圍堰灌漿技術(shù)在漢班托塔海港二期工程中的應(yīng)用分析

史建亞

（中國港灣工程有限責(zé)任公司，北京 100027）

1 工程概況

南亞國家斯里蘭卡的漢班托塔海港發(fā)展項目二期圍堰止水工程中，位于南部的圍堰BC段中線長度約52m，其中12m為沉箱結(jié)構(gòu)，沉箱內(nèi)部回填10～100kg的塊石；其余40m為棱石回填結(jié)構(gòu)，主要為1～300kg的棱石。經(jīng)過約12個月的流水刷沖，其中僅含有較少細(xì)粒填充物，1～6m厚度的粉砂層位于其下部位置，采用防滲墻施工方案難度太大，最終設(shè)計方和施工方達(dá)成一致意見，采用最可行有效的灌漿施工方案。

該段圍堰的設(shè)計需進(jìn)入強(qiáng)風(fēng)化巖層1m以上，同時需進(jìn)入沉箱的墊層基礎(chǔ)1m以上。設(shè)計形成帷幕幕厚δ≥3m，滲透系數(shù) K≤i×10-5cm/s（i=1 ～ 9）。

2 施工準(zhǔn)備

2.1 施工平臺

灌漿施工CC’段在通用碼頭A1沉箱位置，A1沉箱第一個格倉上部胸墻已澆筑完第一層，在胸墻內(nèi)存在電纜管溝。對于第一個格倉段的灌漿施工，由于存在胸墻，滿足灌漿封倉施工要求，直接施工即可。對于第二個格倉段的灌漿施工，首先清除格倉內(nèi)50cm的回填塊石，再澆筑50cm的混凝土蓋板，將沉箱格倉進(jìn)行封閉，以便提高灌漿壓力。

對于帷幕灌漿軸線B—C'''—C''段，開挖區(qū)以灌漿段軸線為中心線，標(biāo)高從-1.0～+1.0m采用現(xiàn)澆混凝土。下部-1.0～+0.7m為沿軸線3m寬、1.7m高的素混凝土塊體；上部+0.7～+1.0m為沿軸線5m寬、0.3m厚混凝土蓋板。沿著B—C'''—C''軸線對稱開挖，支模澆筑混凝土。待混凝土達(dá)到強(qiáng)度后，再進(jìn)行帷幕灌漿施工，混凝土標(biāo)號為C20。蓋板中心線與設(shè)計防滲軸線重合，并以此作為灌漿施工的工作平臺。

2.2 施工主要原材料

（1）水泥：根據(jù)施工圖紙指示選用灌漿用水泥品種，采用水泥的標(biāo)號≥42.5，且要求有較高的早期強(qiáng)度和較短的初凝、終凝時間，不使用受潮結(jié)塊的水泥。

（2）水：基于《水工混凝土施工規(guī)范》（DL/T 5144—2015）規(guī)定的水工混凝土用水要求使用灌漿用水，拌漿用水的溫度≤40℃[1]。

（3）膨潤土：膨潤土的品質(zhì)指標(biāo)應(yīng)符合《鉆井液材料規(guī)范》（GB/T 5005—2010）的規(guī)定，且符合Ⅱ級及以上標(biāo)準(zhǔn)[2]。

（4）主要施工機(jī)具：使用具有輕重量、小體積、大裝機(jī)功率等特點的XY-2型地鉆機(jī)進(jìn)行鉆孔；使用3SNS型灌漿泵進(jìn)行灌漿，其壓力較為平穩(wěn)，運(yùn)行狀態(tài)較好，具有10MPa的額定壓力，以及207L/min的最大排量。

3 主要施工方法

3.1 施工順序和方法

具體的施工順序：臨建→施工平臺搭建→下段排第1序孔灌漿→下段排第2序孔灌漿→上段排第1序孔灌漿→上段排第2序孔灌漿→中段排第1序孔灌漿→中段排第2序孔灌漿→施工檢查孔。

3.2 設(shè)計孔位布置

CC'段箱體設(shè)計3排灌漿孔，排距1.2m，孔距1m，上段排設(shè)計在防滲軸線位置，加密位置根據(jù)設(shè)計圖紙布孔。

B—C'''—C''段設(shè)計4排灌漿孔，排距0.8m，防滲中線兩側(cè)對稱進(jìn)行布置4排孔，邊排孔距0.5m，中間的兩排孔采用梅花形進(jìn)行布置，孔距0.8m。

CC'段和B—C'''—C''段設(shè)計孔位布置分別如圖1、圖2所示。

圖1 CC'段設(shè)計孔位布置圖（單位：mm）

圖2 B—C'''—C''段設(shè)計孔位布置圖（單位：mm）

3.3 鉆孔

鉆孔方法：地鉆機(jī)采用清水回轉(zhuǎn)方式進(jìn)行鉆進(jìn)，灌漿鉆孔孔徑為φ56～φ76mm。

鉆孔分序分段：與灌漿分序分段相一致。

鉆孔深度：基于設(shè)計要求，確保終孔深入強(qiáng)風(fēng)化基巖1m以上。

鉆孔孔位控制：所有灌漿孔均為鉛直孔。采用測量儀器進(jìn)行鉆孔測量定位，并在施工平臺側(cè)進(jìn)行標(biāo)記。鉆孔孔位允許偏差≤10cm。

3.4 壓水試驗

對于返水正常的灌漿鉆孔段，進(jìn)行灌漿前的簡易壓水。每5min一個讀數(shù)，連續(xù)2個讀數(shù)即可結(jié)束。

鉆孔不返水的孔段，不做壓水試驗，但需在鉆孔報表中對施工情況作出說明。

3.5 灌漿

（1）灌漿分段。運(yùn)用對孔口封閉的方法進(jìn)行灌漿，為確保滿足設(shè)計壓力，使灌漿達(dá)到滿意的效果，灌漿的孔口段長度為2m（包含0.5m的混凝土蓋板），第二段的長度為3m，另外其余孔段為2～5m的長度，可一定程度上增加鉆孔返水孔段長度，但最長應(yīng)≤5m。

（2）灌漿壓力。該項目選用的灌漿壓力數(shù)值如表1所示。對于失水較為嚴(yán)重的鉆孔，鉆孔時對孔隙率較大的孔段，采用0.2MPa的灌漿壓力。

表1 灌漿施工壓力

（3）漿液及漿液變換。灌注時應(yīng)使用經(jīng)過試驗最終確定的配比漿液，針對不返水的鉆孔孔段和已經(jīng)探明的較為嚴(yán)重的架空塊石層，在灌注時應(yīng)使用膏狀水泥膨潤土漿液。針對常規(guī)返水的鉆孔段，在灌注時應(yīng)依照由稀變濃的原則使用純水泥漿液，使用水灰比2∶1、1∶1、0.8∶1和0.5∶1的4級變換純水泥漿液。

（4）灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)。針對漿液為膏狀水泥膨潤土的灌漿，結(jié)束灌漿的標(biāo)準(zhǔn)為在工程設(shè)計的壓力值下基本不吸漿。針對漿液為純水泥的灌漿，結(jié)束灌漿的標(biāo)準(zhǔn)為在工程設(shè)計壓力值下，注入率小于1L/min后，進(jìn)行不間斷的30min灌注后結(jié)束該段施工。

（5）封孔。當(dāng)結(jié)束終孔段的灌漿后，應(yīng)使用全孔灌漿法并以最稠一級的漿液進(jìn)行壓力封孔。使用最大灌漿壓力進(jìn)行封孔，持續(xù)30min時間。

3.6 特殊情況處理

根據(jù)現(xiàn)場操作積累的經(jīng)驗，針對在灌漿的過程中出現(xiàn)的一些特殊情況，可使用以下方法進(jìn)行處理。

（1）針對由于一些原因使灌漿被中斷較長時間的情況，應(yīng)在中斷后迅速使用符合該工程使用標(biāo)準(zhǔn)的清水對灌漿孔段進(jìn)行不斷沖洗，待正常后即可掃孔和重新灌漿。

（2）串漿處理：如果被串漿的孔正在進(jìn)行鉆孔，應(yīng)該馬上中斷鉆進(jìn)工作；若串漿的量較小，可以向被串漿孔通入符合該工程使用標(biāo)準(zhǔn)的水流并同時進(jìn)行灌漿，從而有效阻止水泥漿液填充進(jìn)入鉆孔。

（3）冒漿處理：當(dāng)冒漿的情況出現(xiàn)時，應(yīng)馬上封堵冒漿的地方，如果封堵時并無效果，可立即采用濃漿進(jìn)行灌注，等待凝結(jié)后再重復(fù)進(jìn)行灌漿。

（4）在灌注最濃的一級水固比漿液時，如果出現(xiàn)了吸漿量較大、較長時間無法完成灌漿的情況，可以應(yīng)用間歇、添加摻合料的方案處理該問題。

（5）大耗漿孔段處理：如果遇見大量吃漿且無法結(jié)束的情況，應(yīng)該首先采取濃漿、低壓、間歇性灌漿等措施進(jìn)行應(yīng)急處理；必要的情況下可以在漿液中添加一定量的速凝劑，或者在灌漿液中添加一定的摻和料，經(jīng)過一定處理恢復(fù)正常情況后，進(jìn)行掃孔和再次灌漿直到正常結(jié)束灌漿。

4 灌漿質(zhì)量檢查

在灌漿施工結(jié)束的14d后須進(jìn)行施工質(zhì)量的檢查，防滲墻中線上布置檢查孔，主要以檢查孔的注水試驗結(jié)果來評估灌漿施工的質(zhì)量。

4.1 檢查孔鉆孔

檢查孔孔徑為φ76mm，原則上采用清水鉆進(jìn)。

4.2 試驗段長

檢查孔鉆孔試驗段長與灌漿段長一致，難以成孔的情況下，根據(jù)情況適當(dāng)縮短試驗段長。分段進(jìn)行注水試驗，測出穩(wěn)定流量值，再鉆下一段，用注水測出的穩(wěn)定流量值減去上段穩(wěn)定流量值，作為該段的穩(wěn)定流量。

4.3 注水試驗

流量穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)為每5min測量一次流量，直到最后兩個平均流量之差不大于最終值的10%，視為流量穩(wěn)定，以最終流量計算滲透系數(shù)。

5 結(jié)束語

文章以斯里蘭卡漢班托塔海港發(fā)展項目二期止水工程中灌漿施工為例，在總結(jié)施工經(jīng)驗的同時，對灌漿施工技術(shù)進(jìn)行了重點介紹，并對主要施工方法如施工順序、設(shè)計孔位布置、鉆孔設(shè)備和方法、壓水試驗、灌漿方法等進(jìn)行了詳細(xì)闡述。灌漿止水從施工準(zhǔn)備、鉆孔、制漿、灌漿等整個過程中存在一定的連續(xù)施工的要求，因此，施工中要特別注意各施工順序的安排。此外，要做好較為詳細(xì)且適用的應(yīng)急處理預(yù)案來應(yīng)對較長時間的灌漿中斷、串漿、冒漿、大耗吸漿等特殊情況，并且認(rèn)真處理好灌漿結(jié)束后的質(zhì)量檢查和在后期的港池大基坑開挖，尤其是基坑爆破時的圍堰監(jiān)測，確保該圍堰能夠滿足設(shè)計要求的止水效果，保證該項目港池基坑干施工過程中的安全。