，经地形抬升以及辐合上升，产生大量的降水。
降水一般随高程增加而增加。
工程径流区属澜沧江水系勐麻河一级支流响水河，库区海拔高程1870m~2420m。
总径流面积4.01km2，其中：本区1.71km2，引区2.3km2，多年平均降水量1378.7mm。
日照时数2196小时，多年平均年气温13.8C°，最高气温17.2C°，最低气温12.2C°，平均风速2.8m／s。
洪水小坝子水库库容259.6万m3，采用设计洪水标准为30年一遇(P=3.33％)，设计校核洪水标准为300年一遇(P=O.33％)校核。
P：3.3％时，洪峰流量10.7m3／s，洪水总量14.84万m3；P=0.33％时，洪峰流量14.5 m3／s，洪水总量21.0万m3。
泥砂小坝子水库原设计死水位1874.70m(低涵进口底板高程)，相应库容1.55万m3。
在32年的运行中，已淤积1.67万m3，平均年淤积量为521m3。
1.3工程地质条件库贫区岩性为印支期(Y51)黑云母二长花岗岩，全～强风化；表层为第四系残坡积砂壤土，厚1～3m。
据枢纽区钻孔揭露，上覆堆积物和上部全风化岩石为弱～中等透水性，下部全～强风化岩石，透水性弱，一般为相对隔水层：其次，除坝址右岸长约0.5km段连续发育两个丫口地形外，库盆区两岸山体宽厚，附近无其他低邻谷发育，库区无导水构造发育，两岸冲沟内在1897.00m高程以上均有泉水出露，地下水补给库水。
因此，水库除坝址右岸存在小规模渗漏外，基本不存在库区渗漏问题。
1.4对外交通条件小坝子水库位于临沧市云县茶房乡响水村，距云县县城62km，其中云县至大朝山专用公路44km，乡村级土路18 km。
第二章高压旋喷灌浆试验区的选定根据招、投标文件及《水利水电工程高压喷射灌浆技术规范》要求，在高压旋喷灌浆施工前应进行高喷灌浆现场试验。
2.1试验区位置试验区段一般选定在灌浆轴线上，具有代表性的地段，或坝址区具有相同地质条件的部位。
本工程考虑为节约投资，不影响工期，试验区选定在37号—45号（桩号为：0+120m—0+128m），共9个孔。
2.2布孔形式试验孔呈单排孔布置，孔距1.0m，共布设9个孔。
2.3试验目的1、确定高喷灌浆的方法及其适用性；2、确定有效桩径（或喷射范围）；3、确定施工参数、浆液性能要求；4、选择适宜的孔距、排距及墙体防渗性能。
第三章试验主要施工设备试验前各施工设备均进行了空载和负载运行检查、保养，各机械设备运行状态良好。
见下表：主要机械设备表第四章高压旋喷灌浆试验施工4.1施工方法高压旋喷灌浆法是用钻机钻至设计深度后，以带有特殊喷嘴灌浆管，置入地层的预定深度后，以高压喷射流强力冲击破坏土体。
施喷时，喷咀一面喷射一面旋转和提升，使浆液与坝基或坝体的粘土、砂土等搅拌混合。
经过凝结固化，使地层中形成圆柱型固结体柱桩式连续板墙，施工采用三管旋喷法。
4.2施工情况根据施工图纸进行试验区孔位的放样定位，高压旋喷施工采用三管、二喷嘴法直接喷射水泥浆。
每孔先从坝顶喷灌平台上钻孔，穿过坝体进入基岩。
钻孔达到设计深度旋喷时，将喷管下入孔底，按先送水，次送气，后送浆、喷管原位旋转的步骤，自下而上进行旋喷作业，直至设计桩顶高程。
每孔旋喷结束后，及时向孔内回灌，保证桩顶密实。
1、钻机就位按也布放的试验区孔位将钻机安装在设计的孔位上，钻孔孔位与设计偏差均不大于3mm，满足规范及设计要求。
使其钻杆轴线垂直对准钻孔中心位置，校正水平。
2、钻孔钻孔施工采用150型地质钻机钻孔，套管护壁，确保孔壁稳定，开孔直径为φ130mm。
钻孔分序进行，先施工Ⅰ序孔，再施工Ⅱ序孔。
各试验孔孔斜率均不大于1.1%，满足规范及设计要求。
3、下喷管当钻孔至设计孔深后，验收合格后，拔出钻具移开钻机，高压旋喷台车就位，先进行地面试喷，再将旋喷管下入预定深度，为防止泥沙堵塞喷咀，应边射水，边下管，水压力控制在1Mpa以内，以避免水压力过高，将孔壁射塌。
4、旋喷作业当旋喷管下入预定深度后，调整各施工参数达设计要求，原位喷射，待浆液返出孔口，回浆密度验收合格后旋喷开始，即旋转提升旋喷管。
工作人员时刻检查灌浆流量、风量、高压水、压力，旋转提升速度等参数，并随时做好记录。
换管后均进行复喷，复喷长度均不小于0.3m。
每孔终喷后及时回灌，直至孔口浆液面不再下降为止。
5、冲洗施工完毕后，立即对注浆管等机具设备进行冲洗，管内机内不得残存水泥浆。
6、转移机具将钻机等机具设备移到新孔位上。
附：高喷工艺流程图高喷工艺流程图4.3旋喷灌浆材料1、采用纯水泥喷灌，水灰比采用1:1、0.8:1、0.6:1。
2、水泥采用云县水泥厂生产的32.5水泥，质量符合GB175的规定。
3、拌和用水直接抽取库水使用。
4、浆液采用强制式搅拌机进行制浆后，放入搅浆桶内边搅边用，使浆液在使用过程中保持均匀。
5、水泥浆的配制：制浆用水利用水池加流量表控制用量，水泥采用以包（50kg）计量。
附：浆液配制工艺流程图浆液配制工艺流程图第五章检查及试验成果分析5.1试验检查情况本工程高压旋喷灌浆现场试验施工于2008年6月6日开工，至2008年7月4日完成。
根据规范及设计要求开挖检查需在施工结束后7天进行。
于2008年7月12日开始开挖围井，挖至5m深后认真清理，直观观察桩与桩之间连接良好。
并进行了注水试验，渗透系数为6.25×10-7cm/s，满足设计防渗要求。
5.2试验成果分析（见高喷灌浆工程综合成果表）试验区孔距为1.0m，施工水压在35－40Mpa之间，提升速度在10－14cm/min之间，37#－45#试验孔每孔平均每米水泥用量分别为345.3kg/m、362.9kg/m、322.2kg/m、320.7kg/m、335.0kg/m、339.8kg/m、345.5kg/m、342.3kg/m、324.4kg/m。
各孔成桩直径分别为1.35m、1.25m、1.28m、1.25m、1.35m、1.80m、1.30m、1.29m、1.36m。
已全部形成防渗墙。
根据试验资料分析发现：成桩直径与水压力、提升速度及土层密实度有关，即成桩直径随水压力的增大而增大，提升速度的减小而增大，土层密实度的增加而减小。
故水压力、提升速度选用是否合理是本工程高压旋喷灌浆成败的关键。
第六章建议采用施工参数通过本次现场试验成果分析，以及根据《水电水利工程高压喷射灌浆技术规范》要求，为保证本工程的成墙良好，达到设计防渗目的，我部认为本工程高压旋喷灌浆施工参数取以下参数较为合理：1、孔距取1.0m；2、水压力取35Mp a－40Mpa；3、水量取70L/min－80L/min；4、提升速度取10cm/s－14cm/s；5、旋转速度取提升速度的0.8－1倍；6、气压力取0.7Mp a－0.8Mpa；7、气流量取1.0m3/min－1.2m3/min；8、浆液压力取0.5Mp a－1.0Mpa；9、浆量取70L/min－80L/min；10、进浆密度取1.5kg/cm3－1.7kg/cm3；11、回浆密度取≥1.2kg/cm3。