錐探灌漿技術(shù)在洼堤防加固工程中的應(yīng)用

于世發(fā) 王云聳

一、工程概況

二、工程地質(zhì)條件

工程于上世紀50年代興建，施工質(zhì)量控制標準較低，堤身溝口基礎(chǔ)處理不徹底，堤身填土干密度（壓實度）小。洼蓄洪區(qū)建成后運用頻繁，汛期受高水位滲透浸蝕，淮堤（H0+270～H0+750、H0+860～H1+510）等19處總長9657m、堤（M10+044～M12+044、M35+470～M42+929）等 11處總長19814m滲水嚴重，淮堤（H9+300 ～H10+770、H22+300 ～H23+470）等4處發(fā)生管涌、漏洞等險情。秋冬干旱季節(jié)堤身水分散失，堤頂及堤坡出現(xiàn)縱、橫裂縫，嚴重危及洼堤防安全。

2003年淮河大洪水之后，淮委在治淮十九項骨干工程中批復(fù)對洼圈堤進行堤防加固工程，加固措施包括：堤身加高培厚；堤身及地基滲透穩(wěn)定處理，其中，錐探灌漿堤段長31.84km，總進尺約27×104m。

三、錐探灌漿施工方案及施工工藝

1、場地布置

（1）施工用水、電及附屬設(shè)施布置

①施工用水取自附近水塘；生活用水取自當?shù)刈詠硭?/p>

②系統(tǒng)電源：施工中錐孔機、制漿機等采用柴油機作為動力，配置1臺50kW發(fā)電機作為項目部工作、生活照明用電。

（2）料區(qū)布置

表1 探灌漿采用的灌漿土料及漿液物理力學(xué)指標

2、施工方法

錐探灌漿處理段計有44段，總長32.311km，其中：淮堤28段，長12.497km；堤16段，長 19.814km。

該工程分6個分部工程，由于工期緊，每個分部安排1個施工班組進行施工，使得工期及工程質(zhì)量都得到了保證。

（1）放樣布孔

根據(jù)工程提供的GPS固定水準點對所在灌漿施工地段進行測量放樣。從堤頂軸心線向兩側(cè)各量出1m得出排距為2m的布孔中心線，在兩條布孔中心線上分別從起始點量出2m的點為灌漿孔,梅花型布孔并標明，然后根據(jù)測量出的堤頂平均高程，確定各施工段實際錐探孔深度。

（2）造孔

造孔分排進行，即先造迎水側(cè)一排孔，后背水側(cè)一排孔。將錐孔機移至布孔地段進行準確定位，調(diào)整錐孔機水平度和鉆桿垂直度，使其造孔保持鉛直，孔傾斜度不大于孔深的2%。根據(jù)設(shè)計的深度，在錐桿注明標記實際深度，以便按標記打入堤基設(shè)計高程，將錐桿提起，移至下一機位。

（3）泥漿制備

將土料加水用機械拌成泥漿，經(jīng)過濾后送入漿池，再通過灌漿機加壓灌入錐孔，壓進縫隙，待漿液析出水分后，堤身內(nèi)部縫隙、孔穴隱患被泥土充填，達到處理隱患的目的。

①泥漿的主要指標

泥漿比重參照類似工程的經(jīng)驗確定，每立方米泥漿所需干土的重量用下式計算：

式中：Ws——每立方米泥漿所含干土的重量（t）；

Gs——土粒比重，一般為2.72～2.76；

Gt——泥漿比重。

當Gs=2.72時，則：

Ws=1.581（Gt－1）

每立方米所需水的重量（t）：Ws、Wt

式中Ww——每立方米所需水的重量（t）：Ws、Gs同前。

反之，如已知每立方米泥漿所含干土的重量，則泥漿比重為：

根據(jù)漿液試驗表明，泥漿比重配制初灌為 1.35～1.37g/cm3、復(fù)灌 1.45～1.6g/cm3能滿足要求。

②泥漿粘度

現(xiàn)場試驗表明，泥漿粘度低于30s則泥漿濃度過低，高于100s則泥漿過于濃稠，皆不符合灌漿施工要求。根據(jù)設(shè)計要求，經(jīng)試驗現(xiàn)場確定的漿液粘度數(shù)值為初灌30～50s，復(fù)灌為70～90s。其他技術(shù)指標見表2。

③泥漿的拌制

泥漿采用泥漿機械拌制。拌漿筒用鋼板焊制，施工段灌漿機配拌漿筒2只，以便拌漿和灌漿交替使用。拌漿時先將水、土配合比按重量稱好，水重應(yīng)考慮土的含水量，然后將水、土倒入筒內(nèi)，待土料浸濕初粉后，開機攪拌，用罩籬清除雜質(zhì)和大的土塊。嚴格控制水土比例，每拌一次漿都要檢查泥漿比重，達不到要求時應(yīng)分析原因，重新加水或加土繼續(xù)攪拌，直至合格為止。

（4）灌漿

灌漿為錐探灌漿施工中重要環(huán)節(jié)。施工中需要確定灌漿孔的順序、灌漿壓力、操作方法、復(fù)灌遍數(shù)、灌漿歷時；對灌漿中發(fā)生的跑漿、吃漿量過大的錐孔問題進行檢查處理，保證灌漿防滲工程的質(zhì)量。

①灌漿順序

灌漿采用先灌迎水側(cè)排孔，后灌背水側(cè)排孔，先1序，后2序，再3序，復(fù)灌也采用先外排后內(nèi)排，先1序，后2序，再3序的施工原則。

②灌漿壓力

施工段土質(zhì)以中～輕粉質(zhì)壤土為主，局部夾少量重粉質(zhì)壤土，天然含水量18.2～23.6%，干容重15.1～16.1kN/m3，總體屬弱透水性，設(shè)計錐孔排、間距為2m，據(jù)此盡量選擇大一些的壓力，嚴格控制灌漿壓力在0.05MPa以內(nèi)。灌漿試驗表明，當孔口壓力超過0.05MPa時，持續(xù)時間不超過2min，堤頂即出現(xiàn)裂縫或凸起。當灌漿壓力不斷升高（但未達到0.05MPa時）又開始下降時，需觀測堤頂或頂身是否有漏漿點。

③灌漿量計量方法

由于每個施工段作業(yè)面長短不一，堤身情況不同，每孔進漿量需經(jīng)試驗確定。

④灌漿操作

采用WJ—80型聯(lián)合攪拌機，施工班組操作人員3人，采用川流法拌漿，拌好后泥漿放入儲漿池內(nèi)存放，測定初灌泥漿比重值為1.32～1.35 g/cm3，泥漿粘度30～50s，然后對施工段起始樁號迎水側(cè)一序排孔進行初灌，將插管插入灌漿孔頂面以下0.4～0.8m，向孔內(nèi)灌漿，待孔內(nèi)空氣排出后再將插管與孔口封嚴，壓力灌漿正式開始，記下灌漿時間，開始先用比重1.32 g/cm3、粘度30～40s稀漿開灌，經(jīng)過3～5min后再加大泥漿稠度至1.35g/cm3，粘度增大到40～50s，期間不斷觀察灌漿機主管道和插管壓力表變化情況，及時檢測泥漿比重和粘度，并做好現(xiàn)場記錄。發(fā)現(xiàn)不符合要求的應(yīng)及時調(diào)整。若孔口壓力下降和注漿管出現(xiàn)負壓，應(yīng)加大漿液濃度，直至壓力升至0.028～0.035MPa，漿液升至孔口應(yīng)停止初灌，并記下終止灌漿時間。然后按先灌迎水側(cè)排孔，后灌背水側(cè)排孔，先1序、后2序、再3序原則，直至完成初灌。復(fù)灌用比重1.4g/cm3以上、粘度70～90s濃漿灌注，仍然采用先外排后內(nèi)排，先1序、后2序、再3序的施工原則。初灌中發(fā)現(xiàn)有少量進漿量較大的孔口，及時登記插標，采取“少灌多復(fù)”的原則，以增加復(fù)灌次數(shù)，直至灌漿飽滿為止。

表2 錐探灌漿現(xiàn)場試驗成果一覽表

⑤復(fù)灌次數(shù)及復(fù)灌間隔時間

⑥灌漿歷時

初灌歷時少則3～5min，多則10～15min，平均歷時 5～8min；第 1 次復(fù)灌平均歷時為2～3min；第2次復(fù)灌平均歷時為1～2min。

⑦灌漿結(jié)束標準及封孔

當液面升至孔口，連續(xù)復(fù)灌2次不再吃漿時，即可停止灌漿。封孔可用1.6g/cm3以上濃漿將孔口掃平并略高于堤頂即可。

四、結(jié)語

2007年4月，在淮堤H19+250～H19+960、H36+420～H37+290 和堤M4+880～M5+680、M40+120～M40+620處布置測壓管40根，觀測堤身及堤基防滲處理效果，經(jīng)過2007年汛期觀測，堤身及淺基滲透水頭明顯降低，基本消除了滲水和管涌險情，洼堤防錐探灌漿處理經(jīng)受住了淮河2007年流域性大洪水考驗，證明灌漿取得了較大成效