充填灌漿在堤防除險(xiǎn)加固中的應(yīng)用分析

梁 宇

(江門市江新聯(lián)圍管理處，廣東 江門 529000)

1 前 言

充填灌漿是用漿液填充混凝土結(jié)構(gòu)物施工留下的空穴、孔洞，或地下空腔，以增強(qiáng)結(jié)構(gòu)物或地基的密實(shí)性的灌漿工程。

我國江河眾多，歷史上水害頻發(fā)，堤防作為防洪擋潮的一道重要屏障，發(fā)揮了重要的作用。隨著堤防的使用年限不斷增加，各種影響其正常使用的險(xiǎn)情出現(xiàn)較多，為保證堤防的正常使用，需要開展相應(yīng)的除險(xiǎn)加固工程。堤防的除險(xiǎn)加固工程主要是通過壓力將粘土泥漿灌入堤壩體內(nèi)填充土體中的縫隙，解決堤防內(nèi)部結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定的問題，達(dá)到提升堤防安全性能，有效提高堤防防滲、抗滑穩(wěn)定性。在多項(xiàng)堤防除險(xiǎn)加固工程中，已證實(shí)充填灌漿工藝能夠滿足相關(guān)工程的施工需求，具備較強(qiáng)的可行性。文章以江門市新聯(lián)圍外海堤段除險(xiǎn)灌漿工程為例對相關(guān)工藝的設(shè)計(jì)及施工進(jìn)行了介紹。

2 工程概況

江新聯(lián)圍位于我省珠江三角洲的西南部，西江干流下游右岸，屬于珠江三角洲五大重點(diǎn)堤圍之一。作為江門市最重要的防洪屏障，該聯(lián)圍由天河圍、禮東圍、禮西圍、睦洲圍、梅大沖圍、龍泉圍、白洲圍、三江一聯(lián)圍、三江三聯(lián)圍、環(huán)城聯(lián)圍、江會(huì)聯(lián)圍等11個(gè)中小堤圍組成。干堤堤線全長91.764 km，擔(dān)任著保護(hù)2.218萬hm2耕地、132萬人口的重任，捍衛(wèi)工農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值超千億元。

江門市江新聯(lián)圍外海堤段從江門市港澳碼頭至江新聯(lián)圍防汛倉庫共計(jì)長5.605 km，基礎(chǔ)均為軟土地基，且含水量大，經(jīng)過多年使用各段都已出現(xiàn)不均勻的沉降變形現(xiàn)象，局部地段出現(xiàn)不同程度變形裂隙，干堤堤內(nèi)坡在汛期已出現(xiàn)多個(gè)出滲點(diǎn)，特別是樁號30+750-30+900堤段在汛期已出現(xiàn)較多滲點(diǎn)，且滲水量較大，這些險(xiǎn)情均嚴(yán)重危及本堤段的安全運(yùn)行。

根據(jù)國家《防洪標(biāo)準(zhǔn)》(GB50201—2014)和江新聯(lián)圍防護(hù)對象的重要性，結(jié)合江新聯(lián)圍干堤的實(shí)際情況，擬對樁號29+814-30+750和30+900-35+419堤段，以堤頂設(shè)計(jì)中心線為中心布置兩排灌漿孔對堤基進(jìn)行充填灌漿，灌漿孔排距2.0 m，孔距2.0 m，共5384孔，呈梅花型布置，總進(jìn)尺32304 m。同時(shí)，對樁號30+750-30+900堤段，以堤頂設(shè)計(jì)中心線為中心布置三排灌漿孔對堤基進(jìn)行充填灌漿，灌漿孔排距2.0 m，孔距2.0 m，共235孔，呈梅花型布置，總進(jìn)尺1645 m[1]。

3 除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)方案

經(jīng)檢查，江門市港澳碼頭至江新聯(lián)圍防汛倉庫(對應(yīng)樁號為29+814-35+419)共計(jì)5.605 km的長度范圍內(nèi)存在不同程度的變形裂隙，導(dǎo)致堤內(nèi)坡在汛期出現(xiàn)多個(gè)出滲點(diǎn)，特別是樁號30+750-30+900堤段，汛期出滲點(diǎn)較多，且滲水量較大，為汛期搶險(xiǎn)段，急需進(jìn)行除險(xiǎn)防滲處理。本次除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)采用充填灌漿技術(shù)。

設(shè)計(jì)方案以樁號29+814-30+750堤段、樁號30+750-30+900堤段、樁號30+900-35+419堤段為主要施工點(diǎn)展開：

樁號29+814-30+750堤段，以堤頂設(shè)計(jì)中線為中心對稱布置兩排灌漿孔，排距2.0 m，孔距2.0 m，呈梅花型布置，共924孔，灌漿孔深6 m，總進(jìn)尺5544 m。

樁號30+750-30+900堤段，以堤頂設(shè)計(jì)中線為中心對稱布置三排灌漿孔，排距2.0 m，孔距2.0 m，呈梅花型布置，共235孔，灌漿孔深7 m，總進(jìn)尺1645 m。

樁號30+900-35+419堤段，以堤頂設(shè)計(jì)中線為中心對稱布置兩排灌漿孔，排距2.0 m，孔距2.0 m，呈梅花型布置，共4460孔，灌漿孔深6 m，總進(jìn)尺26760 m。

該堤段穿堤涵閘自上游向下游依次有：殼滘水閘、橫海南水閘(電排站)和石洲水閘(電排站)，穿堤涵閘位置，應(yīng)離開穿堤涵閘邊緣2-3 m布置灌漿孔。

4 施工要點(diǎn)

4.1 灌漿材料

作為開展堤防除險(xiǎn)加固工程的主要施工材料，本案例中采用的灌漿材料是粘土水泥漿，粘土與水泥的比重為10∶1，水泥采用出廠時(shí)間不超過三個(gè)月的合格42.5普通硅酸鹽水泥。相關(guān)原材料根據(jù)《土壩灌漿技術(shù)規(guī)范》(SL564-2014)要求必須滿足表1、表2要求。

表1 灌漿土料選擇表

表2 漿液物理力學(xué)性能表

4.2 灌漿試驗(yàn)

根據(jù)工程中一般滲漏段與嚴(yán)重滲漏段的實(shí)際情況，選取樁號29+814-30+750、30+900-35+419(一般滲漏段)和樁號30+750-30+900嚴(yán)重滲漏段為代表開展灌漿試驗(yàn)，試驗(yàn)包括布孔、造孔、制漿、灌漿，觀測灌漿壓力、吃漿量及泥漿容量、堤身位移和裂縫等施工步驟的數(shù)據(jù)收集、分析，通過總結(jié)試驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)，對各頂數(shù)據(jù)進(jìn)行參數(shù)調(diào)整、修改，以此完善施工工藝。

4.3 造孔

根據(jù)工程設(shè)計(jì)要求，確定充填灌漿孔位，并依據(jù)設(shè)計(jì)要求采用千法造孔按順序造孔，要求孔位偏差≤10 cm，同時(shí)保證孔位筆直，孔底偏斜率≤孔深的2%。造孔完成后及時(shí)注漿管。

4.4 制漿

采用機(jī)械設(shè)備進(jìn)行制漿，成漿后先清除大顆粒和雜物，再采用36孔/cm的過濾篩進(jìn)行過濾。完成以上流程后，確保漿液各項(xiàng)指標(biāo)符合設(shè)計(jì)要求即可進(jìn)行灌漿施工。在制漿過程中，應(yīng)每小時(shí)對漿液密度、輸漿量進(jìn)行一次檢測，每10d對漿液的穩(wěn)定性和自由析水率進(jìn)行一次檢測，如檢測發(fā)現(xiàn)漿料數(shù)據(jù)指標(biāo)變化，不符合設(shè)計(jì)要求，則需加強(qiáng)檢測頻率，隨時(shí)對制漿過程進(jìn)行調(diào)整。

4.5 灌漿

根據(jù)施工設(shè)計(jì)方案的要求，對樁號29+814-30+750和30+900-35+419兩段采取設(shè)置兩排孔位進(jìn)行灌漿，施工流程為先灌下游排孔再灌上游排孔，兩排孔位均采用二序隔孔灌漿工藝；樁號30+750-30+750段采取設(shè)置三排孔位進(jìn)行灌漿，施工流程為先灌下游排孔再灌上游排孔最后灌中間排孔，三排孔位均采用二序隔孔灌漿工藝。灌漿過程中采取少灌多復(fù)的方法，具體復(fù)灌次數(shù)以現(xiàn)場試驗(yàn)數(shù)據(jù)為依據(jù)進(jìn)行確定，但復(fù)灌次數(shù)≥5次，復(fù)灌間歇時(shí)間≤5d。現(xiàn)場試驗(yàn)時(shí)，根據(jù)三個(gè)施工段的實(shí)際情況，分為一般滲漏段和嚴(yán)重滲漏段開展試驗(yàn)，每段取3個(gè)試驗(yàn)孔進(jìn)行試驗(yàn)，取相關(guān)施工數(shù)據(jù)作為施工參數(shù)。進(jìn)行灌漿操作時(shí)，保證充填灌漿孔口的壓力≥50 KPa。當(dāng)漿液升至孔口復(fù)灌3次不再吃漿則表示灌漿完成，可以終止操作。

4.6 封孔

當(dāng)灌漿完成后，拔出注漿管，并向孔內(nèi)灌注密度>1.5 g/cm的稠漿，經(jīng)多次灌注至漿面升至孔口且不再下降為止。待孔口完全析水后，用含水率適中的制漿土料將孔口回填搗實(shí)整平。

4.7 驗(yàn)收

根據(jù)《土壩灌漿技術(shù)規(guī)范》(SL564-2014)的相關(guān)要求，充填灌漿的驗(yàn)收是持續(xù)于灌漿過程和施工完成后的質(zhì)量檢查過程中。灌漿過程中的檢查主要針對的是打孔質(zhì)量，通過現(xiàn)場注水試驗(yàn)進(jìn)行檢測，檢查數(shù)量應(yīng)為總灌漿孔數(shù)的1%以上[2]。本案例中，一般滲漏段和嚴(yán)重滲漏段分別選擇54個(gè)和3個(gè)灌漿孔進(jìn)行現(xiàn)場檢測，檢測試驗(yàn)由業(yè)主、監(jiān)理、設(shè)計(jì)人員共同確認(rèn)完成，灌漿孔注水試驗(yàn)的k值應(yīng)在5×10-5cm/s以內(nèi)，如檢查發(fā)現(xiàn)不合格灌漿孔應(yīng)及時(shí)補(bǔ)灌。

5 注意事項(xiàng)

在施工過程中，由于施工現(xiàn)場的實(shí)際情況存在差異，各施工段會(huì)出現(xiàn)特殊孔段現(xiàn)象，在處理這些特殊情況時(shí)應(yīng)有針對性的展開操作。特殊孔段是指壩體本身存在裂隙、空洞或其它情況導(dǎo)致施工過程中灌漿孔出現(xiàn)串漿、冒漿、塌坑，單孔吸漿量過大，縮孔卡鉆等一系列問題的孔段，此類孔段在施工中常常難以達(dá)到正常施工標(biāo)準(zhǔn)。面對此類情況，應(yīng)采取合理的措施進(jìn)行補(bǔ)救：

串漿：在確保安全的情況下，可同時(shí)向灌漿孔與串漿孔灌漿，如不能同時(shí)進(jìn)行，則用栓塞塞住串漿孔，向灌漿孔灌注。

冒漿：出現(xiàn)此類情況可采取“灌→停→灌”的間歇性灌漿法控制冒漿現(xiàn)象的出現(xiàn)。如果在下游段出現(xiàn)嚴(yán)重冒漿現(xiàn)象，則應(yīng)立即停灌，并在冒漿處挖一小坑，壓砂作反濾，當(dāng)灌注孔只冒水不冒漿后一段時(shí)間，即可自動(dòng)停止冒漿。如在坡底出現(xiàn)嚴(yán)重冒漿，則說明灌漿孔下有與之相連的通道，需用木塞塞堵灌漿孔口，并在孔口周圍用土圍成堰，先向堰里灌注少量泥漿，再用土料拌合成比重在1.7以上的濃漿，再拔去木塞，將濃漿導(dǎo)入孔內(nèi)堵住冒漿通道，待3-5天后再展開正常灌注，即可控制冒漿問題[3]。

孔口冒漿：在施工過程中，由于造孔時(shí)鉆具對孔壁產(chǎn)生的摩擦，會(huì)將灌注孔內(nèi)部裂縫糊死或把孔口擠密，導(dǎo)致初灌時(shí)無法進(jìn)漿直接從孔口冒漿，此時(shí)可孔口挖坑回填適宜含水率的粘性土夯實(shí)成阻漿蓋，也可在孔口冒漿處的縫隙內(nèi)填細(xì)砂，用鋼筋棒搗實(shí)作反濾，再以稀漿沖孔，待孔口冒漿問題解決后即可灌注濃漿。

6 結(jié) 語

隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人們的工作生活對于水利資源的需求與日俱增，針對堤防的安全性要求也不斷提升，在開展堤防除險(xiǎn)加固工作中，對于施工技術(shù)、施工工藝等提出了更高的標(biāo)準(zhǔn)。充填灌漿技術(shù)已被證實(shí)在堤防除險(xiǎn)加固工程中可以起到較好的作用，具備推廣應(yīng)用的條件。針對江新聯(lián)圍外海堤段除險(xiǎn)加固工程中相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用可以看出，該技術(shù)對于提高堤防的穩(wěn)定性，增加其安全保障能力具有重要作用。