閘底板軟基回填灌漿質(zhì)檢評定標準研究

吳曉翔，臧振濤，陳振華

(1.浙江省水利水電工程質(zhì)量與安全管理中心，浙江 杭州 310012；2.浙江灣北工程勘察設計有限公司，浙江 嘉興 314300；3.浙江省錢塘江管理局勘測設計院，浙江 杭州 310020)

采用水泥等漿體對混凝土襯砌的背面或周邊的空隙及孔洞進行灌漿，以加固土體、回填空隙、增強受力、防治滲漏等的方法被稱為回填灌漿[1]。我國沿海采用混凝土建造的擋潮閘較早出現(xiàn)于20世紀30～40年代，如西江閘[2]、新金清閘等。由于受當時工程技術、機械設備、治水導流、地質(zhì)條件等方面的制約，當水閘地基為淤泥質(zhì)土等軟土地基時，閘基往往僅采用松木樁進行地基處理，并為了更好地進行澆筑底板，往往在地板下部設一定厚度的“泥結(jié)石”，但在長期潮流的作用下，由于“泥結(jié)石”形成透水層等原因，閘底板會產(chǎn)生裂縫、脫空、變形縫失效以及承載力不足等隱患[3-4]。為了確保工程安全運行、保護好中國近現(xiàn)代水閘的歷史面貌，需對其進行加固處理，其中就包括針對閘底板脫空區(qū)進行的軟基回填灌漿加固。

考慮到閘底板回填灌漿是在軟基上進行，由于軟基具有含水量高、可塑性大等因素，常規(guī)的回填灌漿質(zhì)量檢測方法難以滿足施工質(zhì)量控制及評定要求，為此，結(jié)合工程需求以及相關強制性規(guī)范要求，通過編制閘底板軟基回填灌漿的技術驗收標準，經(jīng)專家論證、報批后予以應用，為工程施工及質(zhì)量管控提供依據(jù)。

1 水閘軟基回填灌漿的主要特點及技術要求

1.1 主要特點

新金清閘建成于1934年(民國二十三年)，共22孔，設計流量707m3/s，閘基為淤泥質(zhì)粘土，閘墩采用松木樁進行地基處理。2013年，新金清閘被列入溫嶺市市級文物保護單位。根據(jù)2017年，新金清閘隱患探查顯示，在1～3#、22#閘室底板已有裂縫或貫穿性裂縫，閘底板下部脫空為2～40cm等隱患[5]。2019年開展對閘底板隱患進行加固，其中包括針對脫空區(qū)進行回填灌漿加固，根據(jù)新金清閘閘底板隱患情況及受力分析等，其軟基回填灌漿的主要特點為：

(1)閘底板下部為淤泥質(zhì)粘土，壓縮性大、可塑性強，常規(guī)回填灌漿方案難以達到回填密實的效果。

(2)原始地質(zhì)條件復雜，除了存在脫空區(qū)、浮泥、淤泥之外，還有原鋪墊在閘底板底面的“四六片塊石”墊層，該墊層部分已在當初閘底板澆筑時與下滲的水泥漿膠結(jié)在一起，部分作為松散體散落至脫空區(qū)下部或陷于浮泥、淤泥或建閘之初的原始土層“淤泥質(zhì)粘土”之中。

(3)回填灌漿體并不一定形成一個完整的、均勻的灌漿結(jié)構(gòu)層，可能與閘底板下原“四六片塊石”、淤泥、淤泥質(zhì)粘土混合，可能灌漿體與“四六片塊石”、淤泥、淤泥質(zhì)粘土或固化后的土體相互間隔存在。

(4)涉及文物建筑且原閘底板布置了較密的鋼筋(間距15cm)，檢測施工時應盡可能減少對原結(jié)構(gòu)的損傷。

(5)設計采用檢修閘門下閘后，干室回填灌漿，鉆孔孔徑6cm，孔深至原底板下墊層20cm，灌漿壓力暫定0.15MPa。

1.2 技術要求

(1)考慮到水閘為文物保護單位及閘底板鋼筋布置間距，通過內(nèi)部會議討論，結(jié)合SL/T 62—2020《水工建筑物水泥灌漿施工技術規(guī)范》相關要求，為了減少對文物的損傷，確定灌漿孔孔徑為4cm，孔深至底板墊層下0.3m。

(2)在有關回填灌漿的常規(guī)質(zhì)量檢測方法中，“探地雷達法”、“超聲波法”等物探方法因難以界定區(qū)分介質(zhì)參數(shù)相差不大的受地下水影響的淤泥質(zhì)土層、淤泥土層、受注漿影響過渡土層而不適合類似閘底板脫空區(qū)灌漿的質(zhì)量檢測，“靜載試驗法”在新金清閘沒有作業(yè)條件，“靜力觸探法”因試驗設備體積相對較大、遇硬質(zhì)漿體時貫入困難等原因不適用于類似新金清閘閘底板這樣的場地窄小且存在“四六片塊石墊層”部位的檢測，因此選擇采用鉆芯法進行檢測。

(3)考慮到軟基特性，閘底板軟基回填灌漿采用3次以上灌漿方案，每次灌漿前灌漿孔應鉆穿4片石墊層或已灌漿體。

(4)結(jié)合《閘底板脫空區(qū)回填灌漿質(zhì)量檢測試驗研究》成果，本工程閘底板脫空區(qū)回填灌漿質(zhì)量檢測采用以微創(chuàng)可視鉆芯法判定為主，輔以孔內(nèi)滲水上升速率≤6.5cm/min的檢測方法。

(5)分別在在3#、11#、19#、22#孔閘室底板上下游2端各布置1個滲流監(jiān)測點，采用埋入式振弦式滲壓計進行觀測，以了解防滲墻的實際防滲效果。

2 軟基回填灌漿可供參考的國家及行業(yè)標準

目前，水利行業(yè)SL 176—2007《水利水電工程質(zhì)量檢驗與評定規(guī)程》、SL 633—2012《水利水電工程單元工程施工質(zhì)量驗收評定標準——地基處理與基礎工程》等規(guī)范規(guī)程尚無明確軟基回填灌漿工程質(zhì)量檢驗及評定的方法、標準。水利行業(yè)類似規(guī)范中可供借鑒的內(nèi)容主要有：

(1)SL/T 62—2020第三章對回填灌漿的灌漿材料、設備和制漿進行了相關規(guī)定。同時，在第7.2節(jié)中，對隧洞回填灌漿施工過程及結(jié)束標準等進行了相關的規(guī)定；第7.6節(jié)中提出質(zhì)量檢測方法可采用檢查孔注漿試驗或取芯檢查。

(2)SL 564—2014《土壩灌漿技術規(guī)范》提出了有關均質(zhì)土壩、土質(zhì)心墻壩、土堤及其淺層軟土地基的灌漿。灌漿材料主要是粉質(zhì)黏土、黏土、水泥粘土漿液，灌漿的相關要求也進行了規(guī)定。

(3)JGJ 123 2012《既有建筑地基加固處理設計規(guī)范》中的注漿加固主要適用于砂土、粉土、黏性土和人工填土等地基加固。在第11.7節(jié)注漿加固中，對注漿加固實施過程及質(zhì)量檢測等給出了規(guī)范要求。

(4)SL 734—2016《水利工程質(zhì)量檢測技術規(guī)程》第4.1.1節(jié)中提出地基處理“檢測項目宜包括壓實度、滲透系數(shù)……”；第4.2.3節(jié)第2條提出相關檢測方法；第4.2.3節(jié)第3條規(guī)定對于非常規(guī)情況下的質(zhì)量檢測，可采用鉆孔電視技術或其他檢測方法。

(5)水利行業(yè)標準SL 564—2014《土壩灌漿技術規(guī)范》第6.3.3條規(guī)定及第6.3.4條規(guī)定回填灌漿質(zhì)量可采用鉆芯、開挖等檢測方法并分析實施過程、資料記錄、監(jiān)測等進行評價。

3 軟基回填灌漿施工質(zhì)量檢驗標準

參考已有的有關規(guī)程、規(guī)范，并結(jié)合現(xiàn)場試驗研究，對在軟基上采用回填灌漿的加固方案，通過開展《閘底板脫空區(qū)回填灌漿質(zhì)量檢測試驗研究》、《新金清閘水下加固工程施工質(zhì)量評定標準構(gòu)建及評價》專題研究，主要成果如下。

3.1 主要技術指標

(1)注漿后，底板下部結(jié)構(gòu)過渡段密實度應滿足設計要求。

(2)根據(jù)閘底板下部隱患及加固目的，回填灌漿質(zhì)量檢測方法選擇為微創(chuàng)可視鉆芯法，要求芯樣應有一定強度、連續(xù)且密實。

(3)滲透性檢測采用“孔內(nèi)滲水上升速率”進行控制。

3.2 檢測內(nèi)容及方法

3.2.1檢測內(nèi)容

結(jié)合相關規(guī)范及設計等要求，質(zhì)量檢測包括：原材料檢查、施工過程檢查、完工檢查。其中：

(1)原材料檢查應滿足設計及國家或行業(yè)規(guī)范規(guī)定。

(2)施工過程中，鉆孔深度、孔徑、孔位偏差、孔序、灌漿壓力、灌漿水灰比、灌漿孔結(jié)束標準、施工記錄等應符合設計及國家或行業(yè)規(guī)定。

(3)回填灌漿完成后，其質(zhì)量檢測內(nèi)容為底板下部區(qū)域的密實性、完整性以及孔內(nèi)滲水上升速率。

3.2.2檢測方法

(1)鉆孔檢測。在回填灌漿完成28天后，在每一閘室內(nèi)隨機布設檢查點進行鉆孔檢測，通過微創(chuàng)可視鉆芯法及孔內(nèi)滲水上升速率，對芯樣進行連續(xù)性、密實性、強度、孔內(nèi)滲水上升速率等進行測量級描述，綜合判定回填灌漿是否滿足設計要求。

(2)注水試驗。針對采用三次以上灌漿的閘室段，當回填灌漿質(zhì)量尚存疑慮時，可結(jié)合檢測孔開展注水試驗，分析其滲透性，該方法僅作為配合“微創(chuàng)可視鉆芯法檢測技術”使用，不能單獨作為判斷回填灌漿質(zhì)量的依據(jù)。

(3)安全監(jiān)測分析。利用已埋設于閘底板下部的滲壓計，分析其在上下游水位差下的變化，綜合分析回填灌漿后，基礎的防滲效果。

(4)資料分析。檢查施工過程中灌漿記錄資料，分析灌漿次數(shù)與灌漿量規(guī)律，綜合分析回填灌漿質(zhì)量。

3.3 檢測成果要求

3.3.1芯樣檢測要求

芯樣要連續(xù)、無空隙，且芯樣材料應符合以下條件之一：

(1)基本為存在水泥漿體且芯樣基本完整、有一定強度的過渡土層。

(2)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。

(3)雖無水泥漿體但下部為芯樣勉強成形的淤泥質(zhì)土，芯樣內(nèi)無夾雜“浮泥”，芯樣具有一定的強度。

3.3.2滲透性檢測要求

檢測5min內(nèi)孔內(nèi)上升速率，以平均滲水上升速率不大于6.0cm/min為合格要求。當選擇采用現(xiàn)場注水試驗時，應結(jié)合SL 345—2007《水利水電工程注水試驗規(guī)程》要求進行，以原位滲透系數(shù)不大于5.95×10-4cm/s為合格要求。

3.4 評定標準

結(jié)合SL 633—2012相關要求以及軟基回填灌漿質(zhì)量控制及檢測方法，其標準應符合下列規(guī)定：

(1)對回填灌漿所需的原材料進行檢測，其相關質(zhì)量應全部合格。

(2)重要施工工序及中間產(chǎn)品質(zhì)量應全部合格。

(3)回填灌漿完工后其鉆孔檢測、孔內(nèi)滲水上升速率檢測全部合格。

(4)安全監(jiān)測分析成果應能反映出閘底板已具有防滲效果。

(5)施工過程記錄及自查、抽查資料應齊全，且灌漿量與灌漿次數(shù)應整體符合“灌漿量隨灌漿次數(shù)的增加而減少”的規(guī)律。

(6)針對檢測不合格的，應增加復灌次數(shù)。

4 結(jié)語

文章針對溫嶺新金清閘底板脫空區(qū)軟基回填灌漿加固方案，考慮到常規(guī)施工質(zhì)量檢測及評定標準無法滿足工程要求，結(jié)合相關規(guī)范、規(guī)定要求、現(xiàn)場跟蹤檢測，提出了有關閘底板脫空區(qū)軟基回填灌漿質(zhì)量檢測、質(zhì)量評定的標準。

通過采用上述方法對新金清閘22個閘室的底板進行回填灌漿質(zhì)量評定，結(jié)果顯示：在閘室采用“3次以上回填灌漿后”，其芯樣、孔內(nèi)滲水上升速率等均能滿足上述標準的合格要求。同時從安全監(jiān)測成果分析可知閘室形成干地、閘室內(nèi)外水位差4.5m期間，閘底板下土層均已不存在滲流貫通通道，并可有效降水頭1.78～1.88m/2.80～3.18m。由此標明，采用本軟基回填灌漿質(zhì)檢評定標準可有效評判軟基回填灌漿工程施工質(zhì)量。