錐探灌漿在堤防加固中的應用與效果分析

范方喜

（安徽省安慶市長江河道管理局二分局，安徽 安慶 246003）

安徽省安廣江堤位于長江下游北岸，全長49.761km，為1、2級堤防，其中土堤44.298km約占90%。由于土堤始建年代久遠，是逐年加高培厚形成的，受當時條件限制筑堤土料大多碾壓不實，加上害堤動物的危害，堤身內(nèi)部常存在洞穴、裂縫等隱患。為確保江堤防洪安全，安慶市河道管理單位自1981年就成立了專業(yè)隊伍，對安廣江堤堤身實施機械錐探灌漿加固，取得了較好的效果。

1 錐探灌漿原理

堤壩灌漿是運用水力劈裂原理，利用壩體內(nèi)部應力分布特點，采用一定量的灌漿壓力，將土質(zhì)壩體沿壩軸線方向劈裂，同時灌注適宜的防滲泥漿，形成鉛直連續(xù)的防滲泥墻，填充均質(zhì)土壩內(nèi)部漏洞、裂縫或切斷軟弱層，從而提高土堤壩體汛期防滲能力。同時，通過漿、壩互壓和濕陷，調(diào)整壩體內(nèi)部應力分布，以提高壩體變形穩(wěn)定性。

2 施工工藝流程

3 施工控制要點

3.1 放樣布孔與造孔

根據(jù)《土壩壩體灌漿技術規(guī)范》SD266-88、《安徽省長江堤防機械錐探灌漿施工技術管理規(guī)定》，結(jié)合實際并考慮堤頂?shù)缆窢顩r，安廣江堤灌漿布孔一般是：臨水坡從外堤肩向外布置3排，背水坡布置5排（堤頂因有防汛道路，錐孔困難不宜布孔），孔眼布置呈梅花型，排距2m，孔距1.5~2m。

圖1 安廣江堤錐探灌漿施工工藝流程

造孔采用干造法。孔位要求鉛直，偏斜率不大于2%。造孔機械選用湖北省洪湖市輕工模具廠制造的HD12-1全液壓錐探機。開孔直徑為26~28mm，孔深錐入堤基下0.5~1.0m，孔深一般為6~8m。

3.2 土料及漿液選用

灌漿的目的是增強土堤的抗?jié)B能力，因而土料粘性不能過低，粘性過低成漿率低，易出現(xiàn)沉淀離析，堤身內(nèi)部細縫難以灌進，取不到防滲效果。但粘性過高，制成的漿液稠度小，體積收縮大，凝固時間長，灌入后泥漿析水性能差。因此，安廣江堤灌漿土料采用與堤身相近的粘性土，并摻入20%左右的砂料作為漿液的土料。

漿液采用泥漿攪拌機制漿，土料需先在泥漿桶內(nèi)浸泡數(shù)2~3小時后才攪拌成漿，并通過濾篩清除大顆粒，施灌前再通過35孔/cm2過濾篩，漿液各項指標應按設計要求控制。泥漿濃度，初灌時稀漿，比重一般控制在1.2~1.3g/cm3，然后泥漿逐步加濃，最后達到1.5~1.6 g/cm3。

此外，結(jié)合白蟻防治，安廣江堤在灌漿漿液中還摻入了一定量的滅蟻藥物。

3.3 壓力控制

泥漿壓力是灌漿施工質(zhì)量控制的重要因素之一。如果灌漿壓力大會使堤身開裂，特別是在堤坡施灌時，壓力過大會產(chǎn)生裂縫而引起滑坡；但壓力太小，漿液又不能有效地灌入堤身，達不到充填密實堤身土體的效果。根據(jù)多年灌漿試驗，安廣江堤灌漿壓力控制在50~80kPa可達到理想效果。

3.4 注漿要求

安廣江堤堤身灌漿采用多孔同時灌注的方式，一般同時灌注3~4孔。施灌時一般按2~3序孔進行灌漿，分序加密，自下而上逐段加壓擠密。為使?jié){液在堤身內(nèi)有充分的析水和固結(jié)時間，可采用間隔復灌的方式，一般要求每孔復灌2~3次，但需要根據(jù)堤身吸漿量情況而定，每次復灌間隔時間應在2~3小時為宜。

3.5 結(jié)束與封孔

一般每孔灌注2~3次后，經(jīng)過24小時觀察若漿液距孔口10~15cm而不再下沉，說明漿孔已灌滿，可結(jié)束灌注。然后將粘土捏成的泥球填入孔內(nèi)回填壓實。

四 灌漿效果分析

4.1 電測儀探測分析效果

選取安廣江堤（樁號33+608~33+720）1990年施灌的堤段，采用堤壩隱患探測儀，對堤身灌漿前后的情況進行探測。

4.1.1 探測原理與方法

采用直流電阻法，在堤頂表面布設電極，測點間距設為8m，對堤身按需要通以直流電，利用測算出的視電阻率與堤身結(jié)構(gòu)、土體密實之間的對應關系，分析研究堤身內(nèi)部的結(jié)構(gòu)與隱患分布情況。一般規(guī)律是：當?shù)躺硗馏w含水量一定時，密實的堤壩，土體易導電，電阻率低；反之土體結(jié)構(gòu)疏松，有空洞或裂縫的則不易導電，其電阻率較高，所以通過測得的電阻率大小能反映堤身內(nèi)部的空洞、裂縫等隱患變化情況。

表1 堤身灌漿前后各層深度土壤實測電阻率表

4.1.2 探測結(jié)果與效果分析

分別測定堤身1.5m、4.0m、9.0m三層不同深度處灌漿前后的電位差數(shù)據(jù)，以此測算出各層深度的視電阻率ρ值，數(shù)據(jù)見表1：

由表1得出結(jié)論，灌漿后堤身各層深度視電阻率ρ值均比灌漿前明顯減小了。這說明經(jīng)過機械錐探灌漿將漿液充填到堤身土體內(nèi)部，堤身土體較灌漿前密實了，消除了堤身裂縫、空洞等隱患，堤防抗?jié)B能力得到了提高。

4.2 汛期出現(xiàn)險情比較

根據(jù)安廣江堤汪家墩、謝圩拐、私姑溝以及梅林段堤防灌漿處理前后，在1988年、1989年、1991年、1993年、1995年幾個長江水位偏高且持續(xù)時間較長的年份江堤出險情況統(tǒng)計比較，在相同江水位情況下灌漿后的江堤內(nèi)堤腳滲水、散浸現(xiàn)象有明顯好轉(zhuǎn)，且險情發(fā)生的時間較灌漿前推遲，堤身浸潤線出逸點降低。這也證明了灌漿對提高堤防抗?jié)B性能起到了明顯的效果。

結(jié)語

安廣江堤通過多年實施錐探灌漿，堤身隱患得到有效消除，抗洪能力顯著增強。實踐證明錐探灌漿技術是消除土堤隱患的投資少、設備簡單、操作方便且效果也較好的一種土堤防滲加固方法。

[1]倪月嶺.錐探灌漿技術在淮北大堤堤身防滲中的應用[J].中國水利，2009（20）.

[2]何平安.錐探灌漿加固堤防效果分析[J].人民黃河，1989（04）.

[3]SD266-88，土壩壩體灌漿技術規(guī)范[S].水利電力出版社.

[4]安徽省長江堤防機械錐探灌漿施工技術管理規(guī)定.1987.