帷幕灌漿在泉州洛陽水閘除險加固中的應用

（福建省惠女水庫管理局洛陽橋閘管理處泉州市362000）

帷幕灌漿在泉州洛陽水閘除險加固中的應用

孫偉星

（福建省惠女水庫管理局洛陽橋閘管理處泉州市362000）

受到不良地質條件以及工程設計、技術條件等多個方面因素的影響，一些水閘工程在建設以及投入使用后存在較多質量安全隱患。長期使用后此類水閘結構容易出現不同程度的沉降、裂縫等問題，除此以外還可能導致左、右岸擋墻出現滲透破壞問題。因此，對水閘工程除險加固技術方案的研究已成為各方工程建設人員高度重視的課題之一。文章結合泉州洛陽水閘工程實例，在除險加固中研究帷幕灌漿施工技術方案的應用要點與注意事項，以引起重視。

水閘除險加固帷幕灌漿

在水閘工程運行過程中，受到建設施工質量問題等諸多因素的影響，難以避免的會導致水閘工程結構主體出現不同程度的質量缺陷與問題，對水閘運行安全性以及穩定性產生不良影響，如何采用科學有效的措施對水閘缺陷進行處理與加固已成為各方人員高度重視的課題之一。作為一種工程實踐中應用廣泛的滲透處理技術，帷幕灌漿技術在水閘工程建設中有著非常廣泛的應用價值。帷幕灌漿技術是將漿液高速射入巖體或土層的裂隙、孔隙，形成連續的阻水帷幕，底部深入不透水巖層一定的距離，以起到地下水不滲透的效果。下面結合泉州洛陽水閘工程實例，探討帷幕灌漿施工技術方案在水閘除險加固中的應用要點。

1 工程概況

泉州洛陽水閘位于宋代古洛陽橋上游500.0 m的324國道上，工程主體于1971年正式動工興建，于1974年竣工。閘址以上總流域面積為387.6 km2，總庫容設計參數為545.5萬m2。工程樞紐主體包括左側岸管理區、右側岸引堤連接段、以及河中水閘段。河中水閘段所覆蓋設施包括閘室、上游護坦、下游護坦、消能防沖設施。水閘總體長度為215.2 m，現場攔河閘共設置為32孔，單孔凈寬為5.0 m，總凈寬為160.0 m。水閘工程主體設計過閘流量為1 570.0 m3/s。根據上述參數設計標準，泉州洛陽水閘屬于多功能大（Ⅱ）型水利工程項目，具有擋潮、排洪、交通、蓄水、供水等多樣化功能。

2 工程現狀

洛陽水閘受建設時期施工水平、設計水平等因素的限制導致橋閘結構存在先天性缺陷。自竣工并投入使用的數十年以來，水閘工程主體存在不同程度的老化問題，雖經過數次小規模除險加固處理，但仍然存在一定的安全隱患，對水閘的整體運行穩定性造成了不良影響。具體存在以下幾個方面的問題：

（1）防洪擋潮標準難以滿足實際功能需求。原設計標準中海漫長度僅為23.0 m，在投入運行數十年后防沖槽已受沖刷作用，損壞嚴重。

（2）主體閘室結構抗震構造不符合設計要求。主體結構以砌石式為主，閘基下分布為粗砂層，在較強地震作用力影響下容易產生液化反應。

（3）消能防沖設施難以滿足設計要求，工程防沖槽以及閘下海漫等關鍵設施均建立在淤泥質地基基礎之上拋石，容易造成下陷流失問題。

（4）混凝土結構在長期投入運行后已經出現不同程度的碳化、裂縫、以及破損問題，橋梁板在檢修過程中發現普遍存在不同程度的順筋開裂問題。

（5）主體檢修過程中發現閘墩漿砌石體存在較為頻繁的滲水問題，受到水壓力作用力的影響，部分墩體結構出現噴水射流現象。工程投入運行十余年后監測結果顯示28#孔～31#孔閘基礎出現局部淘空現象，閘門無法正常執行開啟/關閉動作，水閘主體存在大量安全隱患。2011年洛陽水閘經水利部門核查確認為三類閘，2012年正式開工進行除險加固。

3 帷幕灌漿施工要點

帷幕灌漿是指借助機械設備對不良地質進行切割與攪拌，然后通過向所形成裂縫灌入水泥漿液，以起到降低地層滲透壓力的目的。此項技術的應用能夠使漿液在地層內形成多個阻水帷幕，以發揮除險加固的功效。洛陽水閘工程主體閘墩在長期使用后出現局部裂縫，為避免裂縫缺陷進一步擴大，在除險加固中采用帷幕灌漿施工方案，具體施工要點總結如下：

（1）施工工藝。本工程中除險加固采用帷幕灌漿三序施工工藝，遵循先外后內的基本原則。基本施工流程為：首先測量布孔，然后進行施工現場測量作業，然后進行布孔以及鉆孔工作，再進行鉆孔沖洗以及壓水試驗，最后進行灌漿處理。

（2）施工測量。本工程中帷幕灌漿地層混凝土應當達到70.0%（28 d）設計強度后方可進行鉆孔灌漿施工作業。灌漿施工過程中需要安裝專門的抬動檢測裝置，并安排專人隨時進行觀測與記錄，避免抬動值超過設計要求。

（3）布孔鉆孔。工程施工人員應當嚴格依據監理人員以及施工圖紙設計要求對現場鉆孔孔位、孔徑以及深度進行調整，鉆孔選用合金金剛鉆頭。為方便后續止水止漿作業，孔壁應當保持完整。帷幕灌漿鉆孔孔徑參數為55.0 mm，開孔標準為90.0 mm，終孔標準為75.0 mm，孔距布置為2.0 m。實際操作時開孔孔位與設計參數誤差應當嚴格控制在±10.0 cm允許誤差范圍內，確保孔位、立軸、以及天車對準同一直線。鉆桿選用50.0 mm標準內絲鉆桿。

（4）沖洗、壓水試驗。在對施工現場鉆孔進行沖洗處理時，沖洗壓力應當按照80.0%環境壓力標準進行控制，壓力應當≤1.0 MPa，鉆孔沖洗時間應當達到30.0 min以上，以沖洗回水清潔為標準，孔內不得有20.0 cm厚度以上沉積。鉆孔深入至地下工作面前需要安排專人測定水位，測定間隔時間為5.0 min。若連續2次測定結果顯示水位下降速度不足2.0 cm/min，可作為水位值判定依據。若連續4次測量結果所對應基線參數差值低于1.0 L/min，可作為壓水穩定的判定標準，以該狀態下的流量作為最終流量即可，壓水試驗過程中壓水壓力按照80.0%灌漿壓力標準進行合理控制。

（5）灌漿。本工程覆蓋層段采用灌漿施工方法為空口封閉循環組鉆灌法，基巖段采用自上而下分段灌溉施工方法（在孔口封閉后進行），灌漿過程中要求孔底與射漿管距離控制在50.0 cm范圍內。覆蓋層段帷幕灌漿壓力控制標準為0.8 D，基巖段帷幕灌漿壓力控制標準為1.5＋0.5 D，具體灌漿參數可以根據施工現場灌漿試驗進行確定。帷幕灌漿漿液以純水泥為標準，護岸擋墻灌注漿液為水泥黏土漿（漿液配合標準為水泥1∶黏土2.5），巖土結合部灌注漿液同樣為水泥黏土漿（漿液配合標準為水泥1∶黏土1）。水泥原料為42.5 R等級普通硅酸鹽水泥，過80.0 u（μ）m篩即可，且篩余量應按照≤5.0%標準控制。段長應小于5.0 m，特殊情況不能超過3.0 m，例如遇到斷層或者軟弱夾層等情況。終孔段段長不能大于11.0 m。灌漿漿液濃度遵循由稀到濃依次變換的原則。開灌水灰采用5∶1的比例。在灌漿壓力一直不變和注入率一直減小的情況下，漿液濃度應保持不變。如果注入率大于30.0 L/min時，可以視情況調高濃度。全孔帷幕灌漿作業完成且經監理工程師質量驗收合格后需及時進行封孔處理，采用全段壓力灌漿孔法進行封孔，封孔壓力按照灌漿壓力進行控制，要求封孔達到飽滿且密實的標準。

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2016－10－26）

孫偉星（1959-），男，大學本科，工程師，手機：15375879982。