高壓灌漿技術在水庫工程的應用

王海鵬

(江西省水利水電建設有限公司，南昌330025)

0 引言

高壓灌漿是加固軟土地基的有效方法，通過高壓灌漿形成的漿脈網或漿泡擠壓鄰近土體，實現土中主應力和、土體強度、密度的提高，降低壓縮性。通過采取高壓灌漿施工技術，可以有效地增加地基土的不適水性，防止流砂、鋼板樁滲水，壩基漏水和隧道開挖時涌水，同時還可以改善地下工程的開挖條件[1]。

1 項目概況

江西某排水站，裝機容量為440 kW，排水量為48 m3/s。位于太子河沖積平原中游，站址在右岸河岸上。該站的任務是排除萬余畝土地的內澇積水，河堤保證下游10萬畝農田防洪安全。堤站主要技術參數為:堤頂高程21.5 m(堤身高4～5 m);設計水位20.3 m(洪水頻率為20 a一遇，即P=5%)，前池最低工作水14.1 m。排水方形涵洞為有壓鋼筋混凝土結構，過水斷面 1.5×2 m(高 ×寬)，洞長31.3 m。

該站1995年建成投入運行，正值太子河水位上漲，泵站上下游水位差達3.5 m，前池右側擋土墻出現多處噴射狀滲水和涌砂，翼墻邊坡也出現沉陷，塌坑直徑約3 m，深度約3.5 m。2006年泵站排水時，排水渠道與前池水位差僅為1 m左右，前池翼墻再次發生夾砂滲流。

通過檢查，涵洞內無滲水裂縫，排除了由內向外滲漏的可能性，據運行期間的滲漏情況及對地下輪廓線的檢驗，該站滲漏的主要原因是方涵的滲漏，促成了方涵與壩體之間產生接觸沖刷及流土等滲漏變形，而且已構成了較大的集體滲漏通道，同時還查明了堤內空隙裂縫比較嚴重。為了彌補方形涵洞滲徑的不足，決定在其四周用高壓噴射灌漿法，加做一道防滲帷幕。

此外，站址地基為20余米的粉質細砂夾薄層壤土地層，附近3 000多米堤段均由這種土筑成。為同時解決方形涵洞外壁、堤基和堤身的滲漏問題，在平行于堤軸線的方向上，灌注一道厚7～9 cm的插入地基和防滲帷幕。

據計算:帷幕頂部高程略高于設計洪水位，為20.55 m。在方形涵洞軸線兩側14 m左右的帷幕底部高程略低于方涵底板6.4 m。在14 m以外部分底部高程為14.5 m，排水站剖面圖見圖1所示。

圖1 排水站剖面圖

2 灌漿施工

2.1 漿液選取

為了選擇較好的水灰比，在現場進行了注漿試驗，以每孔單序吃漿量的多少(同樣至地面冒漿為止)來評判不同檔次水灰比的優劣。經試注后本工程選用0.55∶1的水灰比。

2.2 灌漿點深度

在相同的泵壓及灌漿速率的條件下，對3個不同深度的灌漿點的每孔單序吃漿量(至地面冒漿為止)進行統計。灌漿量不同表明，上覆土壓力及上覆土體強度是壓密注漿提高灌漿量的關鍵。從實踐表明，對于灌漿點深 －1.3 m孔比 －0.9 m孔僅深0.4 m，吃漿量提高了148.8%，這表明了－1.3 m深灌漿具有較好的擠密效果。

2.3 灌漿施工

由于本工程方形涵洞斷面尺寸較大，鉆孔與灌注又只能在方形涵洞兩側進行，因而孔間距達3.4 m，為了保證帷幕與方形涵洞四周有良好的結合，在鄰近方形涵洞左右兩個孔中各作3次重復噴射，其中兩次定向灌注，一次旋轉灌注，以便在此處形成兩道防滲墻，確保方形涵洞與帳幕相連以及兩孔灌注板連接的質量，并可使周圍的縫隙得之充分填充。

2.4 灌漿壓力與速率

容許灌漿壓力與許多因素有關，如土體強度、鉆孔深度、注漿次序、漿液濃度等，但均以不使地層結構產生嚴重破壞為限[2]。本工程的初始注漿壓力控制在200 kPa以內，注漿速率≤20 L/min。

2.5 封孔回填

灌漿完后就要拔管，若不及時拔管，漿液會把管子凝住而增加拔管困難。拔管時宜使用拔管機。用塑料閥管注漿時，注漿芯管每次上拔高度應為330 mm;花管注漿時，花管每次上拔或下鉆高度適宜選取500 mm。拔出管后，及時刷洗注漿管等，以便保持通暢潔凈。拔出管在土中留下的孔洞，應用水泥砂漿或土料填塞。

同時在灌漿工程中，在各孔灌完后，均應進行很好的封孔回填。常用的封孔方法有機械壓漿法，人工回填法[3]。人工回填法封孔由于封孔質量難以保證，特別在鉆孔較深的帷幕灌漿中，不得采用。

為保證回填封孔質量，帳幕灌漿孔宜采用灌漿封孔的方法。采取的施工方法如下:在采用自下而上的灌漿方法時，當最后一段(也就是孔口段)灌漿結束后，立即改用水灰比為0.6∶1或0.5∶1的濃水泥漿繼續灌注，灌漿壓力保持不變，延續30 min或再長一些時間就可結束。待孔內漿液沉積凝結后，測量孔深，如果測得空孔部分＞5 m時，按自下而上分段的方法，循環灌漿的方式，開始即采用濃漿進行回填灌注。回填封孔用的灌漿壓力可與在同塞位處進行灌漿時所用的壓力相同，也可采用小一些的壓力。灌完待凝后，如果測得空孔部分＜5 m時，空余部分可改用前述的機械壓漿法進行回填封孔[4]。

2.6 灌漿質量檢查

灌漿質量高不等于灌漿效果好，因此本工程采取灌漿施工中除應明確規范規定的質量標準外，還應規定所要達到的灌漿效果及檢查方法。

對本工程灌漿防滲處理而言，最重要的效果檢查方法是在灌漿體內鉆孔，并通過鉆孔進行不同的測試工作。

當灌漿施工結束后，通過灌漿體內鉆孔，用壓水、注水或抽水等辦法測定地基的流量及滲透系數，不合格者需進行補充灣漿[5]。檢查孔的數量應為總灌漿孔數的5%～10%。

這類檢測是一種重要的和基本的手段。對加固灌漿而言，上述水利特性雖不能直接反映加固效果，但仍被廣泛地當作一種參考指標，因為吸水量大小與地基的密度和強度之間存在著一定的關系。

3 灌漿效果及評價

為了監測堤身和方形涵洞滲漏情況，在平行于方形涵洞軸線方向布置了一個水位觀測斷面，在帷幕上下游及背水坡腳處共埋設了3個開放式測壓管。旋轉噴射及定向噴射后，帷幕上下游產生了明顯的水位差，前池翼墻的滲漏現象消除。

2009年8—9月，在連日陰雨及數次臺風的影響下，太子河水位、流量及站址附近高水位的持續時間，均超過了1995年的洪水周期。但沒有發生任何滲漏現象，帷幕起到了防滲降壓作用。

排水站處理前后的滲漏比較見表1所示。

表1 排水站處理前后滲漏比較表

本工程當年施工當年見效，使排水站摘掉了重點險工的帽子。從工程實踐效果表明，高壓灌注法具有施工簡單、造價低的特點，而更突出的特點是不需要開挖及可處理隱蔽工程。因而非常適用于已成水工建筑物地基基礎的處理。

4 結語

從工程實踐表明，高壓灌漿技術對于水利工程的防滲灌漿處理具有許多優越性，而且被更多的工程應用。對于本工程排水站采取高壓灌漿防滲處理，從灌漿實施效果表明所采取技術的可行性，可為同類工程所參考借鑒。

[1]張文濤，王家樂，孫宏莉.高壓灌漿在馬家巖水庫帷幕灌漿工程中的應用[J].內江科技，2012(03):110－111.

[2]劉湘成.水利防滲工程中高壓灌漿施工的質量控制措施[J]. 河南科技，2011(08):58.

[3]楊平.對高壓噴射灌漿技術的認識[J].河南水利與南水北調，2009(07):122－123.

[4]孫洪濱，潘俊青，李淮東.高壓灌漿在漿砌石砌體防滲加固中的應用[J].水利建設與管理，2010(05):50－54.

[5]陳云，蔡少燕，段嬌燕.除險加固水庫中混凝土防滲墻及高壓灌漿的應用[J].科技資訊，2013(18):49.