河道護坡鉆灌噴一體化注漿施工技術探析

宋永東

（中交水利水電建設有限公司，浙江 寧波 315100）

0 引言

水利工程護坡下的填土會受到水流泄漏或水位變化的影響，細小的土壤顆粒會不斷從空地表面（例如混凝土護坡施工縫）中清除，導致混凝土板下不同程度的土壤流失，進一步發展，會導致混凝土局部位置出現表面裂縫、穿透裂縫或凹陷。因此，要及時對混凝土護坡下的空隙和空洞進行灌漿，然后對混凝土護坡進行處理，防止水土進一步流失以及護坡變形。回填注漿是處理淤泥，保護斜坡上空心樓板的常用方法，根據多年河堤工程護坡注漿經驗，采用鉆注一體機和中壓鉆灌噴一體化注漿施工工藝，保證了工程質量，節約了成本。

1 鉆灌噴漿一體化施工概述

鉆灌噴一體化注漿施工工藝主要是采用履帶式鉆灌一體機進行施工。在施工過程中，與旋噴注漿施工工藝相結合，并對常規的旋噴注漿施工工藝進行改進，提高旋噴注漿壓力；采用中壓旋噴注漿施工，使其兼具履帶式鉆灌一體機的施工穩定性和中壓旋噴施工方法的質量保證。

1.1 履帶式鉆灌一體機施工特點

履帶式鉆灌一體機減少了鉆孔灌漿的中間工序，具備操作簡單、工期短等優點。同時，該機采用全液壓驅動，可多角度鉆孔，鉆孔時不受地面影響。尤其對于潮汐強的地區，可以選擇方便移動的履帶式一體式鉆機[1]。履帶式鉆灌一體機，利用履帶式行走機的功能，減輕工人勞動強度，提高工作效率，同時，配備電腦自動灌漿記錄儀，又保證了灌漿質量。特別適用于混凝土護坡、砂礫石等復雜結構的鉆孔及灌漿作業。

1.2 中壓旋噴注漿施工的優點

采用中壓旋噴法加固粉土基礎土方工程，與純回填灌漿相比，能更有效地將土體與水泥漿混合，形成水泥土混合物，減少后期土壤流失的可能性。中壓噴射注漿的施工方法，能夠一次性完成注漿要求，減少二次注漿工序，提高了土壤加固質量，真正達到鉆孔噴灌一體化的目的。同時，采用中壓噴射注漿技術，擴大了注漿半徑，減少了鉆孔工作量。

2 鉆灌噴注漿施工技術的應用

2.1 工程概況

浙江某大閘加固工程，主要任務是對大閘樞紐建筑物維修加固，確保大閘的安全。主要維修加固內容如下：（1）下游拋石槽沖坑維修加固；（2）左右岸海塘砼護坡及導流堤下游砼護坡維修加固；（3）集控樓脫空及不均勻沉降維修加固；（4）閘室底板滲漏維修加固；（5）管道間混凝土結構的裂縫維修加固。

2.2 施工機具及材料的準備

履帶式鉆灌一體機主要包括履帶式鉆孔注漿機、注漿泵、空壓機、水泵、泥漿攪拌系統、散裝水泥罐、計量儀表、泥漿比重計等。鉆井和灌溉所需的風機、水電、逆流和泥漿沉淀池的現場設置，應按計算消耗量進行安裝和配置，以保證方便、可靠和連續運行為原則。

散裝水泥、泥漿添加劑、泥漿管、空氣管和其他建筑材料必須在現場準備好，所有材料必須妥善儲存并保持良好狀態，以防止損壞或污染。同時，注漿泵的供漿能力和空壓機的供氣能力，必須滿足鉆孔和注漿強度要求，管道連接必須牢固可靠。

現場操作人員必須持證上崗，必須有專人指導和協調現場管理。做好入口道路的建設，放置漿液系統（注漿泵、空壓機、水泥罐和管道）、廢漿池和回收漿池。進行護坡灌漿工作前，完成臨時坡道和施工平臺的建設，調試和檢修設備，確保處于可靠良好的狀態。

2.3 鉆灌噴施工工藝流程(見圖1）

圖1 鉆灌噴施工工藝流程

2.4 鉆灌施工工藝流程

鉆孔采用履帶式鉆灌一體機，全液壓驅動旋轉鉆進，不外接水管，利用孔內含水量高的粉砂土造漿自然護壁成孔。

（1）施工方案制定。根據建設單位提供的工程地質勘察資料，明確擬注漿地層的地質特征、水文條件和護坡混凝土的厚度，詳細了解注漿工作的周邊環境、場地和道路情況，合理制定施工方案。方案主要包括履帶式鉆孔噴灌一體機、注漿泵、空壓機、泥漿攪拌系統、注漿順序、管道布置、觀測設備等的選擇與布置，人員組織與安排，質量保障體系，現場部署及相關應急預案等[2]。

（2）測量放樣。按孔位設計和訂貨要求，測量放樣注漿孔位置，并對孔位測量結果進行保護和編號，孔位偏差不大于10cm。

（3）鉆機就位。履帶移動至作業點，伸縮式液壓支架精確定位鉆機。調整液壓支架，使鉆機平臺始終保持水平，使鉆孔垂直度符合規范要求[3]。

（4）開孔。鉆桿前端裝有沖擊鉆頭，用于在防護面上鉆孔鋼筋混凝土，液壓旋轉，以氣壓清孔。孔應低速輕壓并用水性潤滑劑冷卻，孔形成后，應在板下鉆一層土。

（5）在淤泥地層中鉆孔。類似于在混凝土層中鉆孔。對于脆性地層，可以考慮使用鉆桿反復升降漿壁。最終孔的高度要適當地比設計尺寸深。孔口返回后，開始注漿作業。

2.5 中壓注漿施工工藝流程

（1）制漿站。施工現場附近布置集中制漿站，其規模大小根據供漿強度要求設置。制漿站包括水泥漿攪拌機、水泥罐、儲漿池、沉淀回漿池、泥漿泵以及管線等。水泥罐宜放置在交通方便的位置，便于罐裝，高壓風管及輸漿管的規格尺寸應與注漿機具配套，連接可靠安全。

（2）制漿材料準備。根據設計要求選用42.5R 普通硅酸鹽水泥。因連續注漿需要，采用水泥罐儲存散裝水泥，螺旋管自動輸送稱量后至攪拌桶。對于受潮汐影響的潮間帶，應提高凝固速度，攪拌時可適當混合水玻璃外加劑。

（3）漿液拌制。強涌潮區域的粉砂地層常采用摻水玻璃的水泥漿以提高漿液速凝性，水玻璃濃度為40 波美度，玻璃漿與水泥漿的體積比為3：7，水泥漿液摻加水玻璃等外加劑后須即拌即用，防止漿液凝固堵管。考慮注漿機可灌性，水泥漿水灰比選用1:0.6 左右（水泥漿比重約1.70g/cm3）。漿液由高速攪拌機拌制后進入儲漿池儲存備用，儲漿池有泥漿泵不斷攪拌均勻，防止沉淀和凝固，水泥在使用前要過篩。

每個注漿點可根據不同的施工需要，配制不同比例的注漿，并定期檢查和記錄注漿的比重。注漿間隔一般為1.2～1.5m，梅花紋排列，孔洞有序接縫，原則上護坡注漿先降后高。注漿前，先準備好水泥漿，打開注漿泵和空壓機，供給空氣和水泥漿。控制泥漿管的輸出壓力，下部控制在15～20MPa，上部逐漸降低到1.0MPa，密切注意護坡裝置的升降變形。水泥罐輸送泵見圖2，回漿池見圖3。

圖2 水泥罐及輸送泵

圖3 儲漿池和回漿池

（4）注漿試驗。在正式注漿之前，需要進行注漿試驗，以確定注漿的施工參數和技術。注漿試驗區，可以選擇與灌區地質條件相近的區域，結合施工工期和成本，進行與生產能力相關的工藝試驗。

根據設計提供的注漿壓力推薦值，采用不同的水灰比、不同的外加劑，確定在比重、流動觸變性和不同注漿壓力下的注漿時間及注漿效果，注漿泵見圖4。注漿記錄儀用于對單耗的順序、分段等測試數據進行分類分析，并將測試結果提交主管審核，用于指導下一次注漿施工。記錄儀見圖5。

圖4 中等壓力注漿泵

圖5 注漿自動記錄儀

根據試驗結果，確定注漿壓力和注漿比，依次進行類似中壓噴射，自下而上噴射注漿施工。注漿管在注漿時旋轉和提升，直至到達孔口。

（5）注漿。在噴射注漿過程中，嚴格控制注漿壓力、提升速度和轉速，注意觀察護坡混凝土面板的提升，如果孔口沒有回流，則要及時查找原因。噴射注漿壓力根據不同深度設定，最佳值必須以保證面層混凝土不上升為前提，單孔注漿量也必須控制到滿足設計要求。注漿自動記錄儀用于記錄整個注漿過程的數據，便于檢查。在注漿過程中，如發現漏漿等異常情況，應采取加厚注漿、降低壓力、間歇注漿等措施。加入水玻璃后，漿液必須及時使用。否則可能會導致管道堵塞，因此必須盡快恢復停電。在規定的壓力下，注漿孔停止注漿，繼續注漿5min 即可完成注漿[4]。

（6）封孔。注漿完成后，清除孔內的水和泥漿，并用較稠的水泥漿封孔回填。然后將機器移動到下一個注漿孔，以便在單個孔的末端進行鉆孔和注漿操作。既保證了泥漿的及時使用，又提高了工作效率，真正實現了鉆注一體化的目的。

2.6 施工質量控制和安全措施

施工應按照全面質量管理的要求，建立健全有效的質量保證體系，建立以項目經理負責制的質量管理體系，統一指揮、分級領導，各職能部門分工協作，強化各級人員崗位責任制，質量工作落實到每一道工序[5]。

嚴格執行每道工序的質量體系，自檢合格后報監理、委托方、設計單位批準。對施工管理人員、測試人員、操作人員，必須進行技術培訓。嚴格遵守施工操作規程和施工技術規范，加強現場管理，禁止使用不合格材料，特別是水泥。在施工過程中，對機器設備、壓力表、流量計等，必須經常檢查、定期校準，以確保機器設備的可靠性[6]。

施工現場的安全防護。施工場地應平整，施工道路應盡可能堅硬，加工場地周圍必須安裝防護裝置；施工前，項目安全員和技術人員對所有機械、臨時用電等要進行安全檢查和整改，以消除安全隱患。起重機、電工等特殊工程人員需持證上崗，嚴禁違章作業。

3 結束語

綜上所述，采用注漿鉆噴灌施工方法對淤泥地層進行護坡鉆孔和噴漿，縮短了工作時間，保證了護坡下的土壤壓實效果，也保證了施工質量，同時，節省了大量的人力成本和機械設備投資，降低了建設成本。但在實際使用過程中,受到環境以及具體工程的差異的影響，還需要進一步摸索和分析鉆噴灌一體化施工技術使用要點，控制好各種影響因素，充分發揮該技術的優越性，促進灌漿技術進一步發展。