基于微創(chuàng)可視鉆芯法的回填灌漿質量檢測方法在新金清閘脫空區(qū)軟基加固中的應用

陳超燕，臧振濤，陳振華，王再榮，毛小魏

（1.溫嶺市農(nóng)業(yè)農(nóng)村和水利局，浙江 臺州 317500；2.杭州水利水電勘測設計研究有限公司，浙江 杭州 310006）

1 問題的提出

我國水閘多建于20世紀50—70年代，受當時技術、材料、機械等方面影響，閘基處理較為簡單，在長期水流潮汐的作用下，閘底板存在不同程度的滲漏、裂縫、脫空等隱患[1]。為保證水閘的安全運行，急需對其進行除險加固，其中包括閘底板脫空區(qū)回填加固。目前針對采用回填灌漿對閘基礎為軟土特別是淤泥質土的水閘加固，現(xiàn)行SL 734—2016《水利工程質量檢測技術規(guī)程》[2]、SL 62—2014《水工建筑物水泥灌漿施工技術規(guī)范》[3]等規(guī)范均未對其質量檢測方法作出較明確的規(guī)定?？紤]到閘底板軟土地基回填灌漿加固處理目的包括提高閘基防滲能力及改善閘基土體力學性能等，文章采用基于微創(chuàng)可視鉆芯法的回填灌漿質量檢測方法對新金清閘閘底板脫空區(qū)軟基回填灌漿進行質量檢測，檢測成果可為類似工程質量檢測提供參考。

2 工程概況

溫嶺市新金清閘建成于1934年，共22孔，每孔凈寬2.50 m，設計流量707 m3/s，水位差為4.20 m，時為浙東最大出海水閘，2013年被列入溫嶺市市級文物保護單位，目前仍在發(fā)揮節(jié)制閘的作用。根據(jù)地質勘探資料，新金清閘閘底板下部土層為厚約7.80 m的淤泥質黏土，通過查閱水閘建造時的相關設計圖紙，該閘閘底板及護坦下采用厚約30 cm的四六片塊石進行地基處理（見圖1），在長期水流、潮汐作用下，閘底板下產(chǎn)生滲漏等隱患。2017年毛小魏等人采用微創(chuàng)可視鉆芯法等探測手段探測，查明水閘閘室的閘底板存在貫穿性裂縫，閘底板下部普遍存在脫空等隱患[4]。通過對水閘進行滲透穩(wěn)定計算和閘基承載力計算，當水閘閘底板脫空時，其滲透性和閘基承載力均不滿足規(guī)范要求。

圖1 閘底板與護坦縱斷面圖 單位：cm

2019年，根據(jù)閘底板脫空區(qū)加固設計方案，該水閘加固采用檢修閘門下閘后，閘室內干態(tài)水泥回填灌漿的方法。灌漿工藝采用“導管法”，水灰比1:1，每閘室布設5排，2列，共10個灌漿孔，鉆孔孔徑60 mm，孔深至原底板厚度入墊層20 cm，灌漿壓力暫定0.15 MPa。實際施工時，為減少對閘底板的損傷，灌漿孔孔徑采用40 mm，孔深至原底板厚度入墊層30 cm。在現(xiàn)場實際回填灌漿施工過程中，發(fā)現(xiàn)灌漿孔打穿后，孔內普遍存在10 cm左右的水柱，并伴隨浮泥、淤泥等混合物冒出現(xiàn)象，部分閘室灌漿孔內噴水高達3.00 m。

3 基于微創(chuàng)可視鉆芯法的回填灌漿質量檢測方法

基于微創(chuàng)可視鉆芯法的回填灌漿質量檢測方法主要是以微創(chuàng)可視鉆芯法[5]檢測為主，孔內滲水水位上升速率測定為輔，具有直觀、準確、便捷等優(yōu)點。實際應用時，利用微創(chuàng)可視鉆芯法對結構進行小孔取芯以及孔內攝像，通過芯樣判定回填灌漿后下部松散結構層、淤泥或浮泥層是否得到固化或置換，通過孔內攝像判定回填灌漿區(qū)域是否填充，是否仍存在脫空區(qū)。同時利用該孔測定孔內滲水上升速率，以判定下部加固層土體的滲流穩(wěn)定情況。

該檢測方法的質量合格標準為：“無脫空；鉆取的芯樣存在水泥漿體與芯樣基本完整、有一定強度的過渡土層，或雖無水泥漿體但存在芯樣基本完整、有一定強度的過渡土層，或雖無水泥漿體但下部為芯樣勉強成形的淤泥質土，無自穩(wěn)性差、芯樣不能成形的淤泥，無流淌狀的浮泥，且鉆穿后孔內滲水輕微或不明顯”；孔內滲水程度以5 min內孔內滲水水位上升速率不大于5.6 cm/min進行輔助判斷；“鉆穿”是指鉆穿結構松散體、水泥漿體、受注漿影響的過渡土層。

為保證微創(chuàng)可視鉆芯孔的修復，在完成回填灌漿質量檢查后，采用強度指標不小于30 MPa的水下澆注材料PBM混凝土[6]進行封孔。

4 檢測結果及分析

為保證加固質量，在閘室內外水位差為4.45 m時，利用基于微創(chuàng)可視鉆芯法的回填灌漿質量檢測方法對閘底板脫空區(qū)軟基回填灌漿質量進行檢測。隨機選取7#、8#、14#、22#閘室進行質量檢測，相關芯樣結果見圖2～5，孔內探查典型圖片見圖6，基于微創(chuàng)可視鉆芯法的回填灌漿質量檢測成果見表1。

表1 基于微創(chuàng)可視鉆芯法的回填灌漿質量檢測成果表

圖2 7#閘室微創(chuàng)檢測芯樣圖

圖3 8#閘室微創(chuàng)檢測芯樣圖

圖4 14#閘室微創(chuàng)檢測芯樣圖

圖5 22#閘室微創(chuàng)檢測芯樣圖

圖6 7#、8#、14#、22#閘室（從左至右）閘底板下部 探查攝像截圖

根據(jù)檢測芯樣成果可知：

（1）采用微創(chuàng)鉆芯技術以及相關輔助工具不僅能將混凝土底板芯樣取出，還能將灌漿后的原四六片塊石與水泥或混凝土不完全膠結體層、水泥漿體層、過渡土層以及淤泥質土層取出。

（2）閘底板下部無脫空區(qū)、芯樣存在水泥漿體，過渡土層具有一定強度，無自穩(wěn)性差、芯樣不能成形的淤泥，無流淌狀的浮泥。

（3）孔內攝像深度可以到達閘底板面以下120.0 cm以內的原四六片塊石與水泥或混凝土不完全膠結層、水泥漿體層，能直觀地檢查孔壁光滑程度、膠結材料膠結情況、軟弱夾層情況、空隙內滲水流土情況。攝像成果表明，4個閘室檢查孔內四六片塊石層間有水泥或固化土層填充，孔內無明顯滲水現(xiàn)象。

（4）孔內滲水上升速率檢測成果表明，4個閘室的滲水水位上升速率值均小于3.2 cm/min，小于SL 62—2014《水工建筑物水泥灌漿施工技術規(guī)范》標準的5.6 cm/min，結合芯樣及孔內探查成果綜合判定：回填灌漿加固后，閘底板下部土體的滲透性明顯降低。

綜上所述，該水閘采用小孔徑回填灌漿能夠有效降低閘基滲透性，改善軟基土層的力學性能，灌漿質量檢測為合格。

5 結語

針對新金清閘閘底板脫空區(qū)軟基回填灌漿質量檢測問題，采用基于微創(chuàng)可視鉆芯法的回填灌漿質量檢測方法。通過芯樣照片、芯樣描述、孔內攝像，并輔以孔內滲水水位上升速率檢測可知：閘底板脫空區(qū)采用回填灌漿加固后，底板下部無脫空區(qū)，四六片塊石層間有水泥或固化后的土層填充，過渡層土體具有一定的強度，孔內滲水上升速率小于3.2 cm/min。同時，結合應用成果證明：基于微創(chuàng)可視鉆芯法的回填灌漿質量檢測方法能夠直觀、準確、便捷地對軟基回填灌漿進行質量檢測。