漢班托塔港一期工程南圍堰墻下帷幕灌漿施工

劉太維+周勇+王天祥

摘 要：斯里蘭卡漢班托塔港一期工程南圍堰地質條件復雜，巖石主要以片麻巖為主，巖體強度低且裂隙非常發育，施工中利用靈活的鉆灌施工工藝、合理的施工參數、高效的成孔機具、先進的灌漿監控設備及良好的漿液指標等在施工質量和施工進度上獲得了雙贏。本文主要介紹施工中主要的施工方法和具有創新性的技術特點。

關鍵詞：圍堰 干施工 帷幕灌漿 孔口封閉 水泥漿液

1.工程概況

斯里蘭卡漢班托塔港發展項目一期工程主要包括了3個10萬噸級泊位（2個通用泊位及配套設施和1個油碼頭）、1個工作船泊位、進港航道、港池掉頭區、防波堤、護岸、道路和堆場、房建、附屬設施等。

圍堰止水工程圍堤總長約4212m，環繞在基坑周圍，圍堤結構采用砂土堤作為擋水結構，堰體覆蓋層部分防滲結構采用塑性混凝土防滲墻。碼頭結構在圍堰圍閉的基坑內進行干施工。考慮到南圍堰南鄰印度洋，圍堰內外水頭差高達20m，所以南圍堰的止水措施尤為關鍵（如圖1）。

南圍堰40cm厚塑性混凝土防滲墻墻下基巖風化強烈，裂隙發育。墻下基巖部分采用墻下帷幕灌漿的防滲形式進行處理，在防滲墻墻體上游側布置灌漿孔，灌漿的施工軸線長度大約為537m，距墻體軸線1.25m。

2.工程地質

本區域基巖主要為沉積的花崗片麻巖，變晶斑狀結構，呈片麻剪切狀構造。強風化特性為堅硬土狀，風化強烈；中風化巖石多見石英巖脈，強度較高。中、強風化巖石層狀裂隙發育，漏失量較大。滲透系數達到10-3cm/s。

采用不同方法分別對南圍堰滲流量進行計算，流量在滲流量：1.29m3/d.m～42.14 m3/d.m之間，南圍堰長度537米，按此預計南圍堰的滲水量每天約1600m3～5000m3。

3.工程施工

3.1總體方案

本帷幕灌漿型式為單排帷幕布置，孔間距為1.5m。施工采用墻下基巖微風化巖面以上部分帷幕灌漿的總體方案。覆蓋層內鉆孔采用76mm金剛鉆鉆進，墻下基巖部分采用風動潛孔錘進行施工；灌漿采取全孔段純壓式的施工工藝，漿液選用3個比級的水泥漿液。

3.2施工順序

本著“圍、擠、密”的灌漿施工原則，按照“分序施工，逐序加密”順序安排施工。施工中分為三序孔進行，先施工Ⅰ序孔，再施工Ⅱ序孔，最后進行Ⅲ序孔的施工。先導孔在Ⅰ序孔中布置，每24m選定1個先導孔，優先安排取芯鉆進施工。

灌漿孔的編號本著便于識別，方便施工的原則劃分，如1號孔編號為C-1-I，C表示帷幕灌漿；1表示序號；I表示孔序，其他灌漿孔均以此方法進行編排。

在孔號的編排中，其中3n+1（n為自然數）為Ⅰ序孔；2n（n為正整數）為Ⅲ序孔；3n-1（為n為正整數）為Ⅱ序孔；先導孔編號為16n+1（n為自然數）。

3.3鉆孔施工

3.3.1鉆孔孔徑及深度

灌漿基本孔的孔徑為Φ60mm；先導孔及檢查孔孔徑為Φ76mm。

灌漿孔終孔深度的標準為進入微風化巖面下0.5米，各灌漿孔的設計終孔深度值根據先導孔確定的微風化巖面深度加0.5米進行“相似三角形內插法”計算求得。

3.3.2鉆孔方法

覆蓋層鉆孔采用XY-2型地質鉆機76mm金剛石清水鉆進，墻下基巖部分采用地質鉆機聯合中風壓空壓機進行風動潛孔錘鉆進，潛孔錘巖石鉆孔功效高，相對于以往常規的鉆進工藝能很大程度上加快施工的進度。孔位的測設布置中用紅色油漆在導墻頂面標出每個灌漿孔的準確位置，鉆孔中孔位偏差不得大于10cm。開鉆前將鉆機用水平尺找平墊穩，施工時盡量通過合理控制鉆進參數，使用長鉆具等措施保證孔斜率，以防止鉆孔時偏移。為防止施工過程中在孔口回填土部分發生坍塌，施工中在孔口部位下入鋼制孔口管，以確保整個施工過程中孔口的穩定。

3.3.3取芯孔施工

先導孔和檢查孔鉆孔施工采用76mm孔徑取芯鉆進，施工中采取“小壓力、低轉速、小流量、短回次”的合理鉆進參數進行控制，以盡量保證巖芯采取率和完整率。

3.3.4巖芯整理

先導孔和檢查孔取出巖芯后應按順序擺放，及時對巖芯進行整理，統一編號，填牌裝箱，防止散失和混裝，做到標識明確，保管完好，同時由有經驗的地質工程師進行巖芯描述，填寫鉆孔技術日志，描繪巖芯柱狀圖及評定巖石等級。

3.3.5鉆孔沖洗和裂隙沖洗

孔段鉆孔結束后，加大鉆孔沖洗水的流量，同時上下提動鉆桿，直至回水澄清方可，保證孔底淤積厚度不大于20cm。在灌漿前結合壓水試驗全孔進行一次裂隙沖洗。

3.3.6壓水試驗

先導孔及檢查孔施工均采用“單點法”壓水試驗。壓水壓力值為該段灌漿壓力值的80%，且不大于1.0Mpa；在設定壓力下每5分鐘對壓入流量進行測量，連續四次流量讀數中當最大值和最小值的差值小于0.1倍的最終值時，或最大值與最小值的差值小于1L/min時，本階段試驗即可結束，取最終值作為計算值。其成果以透水率表示（Lu），公式為：q=Q/PL。

式中：q為透水率，Lu；Q為流量值，L/min；P為對應的壓水壓力值，MPa；L為段次長度，m。其他常規灌漿孔在灌漿前進行簡易壓水，簡易壓水壓力與單點法壓水壓力值相同，流量標準為：在該段規定的壓力下，壓水持續20min，每5min測讀一次流量值，取最后的流量值作為其計算流量，透水率的計算公式與“單點法”相同。

3.4灌漿施工

3.4.1施工方法endprint

灌漿原采用自下而上分段卡塞純壓式的施工工藝，但因巖體橫、縱向裂隙非常發育，液壓塞在施工中卡不住塞或卡住塞后繞塞泛漿，導致施工中不可操作，不具備施工的可行性。后根據實際的地質條件和工藝的特點，將灌漿調整為全孔段純壓式的灌漿工藝，在孔口鑲鑄的鋼管上焊制孔口封閉器，灌漿壓力為1MPa。

3.4.2灌漿漿液

本試驗段采用的漿液水灰比（質量比）為3：1、1：1、0.5：1三個比級，開灌水灰比采用3：1，灌漿中遵循由稀到濃的原則逐級變化。水泥：采用42.5級普通硅酸鹽水泥，細度要求為通過80u m方孔篩的篩余量小于5%，且要求有較高的早期強度和較短的初凝、終凝時間。

水泥漿液采用高速攪拌機攪拌，純水泥漿液的攪拌時間應大于30秒，但發現攪拌不勻時適當延長攪拌時間。在攪拌機和儲漿桶之間的管道設置篩網過濾水泥漿。漿液攪拌結束后，直接送入灌漿泵儲漿桶內，供灌漿施工使用。水泥漿儲存時間不宜大于4小時。集中制漿站采用高速攪拌機拌制水灰比為0.5：1級濃漿，通過輸漿泵、輸漿管經中轉站將漿液輸送至灌漿工作面，施工機組根據所施工中需要的漿液比級自行調配。配置150L不同水灰比的漿液需加入的原漿量（水灰比0.5：1）和水量見表1。

3.4.3灌漿壓力控制

基巖灌漿壓力通常在帷幕孔頂段取（1.0～1.5）倍壩前靜水頭，在孔底段取（2.0 ～3.0）倍壩前靜水頭。考慮到壩前水頭2 0 m（約0.2Mpa），覆蓋層灌漿壓力初步擬定為0.2Mpa～0.3Mpa（可根據注灰量情況調整），基巖帷幕灌漿壓力不大于1.0Mpa，施工過程中根據注漿量情況進行調整。流量小的段次應盡快升至設計壓力，流量大的孔段應分段逐漸升壓進行灌漿。

3.4.4灌漿結束標準

在該段次灌漿規定的壓力條件下，當注入率不大于1L/min時，繼續灌注30min，灌漿即可結束。

3.4.5封孔

孔口部分使用水泥砂漿填滿、抹平或直接用0.5：1水泥濃漿補填至孔口。

3.4.6灌漿過程控制

本工程灌漿作業采用GJ3000智能型灌漿數據采集與處理系統進行灌漿數據的采集處理和漿液的計量工作，所有灌漿記錄的數據均由計算機采集、記錄、計算、儲存和打印。灌漿過程中對壓力、流量參數進行全程監控，便于對灌漿過程的細化控制，同時灌漿數據準確客觀。

3.4.7特殊情況處理

（1）灌漿過程中，發現冒漿、漏漿，應根據具體情況采用鑲縫、表面封堵、濃漿、低壓、限流、限量、間歇灌漿等方法進行處理。

（2）當灌漿段注入量大而難以結束時，可采用濃漿、低壓、限流、間歇灌漿、限量、待凝等措施靈活運用處理。

4.質量檢查

帷幕灌漿壓水試驗合格標準：各段合格率應為90%以上；不合格段的透水率不超過設計規定值的140%，且不集中，則灌漿質量認為合格。（要求滲透率小于5呂榮。1呂榮為10個大氣壓下每分種內每米長度上1升的吸水量。）

5.結論

漢班托塔港南圍堰地質條件復雜，巖體裂隙發育，施工中靈活的鉆灌施工工藝、合理的施工參數、高效的成孔機具、先進的灌漿監控設備，良好的漿液指標等諸多方面都是在今后的施工中值得學習和借鑒的。

（1）針對地層中片麻巖強度低，且裂隙非常發育的實際特點，通過試驗段的施工及時將灌漿工藝調整為全孔段純壓式灌漿，從而進一步優化和確定適合于本工程實際特點的施工方法和施工參數。灌漿后檢測滲透系數為10-5cm/s等級，為后續主體工程的順利完成提供有利的施工和質量保障。

（2）在復雜的地質條件下，孔口封閉全孔段純壓式灌漿相對于其他的灌漿工藝更為安全可靠，特殊情況下處理的手段更為多樣和靈活，事故發生率低，更易于滿足工程質量和施工的要求。

（3）風動潛孔錘在基巖的鉆孔方面發揮了很好的功效，其不同等級巖石良好的適應性和成孔的高效率值得在今后的施工中加以推廣和使用。

（4）施工中應根據巖石裂隙的開度和發育情況，選擇了3個合適的漿液水灰比，在保證漿液可灌性的同時，應盡量使用較少的漿液比級，避免灌漿過程中漿液的頻繁變換，以增強施工的可操作性和實效性。endprint