錐探灌漿在堤防加固工程中的應用實踐探討

張文擴

一、工程概況

洪汝河流域北毗沙潁河，南臨淮河干流，西接長江流域唐白河水系，發源于河南省伏牛山區，是淮河北岸跨豫、皖兩省的主要骨干排水河道。大洪河下游河道中段是洪汝河下游大洪河河道的一部分，位于阜南境內?，F有堤防堤身主要由低液限粘土夾低液限粉土組成，堤防填筑土干密度均值為1.47～1.57g/cm3。由于部分堤段土料混雜、填筑均勻性差、碾壓不實及存有動物洞穴、清基不徹底等原因，堤身滲透系數較大，局部堤段汛期堤后曾出現滲水現象，需對其采取灌漿等加固處理措施。根據設計文件采用充填灌漿防滲加固處理方案，灌漿孔的孔距為1.7m，灌漿孔沿堤線方向呈梅花形布置4排，排距為1.5m，孔深5.6～6m，孔徑一般為30～50mm，制漿土料用粉質粘土或重粉質壤土，孔底高程按入堤基0.5m。

二、灌漿試驗

試驗的目的是通過灌漿試驗驗證和調整灌漿參數：檢驗灌漿的土料和漿液的性能，確定灌漿壓力，確定每米孔深每次灌漿量，確定復灌次數和復灌間隔時間等參數，進一步完善和熟練灌漿施工工藝，從而為堤防全面灌漿施工提供合理的依據。

1.灌漿土料

灌漿土料選用成漿率較高、體縮率較小、穩定性較好的粘土或粉土。土料試驗包括顆粒分析、有機質含量、可溶鹽含量等。其性能指標：塑性指數10～25，粘粒含量20%～45%，粉粒含量40%～70%，砂粒含量小于10%，有機質含量小于2%，可溶鹽含量小于8%。

灌漿漿液試驗內容包括：密度、粘度、穩定性、膠體率及失水量等。漿液物理力學性能：密度1.3～1.6t/m3，粘度（S）30～100，穩定性小于0.1g/cm3，膠體率大于80%，失水量10～30mL/30min。

灌漿施工前，對灌漿所用的土料和漿液進行試驗，土料性能指標和漿液物理力學性能指標均滿足設計及規范要求，料場的土料能滿足灌漿的要求，可以作為灌漿料源。

2.生產性灌漿試驗

根據現場情況和施工安排，灌漿施工前，選擇代表性的堤段進行生產性灌漿試驗。試驗孔為12孔，分為二組，每組各6孔，按設計的孔距3.4m(一序孔)、孔深6m鉆孔。灌漿采用全孔一次灌漿法，漿液密度在1.30～1.5g/cm3之間,按兩次灌漿間隔時間5天和間隔3天的兩種方案進行試驗。灌漿試驗數據見表1。

通過灌漿試驗數據統計分析，隨著灌漿次數的增加，堤身吃漿量逐漸減少。初灌時間為40～42min，一復為12～13min，二復為2～3min，三復不到1min。復灌間隔時間5天平均純灌時間為57.6min，每米灌漿量為0.317m3；復灌間隔時間3天平均純灌時間為56.4min，每米灌漿量為0.31m3，兩種方案的吃漿量變化不大。

根據工程施工處于春季，大堤干燥、堤身含水率較低，以及大堤土質等情況綜合分析確定灌漿參數如下：兩次灌漿間隔時間不少于3天，灌漿次數3～4次，灌漿壓力控制40～50kPa，漿液密度在1.3～1.5g/cm3之間，正常灌漿時在1.45g/cm3左右,用密度大于1.5g/cm3的濃漿封孔。

三、灌漿施工

1.布孔

布孔以堤軸線為基準，按設計的孔距、排距布孔，孔位呈梅花型布置。排距1.5m，孔距1.7m，先疏后密分二序布孔。

表1 灌漿試驗數據統計表

2.鉆孔

鉆孔按設計序次，分序進行，分二序作業。一序孔孔距3.4m，二序孔孔距為1.7m。采用干法造孔，不得用清水循環鉆孔。鉆孔孔位偏差不大于10cm，鉆孔偏斜率不大于2%，孔徑為40mm，孔深按設計要求，深度超過隱患深度不小于1m。造孔時詳細記錄造孔的過程，做好鉆孔記錄。待第一序孔灌漿完成后，再進行第二序孔的造孔。

3.制漿

采用專用機械WJ80型聯合攪拌機制漿。根據設計和試驗確定泥漿容重1.3～1.5g/cm3和“先稀后濃”的用漿要求，將水、土料按試驗確定的比例勻速添加，攪拌應均勻, 控制漿液指標和泥漿比重在設計范圍內。成漿后第一次過濾篩清除大顆粒和雜物，灌漿前通過36孔/cm2過濾篩過濾。儲漿筒設自動攪拌裝置，應確保漿液無沉淀，保障漿液連續均勻供應。漿液各項指標應按設計要求控制，灌漿過程中漿液密度每小時檢測一次，并作記錄。漿液的穩定性和膠體率每10天檢測一次，如漿料發生變化，應隨時加測。

4.灌漿

采用孔底注漿，全孔一次灌漿法。灌漿施工按分序加密的原則進行，分二序施工，先灌迎水側排孔，再灌背水側排孔，最后灌中間排孔。采用“先稀后濃”“少灌多復”的方法，灌漿開始先用稀漿（密度1.3g/cm3），后用濃漿（密度1.45g/cm3）進行灌注，根據灌漿過程的需要隨時調整漿液比重，并作好詳細記錄。每孔每次最大灌漿量應按設計要求控制，灌漿時必須一次灌滿，每孔灌漿次數3～4次，兩次灌漿間隔時間不少于3天，灌漿時孔口壓力控制在40～50kPa左右。灌漿量采用泥漿泵流量表進行控制，每孔每米每次吃漿可為0.3m3/m左右，若已有洞穴很大，可適當增加灌漿量和提高漿液稠度。每孔灌漿時間、壓力、漿液密度、每孔每次吃漿量及總灌漿量要準確記錄。錐孔應當天錐、當天灌，防止孔眼擱置時間長，孔隙堵塞，影響灌漿效果。

5.終灌標準及封孔

當漿液升至孔口，經連續復灌3次不再吃漿時，或達到設計壓力不吃漿，即可終止灌漿。每孔灌完后待孔周圍泥漿不再流動時，向孔內注入密度大于1.5g/cm3的濃漿封孔或用含水量適中的粘土搗實。

6.特殊情況處理

裂縫處理。當堤頂面上出現縱向裂縫時，要分析原因；如果是濕陷縫，可以繼續灌漿；出現劈裂縫時應停止灌漿，待裂縫閉合后再灌，當出現橫向裂縫時立即停灌。如果裂縫深度較淺，可在開縫部位開挖，用粘土分層回填夯實后繼續灌漿；如果裂縫較深，可用稠漿灌注裂縫。

冒漿處理。堤頂和堤坡冒漿，應立即停灌，挖開冒漿出口，用粘性土料回填夯實。對洞穴冒漿，可先在冒漿口壓砂堵塞洞口，再繼續灌漿。

串漿處理。相鄰孔串漿，應加強觀測、分析，確認對土堤安全無影響后，灌漿孔和串漿孔可同時灌注；如不宜同時灌注，可用木塞堵住串漿孔，然后繼續灌漿。

塌坑處理。挖除塌坑部位的泥漿和稀泥，回填粘性土料,分層夯實。

四、灌漿質量檢查和效果

灌漿工程是隱蔽施工生產的過程，做好施工全過程質量控制和檢查，是保證灌漿施工質量最好方法。灌漿效果要通過分析灌漿過程資料和施工監測成果，灌漿后堤身內部隱患是否消除，堤身密實性是否改善，滲流量是否減少，防滲能力是否提高等情況綜合判斷堤身灌漿質量。堤身灌漿質量檢查方法以分析灌漿過程資料（孔位、孔深，灌漿漿液性能，灌漿過程控制情況，灌漿結束條件等）和灌漿量的變化，結合開挖鉆探取樣、注水試驗、物探、洪水檢驗等方法，檢查灌漿前后堤身質量的變化，綜合評價灌漿的效果。

1.灌漿的變化

通過灌漿過程資料統計數據，一序孔平均每米灌漿量：初灌0.22 m3,一復0.07 m3減少約為初灌1/3, 二復0.02 m3減少約為一復1/3，表明隨著復灌次數增加吃漿量逐漸減少。一序孔平均每米灌漿量0.31m3，二序孔平均每米灌漿量0.06m3，灌入量二序孔注漿量比一序孔注漿量顯著減少。復灌吃漿逐漸減少和二序孔比一序孔注漿量減少，說明堤防空隙已被充填，兩序施工滿足加固的要求，灌漿達到一定的效果。

2.注水試驗

對比灌漿前后堤身的滲透系數；灌漿前堤身 滲 透 系 數K1=1.9×10-4cm/s， K2=8.5×10-4cm/s，K3=1.6×10-4cm/s，K4灌漿前注水不穩定滲透系數無法測定。灌漿后堤身滲透系數K1為1.96×10-5cm/s，K2為4.60×10-5cm/s，K3為7.2×10-6cm/s，K4為2.8×10-5cm/s。通過對堤身灌漿前后滲透系數的比較分析，滲透系數大為降低，堤身防滲能力得到提高。

3.開挖探坑檢查

選取代表性的堤段開挖探坑，了解灌漿情況，并取土樣測定干容重檢查灌漿效果。通過灌后開挖探坑觀察，漿體充滿原土體的裂隙，漿體與原土體結合緊密。對比灌漿前后干容重變化，平均干容重提高約5%，堤身土體密實度有較大提高，堤身密實性得到改善。

4.洪水檢驗

灌漿工程實施后，經受住汛期高水位洪水考驗，大堤底部滲水現象已消除，滲漏通道得到封堵，堤身隱患得以消除，達到了堤防防滲加固的目的■