壓力灌漿技術(shù)要點分析及主要施工機械選擇

劉東成

(黑龍江省慶達水利工程公司，哈爾濱 150080)

0 引言

黑龍江省有近千座小型水庫，并且多數(shù)為20世紀50—60年代修建，它們大多數(shù)都存在大壩壩體、壩基、壩肩滲漏，水庫輸水洞和溢洪道年久失修，不能正常運用，有水不敢蓄等問題。出現(xiàn)以上問題的主要原因是標準偏低，不是工程是通過不斷改建、加固逐步提高;還有一些工程是邊勘測、邊設(shè)計、邊施工情況下修建，存在不是病情和隱患，處于長期帶病運行之中;還有的工程雖然建成時工程質(zhì)量過關(guān)，但運行多年后出現(xiàn)材料老化、結(jié)構(gòu)磨損等情況險象叢生。以上情況急需采取措施解決，充分發(fā)揮其功能以實現(xiàn)其對農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的重要意義。因工程質(zhì)量不好而產(chǎn)生的防洪堤壩險情，一般治理措施包括翻筑回填、修筑混凝土防滲墻、黏土斜墻、壓力灌漿等。其中壓力灌漿技術(shù)可以彌補堤壩質(zhì)量不足，強化堤壩，于近些年來應(yīng)用較為廣泛。本文謹就該項技術(shù)的設(shè)計施工要點做一分析，并對其主要施工機械做一比較，僅供參考。

1 壓力灌漿設(shè)計施工要考慮因素

壓力灌漿技術(shù)是利用壓力將能固結(jié)的漿液通過鉆孔注入巖石孔隙或建筑物的裂隙中，使其物理力學(xué)性能獲得改善的一種有效的防滲方法。壓力灌漿的適用范圍很廣，可灌注巖體、土體及混凝土結(jié)構(gòu)，用于堤基防滲、壩基及其它建筑物地基加固;穩(wěn)定邊坡、地下工程的防滲加固、混凝土結(jié)構(gòu)裂縫處理、蓄水池及壓力管道堵漏、建筑物糾偏等方面。壓力灌漿設(shè)計施工中需主要考慮以下因素:錐孔布置、灌漿土料選擇和灌漿壓力控制等。我省主要河流由于堤壩質(zhì)量較好，通常用針對險情進行灌注，不主張普遍錐眼灌漿。為了尋找出堤壩內(nèi)部隱患，目前推廣使用電測儀器先行測控，分析判斷隱患確切位置和范圍后再行灌漿，這樣可節(jié)省投資提高工效。對于土質(zhì)不好，多次培修加固，滲透性大或隱患較多的堤防，應(yīng)則采取密錐普灌，多次反復(fù)施灌方法，一般錐孔均呈梅花型布置，常用行距1.0 m左右，孔距1.5～2.0 m。對橫向裂縫，先對裂縫表層開挖回填夯實，堵塞兩側(cè)，然后沿裂縫和縫兩側(cè)布孔，孔距1.5 m左右，先灌端孔，再灌中間孔。對于縱向裂縫，開挖回填夯實后沿縫布孔，孔距2～3 m，可適當加大灌漿壓力，使裂縫沿軸線有控制的延伸，灌漿后可在堤內(nèi)構(gòu)成一道連續(xù)防滲帷幕。但應(yīng)注意，對于滑坡裂縫，必須先穩(wěn)定堤坡，然后方可灌漿。對于松散滲透強，隱患多的堤防，特別是這類新堤，可用普遍布孔灌漿方法，為使堤身沉陷均勻，可按序布孔，如一序孔距20 m，二序10 m，三序5 m，逐漸加密。

灌漿土料，一般采用壤土，比重1.5左右，黏度為60～100 s。黑龍江省灌漿材料主要是黏土，此泥漿流動性和穩(wěn)定性適宜，可灌性好，比較經(jīng)濟。根據(jù)實施經(jīng)驗，土料黏粒含量20% ～50%，粉粒含量40%～70%，沙粒含量10%以下為最好。黏粒過多難以粉碎，泥漿析水性差，固結(jié)慢、體積收縮大;但黏粒過少，則成漿率低，易沉淀甚至堵塞裂縫和管道。泥漿比重是指相同體積的泥漿和水的重量之比值，可用比重計測定，測定方法是將泥漿裝泥漿杯并加蓋，洗凈從小孔溢出的泥漿，然后置于支架上，移動游碼，使杠桿水平，則游碼左側(cè)刻度即為泥漿比重。泥漿黏度測定是先用清水沖洗漏斗和量杯，把泥漿過濾或充分攪拌，用手指堵住漏斗下面管口，將700 mL泥漿注入漏斗，置1個50 mL的量杯于漏斗下，移開手指同時開動秒表，記下流滿500 mL量杯所需時間(s)即為黏度。灌漿壓力，一般控制孔口壓力在0.1 MPa以內(nèi)，近來有加大壓力形成劈裂灌漿趨勢，如個別圍堤曾用壓力達0.15 MPa。

2 提高質(zhì)量要注意的問題

1)為了提高灌漿質(zhì)量，還應(yīng)注意以下3點:①錐孔應(yīng)深至堤壩基以下0.5～1.0 m;②根據(jù)錐孔吃漿量大小，要重復(fù)灌漿，一般隱患重復(fù)灌2～3遍，灌滿率可達95%以上，特殊情況需重灌4～5遍才能灌實;③灌漿后要用濃漿將孔口灌滿封實，再用土回填，不留朝天洞。

2)應(yīng)處理好灌漿中出現(xiàn)的以下各種情況:①若出現(xiàn)串漿，一般用木塞塞住串漿孔孔口再繼續(xù)施灌，當串漿孔較多時，則可采取放大孔距或降低壓力的辦法解決;②出現(xiàn)噴漿時，一般只要抽管拔出使錐孔排完空氣即可;③出現(xiàn)冒漿時，可采取減少輸漿量，隆低漿液濃度和壓力辦法處理，也可暫停灌注，待泥漿沉縮后再繼續(xù)灌;④出現(xiàn)表土塌陷，主要是堤壩內(nèi)有孔穴，因灌入的泥漿橋水濕陷變形所致，可改用濃漿繼續(xù)灌注，對已形成的陷坑應(yīng)用黏性土回填夯實;⑤出現(xiàn)裂縫，多系灌漿壓力過大或原施工質(zhì)量不好造成，裂縫小于8～10 mm時可夯實裂縫并減小壓力采用“少灌多復(fù)”辦法處理，若裂縫較大并有滑坡現(xiàn)象時，必須徹底翻筑。

3)壓力灌漿施工設(shè)備主要有打錐機、泥漿泵、拌漿機、水泵及配套柴油機，此外還配有運土設(shè)備、輸漿膠管、插管、壓力表等。建國以來，各地灌漿大都經(jīng)歷了人工錐探自流灌漿，機械打錐機配合灌漿機。機械打錐機又從電動打錐、柴油機自動打錐機、杠桿式機動打錐機，發(fā)展到全液壓傳動打錐機。灌漿機由手搖壓漿機、腳踏壓漿機到機械帶動壓漿機。目前各地制造的各種打錐機和灌漿機型號不少，普遍認為全液壓式打錐機和離心式灌漿機功能較好。結(jié)合筆者施工實際使用情況，對以下幾種主要機械的特點做一比較，供選用參考。

HD型錐孔機，采用液壓裝置，配備動力17.6 kW，錐孔深度一般為9～12 m。錐孔速度據(jù)實際測定6 m/min，最大錐孔直徑36 mm，一般為30～32 mm。該機具有結(jié)構(gòu)緊湊，操作簡便，工作可靠，效率較高，且能調(diào)整機架，保證錐孔垂度等優(yōu)點。存在的主要問題是:整體重量偏輕，如遇較硬的土層，容易將整機頂起而損壞錐。此類機械常用的還有黃河744及Z15型打錐機。

PN—3型灌漿機，集攪拌機、儲漿池、泥漿池、動力機為一體，上土采用皮帶傳送，配用動力17.64 kW，泥漿泵額定流量20 m3/h，試驗實測流量15 m3/h，最大灌漿壓力0.5 MPa，攪拌機轉(zhuǎn)速350 r/min。該機具有工效高、節(jié)省人力、移動方便、拌漿質(zhì)量好、泥漿輸送遠(可達100 m)等優(yōu)點。其泥漿泵為離心式泵，在初灌尚未進漿時(錐孔未劈開)，泥漿泵葉輪可以在泵殼內(nèi)空轉(zhuǎn)，因而具有緩慢施加壓力的功能，灌漿可造性高，適合于規(guī)模壓力灌漿施工。存在的主要問題是:柴油機傳動軸處沒有離合器，發(fā)動時，帶動其它部位轉(zhuǎn)動，啟動負荷較大，不容易發(fā)動，尤其在春、秋、冬季，需靠點火才行，很不方便，另外，土料輸送帶較短，部分土料中途灑落，拌漿筒清渣困難，由于泥漿泵流量大，用水較多，因而在不靠近水源的堤段，供水困難。

PN—4型灌漿機，該機是在PN—3型的基礎(chǔ)上改進的，將立式拌漿改為臥式拌漿，并更換了新型泥漿泵，其它性能和指標與PN—3型相同，通過試驗發(fā)現(xiàn)，改進后的拌漿系統(tǒng)較好，但新型的泥漿泵尚需完善。主要問是:泥漿泵所需功率較大，工作時17.64 kW柴油機超負荷運轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速低壓力上不去，與之連結(jié)的離合器同樣負荷過大，因而在運轉(zhuǎn)過程中，離合器升溫太快，使傳動三角帶在高溫下變形松馳，從而使泥漿泵失去動力。

[1] 趙邵華，劉金鵬.土石方工程施工[M].北京:中國水利水電出版社，2011.