錐探灌漿技術(shù)在淮河信陽段堤防加固工程中的應(yīng)用

摘 要：本文結(jié)合工程實例，探討錐探灌漿技術(shù)在淮河信陽段堤防加固工程中的應(yīng)用，并總結(jié)應(yīng)用過程中易出現(xiàn)的問題，提出處理方法，檢查灌漿效果。實踐表明，錐探灌漿技術(shù)能夠有效減少堤防發(fā)生滲透、管涌、漏洞等險情，在堤防病害治理中能起到良好的加固作用。

關(guān)鍵詞：錐探灌漿;堤防加固工程;防滲;白蟻防治

中圖分類號：TV871文獻標識碼：A文章編號：1003-5168（2020）13-0070-03

Application of Cone Grouting Technique in the Embankment

Reinforcement Project of Xinyang Section of Huaihe River

LIU Ziyang

（Power China Hubei Electric Engineering Co.， Ltd.，Wuhan Hubei 430040）

Abstract： This paper discussed the application of cone grouting technology in the embankment reinforcement project of Xinyang section of Huaihe River， summarized the problems in the application process， put forward the treatment method， checked the grouting effect. The practice shows that the cone grouting technology can effectively reduce the seepage， piping， loopholes and other dangerous situations of the dike， and can play a good role in strengthening the dike.

Keywords： cone grouting;embankment reinforcement project;seepage control;termite control

錐探灌漿是利用錐孔機或鉆孔機打孔，把按比例拌制好的黏土泥漿，由泥漿泵加壓后，注入壩體中的土石顆粒間、巖縫中，并與堤體內(nèi)部土體充分固結(jié)，從而達到加固、防止?jié)B漏的目的[1]。同時，在灌漿過程中加入滅治白蟻的藥物，對堤身防治白蟻起到了一定作用。此項技術(shù)投資少、施工速度快、效果好，主要用于土壩、河流堤防加固，能有效減少土壩、堤防滲漏、管涌等險情，是堤防工程隱患處理的一項重要技術(shù)措施。

1 工程概況

淮河發(fā)源于河南省桐柏縣桐柏山太白頂，流經(jīng)信陽、正陽、羅山、息縣、淮濱、固始等市縣，在固始縣三河尖以東的陳村流入安徽省。運行期受多次大洪水的侵襲，淮河干流堤防出現(xiàn)多處險情，并不斷加劇，部分堤段堤頂及堤坡坑洼不平，堤身及堤基滲漏嚴重，堤腳坑塘連片，存在許多安全隱患，亟待對淮河干流一般堤防進行整修加固。

淮河干流信陽段分段設(shè)計流量為：息縣～王家壩段按7 000 m3/s，王家壩～史河口段為7 400 m3/s，河道防洪標準接近10年一遇;相應(yīng)主要控制點設(shè)計防洪水位為：王家壩29.20 m，淮濱32.50 m，淮鳳集36.92 m。

2 錐探灌漿技術(shù)在堤防加固工程中的應(yīng)用

2.1 主要材料

該工法用到的主要材料為黏土，制漿黏土料顆粒組成和漿液物理力學性能必須滿足如表1和表2所示的要求。

2.2 主要設(shè)備

為保證施工進度及質(zhì)量，研究者結(jié)合現(xiàn)場施工實際，在施工中擬投入如表3所示的施工機具。

2.3 工藝流程

工程施工的主要流程為測量放線、錐探機就位找平、造孔至設(shè)定深度、泥漿制備、灌漿、檢查灌漿量、封孔，具體如圖1所示。

2.4 灌漿孔布置

錐孔前先根據(jù)堤身與堤基的地質(zhì)結(jié)構(gòu)、堤防存在問題的性質(zhì)及嚴重程度，依照設(shè)計圖紙的要求布設(shè)灌漿堤段的范圍，確定各堤段的灌漿孔深，造孔深度應(yīng)超過隱患部位1.0～2.0 m，注漿孔徑為30～50 mm，灌漿的排距和間距（取決于堤段重要程度、隱患性質(zhì)、灌漿壓力等因素）以設(shè)計圖紙為準（一般都采用密錐灌漿的形式，其排距為1 m，每排孔距為2 m，相鄰兩排錐孔呈梅花形排列，即第二排的孔位應(yīng)在第一排兩孔中間的相對位置上）。為方便施工，灌漿孔均布置在堤頂，從臨河側(cè)堤肩開始布孔。在堤身灌漿施工過程中，可通過堤身吸漿量的大小適當調(diào)整孔距和排距，對吸漿量特別大的堤段，還應(yīng)在臨河側(cè)加鉆一排灌漿孔，以便堤身灌漿充分。遇到穿堤建筑物時，將位于建筑物上的灌漿孔移至建筑物兩旁加密，沿堤防方向依次布孔。灌漿孔布置如圖2所示。

2.5 錐孔

將錐孔機定位后，錐桿由擠壓輪夾緊，轉(zhuǎn)動擠壓輪將錐桿壓入堤內(nèi)。當土質(zhì)松軟時，可用快速進錐;當土質(zhì)堅硬、擠壓輪打滑時，可通過調(diào)整彈簧組增加擠壓力，改為慢速進錐。如錐頭遇到石塊等硬物時，安全離合器便發(fā)出“咔咔”響聲，操作人員便停止進錐，采用錐孔機自帶夯擊裝置繼續(xù)進錐，錐桿進深由指針顯示，控制孔傾斜度不大于2%，到達計劃深度后，便改換擠壓輪轉(zhuǎn)動方向，將錐桿提起，移至下一孔位。

2.6 制漿

將符合要求的土料加水后用機械高速攪拌成泥漿，然后通過旋轉(zhuǎn)篩和濾網(wǎng)去除雜質(zhì)。為保證其有足夠的抗?jié)B性能，黏土泥漿應(yīng)具有較好的穩(wěn)定性與流動性，體縮要小，排水要快。根據(jù)堤防防治白蟻的要求，在制備好的泥漿中加入1.20%氰戊菊酯：比例1∶150。

2.7 灌漿

2.7.1 灌漿順序。灌漿順序為先灌靠迎水側(cè)排孔，再灌下游側(cè)排孔。

2.7.2 灌漿方式。應(yīng)采用充填式灌漿方式，根據(jù)《土壩灌漿技術(shù)規(guī)范》（SL 564—2014）[2]的要求，確定灌漿的技術(shù)參數(shù)：孔口壓力應(yīng)不小于4.9×104 Pa，在施工時需要做灌漿試驗，以確定灌漿壓力。

2.7.3 灌漿中注意的問題。①灌漿開始后先用稀漿，經(jīng)過3～5 min后再加大泥漿稠度。若孔口壓力下降和注漿管出現(xiàn)負壓，應(yīng)加大漿液稠度，漿液的容重按承包人灌漿試驗和批準的技術(shù)要求控制。

②錐孔應(yīng)當成孔，當天灌，防止孔眼擱置時間長，孔隙堵塞，影響灌漿效果。在灌漿中，由下至上，下套管分別灌注，段長可為5～10 m，應(yīng)先對第一序孔輪灌，采用“少灌多復”的方法，每孔灌漿時，必須一次連續(xù)灌滿。待第一序孔灌漿結(jié)束后，再進行第二序孔。

③每次最大灌漿量及每孔灌漿次數(shù)按承包人現(xiàn)場灌漿試驗確定的技術(shù)指標控制，一般每孔灌漿次數(shù)為5～10次。

④在灌漿過程中，如遇單孔吃漿量過大，承包人須采取“少灌多復”的處理辦法直至灌漿飽滿，不得留下隱患，具體處理方案報監(jiān)理人審批。

⑤灌漿過程中，要做好灌漿記錄，并繪制圖表。

2.8 灌漿壓力和灌漿量觀測

2.8.1 灌漿壓力觀測。在注漿管上端安裝壓力表，壓力表精度為0.1 kg/cm2。在灌漿過程中，應(yīng)及時觀測壓力變化，并及時記錄瞬時最大壓力，對照大堤位移，合理控制灌漿壓力。

2.8.2 灌漿量觀測。灌漿量一般采用泥漿流量控制，每孔每次灌漿量及總灌量均應(yīng)在0.3～0.5 m3/m范圍內(nèi)，每次灌漿時不得超過設(shè)計允許值，以便控制灌漿壓力。

2.8.3 冒漿觀測。灌漿期間，要有專人經(jīng)常巡視堤頂、堤坡，若發(fā)現(xiàn)冒漿現(xiàn)象，應(yīng)及時處理，同時應(yīng)記錄和描述冒漿現(xiàn)象，并繪制在剖面圖上。

2.9 漿結(jié)束標準及封孔

第一，當漿液升至孔口，經(jīng)連續(xù)復灌3次不再吃漿時，即可終止灌漿;第二，當每孔灌完后，待孔周圍泥漿不再流動時，將孔內(nèi)漿液取出，掃孔到底，用直徑20～30 mm、含水量適中的黏土球分層回填搗實。

3 灌漿問題的處理

灌漿施工時要隨時觀察灌漿量情況，檢查附近鉆孔、堤表及堤防根部情況，發(fā)現(xiàn)問題及時進行處理。

第一，串漿。灌漿孔和串漿孔之間堤面無裂縫或裂縫較小時，可用木塞塞住串漿孔繼續(xù)。

第二，冒漿、溢漿。初始灌漿時，若發(fā)現(xiàn)堤身表面冒漿、溢漿，可采取降低灌漿壓力的方法處理，也可暫停灌漿，泥漿沉落后再繼續(xù)灌注;注漿孔冒漿時，可用清水或稀漿沖孔后再灌漿。

第三，堤表土塌陷、隆起。發(fā)現(xiàn)堤表土塌陷時，應(yīng)開挖查明原因，并對表面回填夯實，對深部采用濃漿灌注，已形成塌坑的，可用黏性土分層夯實回填。堤表隆起時，應(yīng)仔細分析隆起原因，檢查泥漿濃度、壓力是否正常，若未發(fā)現(xiàn)堤身有較大裂縫或土體滑動面產(chǎn)生，可采用減少灌漿壓力、時灌時停的方法處理。對于隆起面積較大、問題嚴重的堤段，應(yīng)及時通知監(jiān)理工程師，必要時應(yīng)進行徹底翻筑。

第四，裂縫。對于縱向裂縫，如縫寬≤10 mm，且縫口無相對沉陷的，可采取夯實裂縫、自重注濃漿、“少灌多復”的方法處理，注漿時應(yīng)對堤身位移進行觀測，發(fā)現(xiàn)異常位移時，應(yīng)停灌，并隔日復灌;縫口較寬，有相對沉陷，可能局部土體有滑動面產(chǎn)生，應(yīng)全面檢查，若發(fā)現(xiàn)滑動面，必須進行部分翻筑。對橫向裂縫，可對裂縫進行部分翻筑，將裂縫全面封閉，然后在縫口布置灌漿孔進行自重灌漿處理。

4 灌漿加固成果檢驗與評價

4.1 滲透試驗分析

堤防滲透系數(shù)檢測計算公式為[3]：

式中：[k]為試驗巖土層的滲透系數(shù)，cm/s;[q]為注水流量，L/min;[h]為試驗水頭，cm;[r]為鉆孔內(nèi)半徑，cm;[l]為試驗段長度。

工程從總的灌漿量和單位灌入量數(shù)據(jù)分析，受灌堤防段空隙率均有較大幅度降低，堤防險情和病害明顯改善，堤防灌漿工程施工結(jié)束15 d后，以及工程完工1年后進行透水滲透試驗，試驗結(jié)果均在[n×10-6（n=1～9）]范圍內(nèi)，部分檢測結(jié)果見表4。

從表4可知，灌漿處理后堤防土體滲透系數(shù)均小于灌漿前，工程完工1年后堤防土體滲透系數(shù)無明顯變化，與堤防土體灌漿前相比滲透系數(shù)明顯變小

4.2 灌漿效果評價

從灌漿成果檢驗分析可知，錐探灌漿施工范圍內(nèi)的堤防土體空隙得到了有效填充、擠密和置換，堤防土體的防滲性能有所改善。1年后堤防復查未發(fā)現(xiàn)白蟻情況，堤防存在的險情問題得到了有效解決，達到了堤防防滲加固的要求。同時，施工機械化程度高，施工方便，符合職業(yè)健康和安全環(huán)保要求，達到了相關(guān)主管單位的堤防加固目的。

5 結(jié)語

本次堤防加固工程取得的工程實踐經(jīng)驗表明，錐探灌漿技術(shù)能明顯降低堤身滲透系數(shù)，使堤防滲透、管涌、漏洞等險情基本消除，在灌漿時加入白蟻防治藥物，能夠有效消除白蟻對堤身的危害，對我國河道堤防加固及病害防治具有重要意義。

參考文獻：

[1]中華人民共和國水利部.水利水電工程注水試驗規(guī)程：SL 345—2007[S].北京：中國標準出版社，2007.

[2]中華人民共和國水利部.土壩灌漿技術(shù)規(guī)范：SL 564—2014[S].北京：中國水利水電出版社，2014.

[3]李靜磊.錐探灌漿技術(shù)在某堤防加固工程中的應(yīng)用[J].技術(shù)與市場，2014（1）：66-68.

收稿日期：2020-04-07

作者簡介：劉紫陽（1986—），男，碩士，中級工程師，研究方向：結(jié)構(gòu)設(shè)計和工程項目施工管理。