閘底板軟基回填灌漿質檢評定標準研究

吳曉翔，臧振濤，陳振華

(1.浙江省水利水電工程質量與安全管理中心，浙江 杭州 310012；2.浙江灣北工程勘察設計有限公司，浙江 嘉興 314300；3.浙江省錢塘江管理局勘測設計院，浙江 杭州 310020)

采用水泥等漿體對混凝土襯砌的背面或周邊的空隙及孔洞進行灌漿，以加固土體、回填空隙、增強受力、防治滲漏等的方法被稱為回填灌漿[1]。我國沿海采用混凝土建造的擋潮閘較早出現于20世紀30～40年代，如西江閘[2]、新金清閘等。由于受當時工程技術、機械設備、治水導流、地質條件等方面的制約，當水閘地基為淤泥質土等軟土地基時，閘基往往僅采用松木樁進行地基處理，并為了更好地進行澆筑底板，往往在地板下部設一定厚度的“泥結石”，但在長期潮流的作用下，由于“泥結石”形成透水層等原因，閘底板會產生裂縫、脫空、變形縫失效以及承載力不足等隱患[3-4]。為了確保工程安全運行、保護好中國近現代水閘的歷史面貌，需對其進行加固處理，其中就包括針對閘底板脫空區進行的軟基回填灌漿加固。

考慮到閘底板回填灌漿是在軟基上進行，由于軟基具有含水量高、可塑性大等因素，常規的回填灌漿質量檢測方法難以滿足施工質量控制及評定要求，為此，結合工程需求以及相關強制性規范要求，通過編制閘底板軟基回填灌漿的技術驗收標準，經專家論證、報批后予以應用，為工程施工及質量管控提供依據。

1 水閘軟基回填灌漿的主要特點及技術要求

1.1 主要特點

新金清閘建成于1934年(民國二十三年)，共22孔，設計流量707m3/s，閘基為淤泥質粘土，閘墩采用松木樁進行地基處理。2013年，新金清閘被列入溫嶺市市級文物保護單位。根據2017年，新金清閘隱患探查顯示，在1～3#、22#閘室底板已有裂縫或貫穿性裂縫，閘底板下部脫空為2～40cm等隱患[5]。2019年開展對閘底板隱患進行加固，其中包括針對脫空區進行回填灌漿加固，根據新金清閘閘底板隱患情況及受力分析等，其軟基回填灌漿的主要特點為：

(1)閘底板下部為淤泥質粘土，壓縮性大、可塑性強，常規回填灌漿方案難以達到回填密實的效果。

(2)原始地質條件復雜，除了存在脫空區、浮泥、淤泥之外，還有原鋪墊在閘底板底面的“四六片塊石”墊層，該墊層部分已在當初閘底板澆筑時與下滲的水泥漿膠結在一起，部分作為松散體散落至脫空區下部或陷于浮泥、淤泥或建閘之初的原始土層“淤泥質粘土”之中。

(3)回填灌漿體并不一定形成一個完整的、均勻的灌漿結構層，可能與閘底板下原“四六片塊石”、淤泥、淤泥質粘土混合，可能灌漿體與“四六片塊石”、淤泥、淤泥質粘土或固化后的土體相互間隔存在。

(4)涉及文物建筑且原閘底板布置了較密的鋼筋(間距15cm)，檢測施工時應盡可能減少對原結構的損傷。

(5)設計采用檢修閘門下閘后，干室回填灌漿，鉆孔孔徑6cm，孔深至原底板下墊層20cm，灌漿壓力暫定0.15MPa。

1.2 技術要求

(1)考慮到水閘為文物保護單位及閘底板鋼筋布置間距，通過內部會議討論，結合SL/T 62—2020《水工建筑物水泥灌漿施工技術規范》相關要求，為了減少對文物的損傷，確定灌漿孔孔徑為4cm，孔深至底板墊層下0.3m。

(2)在有關回填灌漿的常規質量檢測方法中，“探地雷達法”、“超聲波法”等物探方法因難以界定區分介質參數相差不大的受地下水影響的淤泥質土層、淤泥土層、受注漿影響過渡土層而不適合類似閘底板脫空區灌漿的質量檢測，“靜載試驗法”在新金清閘沒有作業條件，“靜力觸探法”因試驗設備體積相對較大、遇硬質漿體時貫入困難等原因不適用于類似新金清閘閘底板這樣的場地窄小且存在“四六片塊石墊層”部位的檢測，因此選擇采用鉆芯法進行檢測。

(3)考慮到軟基特性，閘底板軟基回填灌漿采用3次以上灌漿方案，每次灌漿前灌漿孔應鉆穿4片石墊層或已灌漿體。

(4)結合《閘底板脫空區回填灌漿質量檢測試驗研究》成果，本工程閘底板脫空區回填灌漿質量檢測采用以微創可視鉆芯法判定為主，輔以孔內滲水上升速率≤6.5cm/min的檢測方法。

(5)分別在在3#、11#、19#、22#孔閘室底板上下游2端各布置1個滲流監測點，采用埋入式振弦式滲壓計進行觀測，以了解防滲墻的實際防滲效果。

2 軟基回填灌漿可供參考的國家及行業標準

目前，水利行業SL 176—2007《水利水電工程質量檢驗與評定規程》、SL 633—2012《水利水電工程單元工程施工質量驗收評定標準——地基處理與基礎工程》等規范規程尚無明確軟基回填灌漿工程質量檢驗及評定的方法、標準。水利行業類似規范中可供借鑒的內容主要有：

(1)SL/T 62—2020第三章對回填灌漿的灌漿材料、設備和制漿進行了相關規定。同時，在第7.2節中，對隧洞回填灌漿施工過程及結束標準等進行了相關的規定；第7.6節中提出質量檢測方法可采用檢查孔注漿試驗或取芯檢查。

(2)SL 564—2014《土壩灌漿技術規范》提出了有關均質土壩、土質心墻壩、土堤及其淺層軟土地基的灌漿。灌漿材料主要是粉質黏土、黏土、水泥粘土漿液，灌漿的相關要求也進行了規定。

(3)JGJ 123 2012《既有建筑地基加固處理設計規范》中的注漿加固主要適用于砂土、粉土、黏性土和人工填土等地基加固。在第11.7節注漿加固中，對注漿加固實施過程及質量檢測等給出了規范要求。

(4)SL 734—2016《水利工程質量檢測技術規程》第4.1.1節中提出地基處理“檢測項目宜包括壓實度、滲透系數……”；第4.2.3節第2條提出相關檢測方法；第4.2.3節第3條規定對于非常規情況下的質量檢測，可采用鉆孔電視技術或其他檢測方法。

(5)水利行業標準SL 564—2014《土壩灌漿技術規范》第6.3.3條規定及第6.3.4條規定回填灌漿質量可采用鉆芯、開挖等檢測方法并分析實施過程、資料記錄、監測等進行評價。

3 軟基回填灌漿施工質量檢驗標準

參考已有的有關規程、規范，并結合現場試驗研究，對在軟基上采用回填灌漿的加固方案，通過開展《閘底板脫空區回填灌漿質量檢測試驗研究》、《新金清閘水下加固工程施工質量評定標準構建及評價》專題研究，主要成果如下。

3.1 主要技術指標

(1)注漿后，底板下部結構過渡段密實度應滿足設計要求。

(2)根據閘底板下部隱患及加固目的，回填灌漿質量檢測方法選擇為微創可視鉆芯法，要求芯樣應有一定強度、連續且密實。

(3)滲透性檢測采用“孔內滲水上升速率”進行控制。

3.2 檢測內容及方法

3.2.1檢測內容

結合相關規范及設計等要求，質量檢測包括：原材料檢查、施工過程檢查、完工檢查。其中：

(1)原材料檢查應滿足設計及國家或行業規范規定。

(2)施工過程中，鉆孔深度、孔徑、孔位偏差、孔序、灌漿壓力、灌漿水灰比、灌漿孔結束標準、施工記錄等應符合設計及國家或行業規定。

(3)回填灌漿完成后，其質量檢測內容為底板下部區域的密實性、完整性以及孔內滲水上升速率。

3.2.2檢測方法

(1)鉆孔檢測。在回填灌漿完成28天后，在每一閘室內隨機布設檢查點進行鉆孔檢測，通過微創可視鉆芯法及孔內滲水上升速率，對芯樣進行連續性、密實性、強度、孔內滲水上升速率等進行測量級描述，綜合判定回填灌漿是否滿足設計要求。

(2)注水試驗。針對采用三次以上灌漿的閘室段，當回填灌漿質量尚存疑慮時，可結合檢測孔開展注水試驗，分析其滲透性，該方法僅作為配合“微創可視鉆芯法檢測技術”使用，不能單獨作為判斷回填灌漿質量的依據。

(3)安全監測分析。利用已埋設于閘底板下部的滲壓計，分析其在上下游水位差下的變化，綜合分析回填灌漿后，基礎的防滲效果。

(4)資料分析。檢查施工過程中灌漿記錄資料，分析灌漿次數與灌漿量規律，綜合分析回填灌漿質量。

3.3 檢測成果要求

3.3.1芯樣檢測要求

芯樣要連續、無空隙，且芯樣材料應符合以下條件之一：

(1)基本為存在水泥漿體且芯樣基本完整、有一定強度的過渡土層。

(2)雖無水泥漿體但存在芯樣基本完整、有一定強度的過渡土層。

(3)雖無水泥漿體但下部為芯樣勉強成形的淤泥質土，芯樣內無夾雜“浮泥”，芯樣具有一定的強度。

3.3.2滲透性檢測要求

檢測5min內孔內上升速率，以平均滲水上升速率不大于6.0cm/min為合格要求。當選擇采用現場注水試驗時，應結合SL 345—2007《水利水電工程注水試驗規程》要求進行，以原位滲透系數不大于5.95×10-4cm/s為合格要求。

3.4 評定標準

結合SL 633—2012相關要求以及軟基回填灌漿質量控制及檢測方法，其標準應符合下列規定：

(1)對回填灌漿所需的原材料進行檢測，其相關質量應全部合格。

(2)重要施工工序及中間產品質量應全部合格。

(3)回填灌漿完工后其鉆孔檢測、孔內滲水上升速率檢測全部合格。

(4)安全監測分析成果應能反映出閘底板已具有防滲效果。

(5)施工過程記錄及自查、抽查資料應齊全，且灌漿量與灌漿次數應整體符合“灌漿量隨灌漿次數的增加而減少”的規律。

(6)針對檢測不合格的，應增加復灌次數。

4 結語

文章針對溫嶺新金清閘底板脫空區軟基回填灌漿加固方案，考慮到常規施工質量檢測及評定標準無法滿足工程要求，結合相關規范、規定要求、現場跟蹤檢測，提出了有關閘底板脫空區軟基回填灌漿質量檢測、質量評定的標準。

通過采用上述方法對新金清閘22個閘室的底板進行回填灌漿質量評定，結果顯示：在閘室采用“3次以上回填灌漿后”，其芯樣、孔內滲水上升速率等均能滿足上述標準的合格要求。同時從安全監測成果分析可知閘室形成干地、閘室內外水位差4.5m期間，閘底板下土層均已不存在滲流貫通通道，并可有效降水頭1.78～1.88m/2.80～3.18m。由此標明，采用本軟基回填灌漿質檢評定標準可有效評判軟基回填灌漿工程施工質量。