堤防錐探灌漿設計施工參數的分析研究

趙殿信

堤防錐探灌漿設計施工參數的分析研究

趙殿信

錐探灌漿就是將漿液灌注到堤防的空隙、空洞中。錐探灌漿多在堤防加固工程中采用，由于一些設計施工的參數選擇較為隨意，給施工質量的評定、資料的整理帶來諸多不便甚至誤區。

一、灌漿的機理

充填灌漿和劈裂灌漿的機理不同。充填灌漿是通過聯通鉆孔的空隙、裂隙和空洞，漿液在自重或一定的壓力下，通過滲透的方式充填既有隱患，達到密實堤壩的目的。充填灌漿適應于處理性質和范圍都已經確定的局部隱患。劈裂灌漿是根據堤防的應力分布規律，通過水力形成平行于堤防軸線的鉛直平面裂縫，在裂縫中形成一定寬度的泥墻，并通過形成的裂縫灌注堤防中既有隱患，通過漿液和堤防互壓密實堤防，一段時間后泥墻失去水分固結硬化，形成連續的防滲帷幕和兩側壓密區的防滲帶。

二、設計施工參數的分析

充填灌漿和劈裂灌漿機理不同，設計施工參數也應不同，從設計意圖看堤防錐探灌漿應屬于充填灌漿的范疇。堤防錐探灌漿的設計參數一般有：灌漿材料、泥漿性質、灌漿深度、灌漿平面布置、灌漿壓力、灌漿量、灌漿次數、灌漿時間間隔等。

1.灌漿深度和平面布置

灌漿深度一般低于隱患深度1～2m。一般設計會根據前期的勘探資料，確定一個灌漿深度。施工中需要發揮錐探灌漿“探”的功能，利用錐探對堤防再一次進行勘探，以取得精確的勘探資料。施工平面布置也需要進行前期錐探。目前的設計均是固定的排距和孔距，不能根據隱患情況調整距離。因此設計孔深和平面布置時，應留有現場適當調整的機會。

2.灌漿壓力

充填式灌漿通過自重或一定的壓力以滲透的方式灌入堤防內的隱患部位，最大壓力以不使堤防產生裂縫為原則，根據堤防條件不同，設計中一般要求小于某一數值，例如0.05MPa。實際施工時，只要可灌性好，可以采用小的壓力，以避免堤防出現裂縫。

3.灌漿量

灌漿量的設計是以每米每次灌漿量來控制的，例如每米每次0.3～0.5m3。事實上對于充填式灌漿每米每次的灌漿量，是由被加固土體的隱患大小確定的，而且是由同本鉆孔聯通的隱患大小確定的。對于堤防平面來講勘探孔就是一個點，如果不能發揮“探”的功能，鉆孔難以精確鉆到裂縫或洞穴上。因此灌漿量必須根據堤防精確的試驗統計資料確定，否則難以全面達到設計要求。

4.灌漿次數

充填灌漿是用漿液以滲透的方式通過堤防中既有的空隙、裂縫彌補隱患，在第一次灌注的時候通道基本灌滿。完成灌注后，隨著泥漿失水固結，體積變小，會在土中出現空隙，因此需要再次灌漿，補充漿液到新的空隙中。而在實際施工中，土體中的隱患是不規則的，隱患和鉆孔的通道更是不規則的，第一次灌注基本將通向隱患的通道封堵，很難再灌入漿液。工程實踐也表明復灌漿液量通常較小，有的甚至為零。因此充填式灌漿應一次灌注至飽滿。

《土壩壩體灌漿技術規范》（SD266-88）（以下簡稱規范SD266-88）規定灌漿次數一般不少于5次。這是因為劈裂灌漿由于一次不能形成過厚的泥墻，需要多次進行灌注，規范SD266-88將充填灌漿和劈裂灌漿的施工要求混合在一起，導致對灌漿次數的要求比較籠統。對此新規范《土壩灌漿技術規范》（SL564-2014）要求“充填灌漿宜一次灌注至設計要求”，《土壩灌漿技術規范》（DL/T5238-2010）也明確要求“充填式灌漿宜一次灌注至飽滿”。

5.灌漿時間間隔和少灌多復

一些設計提出了“少灌多復”的和每次灌漿的時間間隔的要求，要求時間間隔不少于5天。對于劈裂灌漿，由于泥墻的析水固結需要一定的時間，一次灌漿的泥墻不能太厚，即使較厚也會在周圍土體的擠壓下變薄，因此要求“少灌多復”和灌漿的時間間隔。對于充填式灌漿，由于是通過堤壩土體內的既有通道灌注隱患，因此多次的灌注很難再有效果。

6.灌漿歷時

充填灌漿是以滲透原理利用土體中的既有通道充填既有隱患的，泥漿在通道中運動需要一定的時間，尤其是泥漿這種粘滯性流體，運動的速度越大所受到的阻力越大，運動的速度同灌漿的壓力不成正比。因此灌漿要求一定的歷時是完全必要的。筆者觀察，錐探灌漿的速度很快，有時土體尚未來得及反應，就因為壓力上升而結束本孔的灌注。其實當滲入土體的泥漿流量小于灌注流量時也可導致灌漿壓力升高。因此筆者建議增加灌漿歷時，開始灌漿時采用小的壓力，泥漿依靠自重灌注，灌到一定時間后，適當增加壓力，可以使土體的隱患得到更好的加固。當然灌漿歷時必須同堤防的基本條件相適應，可以通過試驗選定，并且這個參數的選定無論隱患大小都是可以滿足的。

三、結語

錐探灌漿是隱蔽工程，盡管施工前已經進行了詳細的勘探，但是由于隱患的復雜性和不確定性使得灌漿的參數的選擇非常重要。工程合格的標準是符合設計和規范，這是各有關部門檢驗、檢查的依據。如果設計要求的參數施工中難以滿足，工程就無法通過各級檢查，達到合格的要求。通過以上分析，筆者建議在孔深、平面布置、灌漿土料、泥漿的性能等施工參數外，應增加灌漿壓力和灌漿歷時的參數要求，在灌漿的平面布置上賦予現場根據隱患狀況機動調整的權限，以更好地符合施工中的實際狀況■

（作者單位：安徽省·水利部淮委水利科學研究院233000）

（專欄編輯：周權）