锥探灌浆在澧河台头堤防隐患处理中的应用

2010-03-27赵清理河南省沙颍河工程管理局

河南水利与南水北调 2010年9期

□赵清理（河南省沙颍河工程管理局）

一、工程概况

澧河台头堤防位于漯河市源汇区澧河台头村北，该处堤防傍河而建，主要是在原有民堤的基础上经过多次大规模复堤加固而成,由于筑堤时培堤土料杂、软弱地基大多未进行处理或有软弱夹层，尤其过去群众性施工，接头多，碾压不实，因此遗留了大量的堤身、堤基隐患。在汛期高水位时堤身多次出现散浸、渗漏等现象。为消除该段堤防隐患，提高堤身质量，河南省沙颖河工程管理局于2006年对该段堤防进行了堤防隐患探测与灌浆除险加固处理。工程锥探灌浆长度15km，共计锥探孔45000个，总进尺270000m。

二、工程设计

在堤面上沿堤身纵向布置3排灌浆孔，梅花型布置，排距1.5m,孔距2m，孔深6m，其中临水侧一排(第一排)距迎水侧堤顶外边线50cm。同时，采用HGH-Ⅲ堤防隐患探测系统，通过原始视电阻率剖面图，对工程全段进行隐患探测，根据探测结果确定最优孔口压力、泥浆密度、粘度、胶体率及添加相应化学制剂。

（一）堤防10+000～13+700及16+800～20+300处原始视电阻率剖面图比较繁乱，视电阻率在5～110Ω·m范围以内，分析为筑堤时就地取材，材料复杂，造成堤防质量参差不齐，引起渗漏。选取的灌浆技术参数为孔口压力0.1～0.15MPa，泥浆密度1.2～1.6g/cm3,粘度20～80s,胶体率＞85%。并在浆液中加入水玻璃（Na2O·nSiO2）。

（二）堤防13+700～16+800处视电阻率在15～100Ω·m范围内,视电阻率剖面图不太规则,视电阻率曲线突然变化的尖角比较多，分析为此段堤防裂缝较多,而且含有较多的不均匀体。灌浆的技术参数选为：孔口压力0.05～0.1MPa，泥浆密度1.3～1.6g/cm3,粘度30～100s,胶体率＞90%，并在浆液中加入羧基纤维素以增加浆液的粘性。

（三）堤防20+300～25+000处视电阻率在10～90Ω·m范围内,视电阻率剖面图极其杂乱,存在堤防隐患较多，分析此段堤防含有较多的松散体，而且堤防裂缝较多，并含有少量的洞穴。选取的灌浆技术参数为孔口压力0.1～0.15MPa，泥浆密度1.3～1.6g/cm3,粘度为30～100s,胶体率＞85%。

三、锥探灌浆施工

锥探灌浆施工主要工艺流程为：灌浆材料选择→钻孔→浆液制备→灌浆→封孔。

（一）灌浆土料选择

灌浆土料主要选择粉质粘土或重粉质壤土，在隐患严重或裂缝较宽、吸水量大的堤段可适当选用中粉质壤土或少量砂壤土。具体物理力学性能要求为粘粒含量20%～45%，粉粒含量40%～70%，砂粒含量＜10%。

（二）锥孔

锥孔采用ZG-24型锥探机（直径32mm）干法锥进。锥孔深度由已校验的锥杆长度控制，锥孔的开孔位置与孔位误差不得＞10cm，造孔应保证铅直，偏斜度不得大于孔深的2%。锥探成孔要与灌浆密切配合，不可一次锥孔过多，要求边锥孔，边灌浆，以防孔口坍塌或异物堵塞。灌浆孔孔口高程由水准仪测量，孔位按桩号由测绳放样，钻机平整度由水平尺控制。

（三）浆液制备

1.浆液制备

将合格填料进行粉碎，除去碎砖块、树根、草根等杂物后对土料进行筛分，将筛分好的土料加水浸泡，待土料液化崩解后转入搅拌筒内加水充分搅拌，制备成所需比例的泥浆浆液。

2.浆液性能测定

对泥浆性能的要求，主要用容重、粘度、含砂量3个指标来控制。这3个指标之间关系密切，相互依存、相互制约。如泥浆的粘度很大，则含砂量必然少，容重也小。如泥浆的容重很大，则含砂量可能较大，粘度就小。只有3个指标都达到规定的数值，泥浆才符合灌浆的要求。

泥浆比重：泥浆比重是指单位体积内泥浆的重量。施工一般用1002型泥浆比重计测量泥浆容度。测定方法是将待测泥浆装满泥浆杯，盖上杯盖并清洁小孔溢出泥浆，然后置于支架上，移动游码，当水平气泡居中时，游码左侧的刻度值即为泥浆容重。

当测得泥浆比重后，可用下列近似公式算出一立方米泥浆所含干土和水的重量。

式中：W土—1立方米泥浆所含干土重量（吨）;

W水—1立方米泥浆所需水重（吨）；

r土—土料土粒比重，一般采用2.72；

r—泥浆比重。

泥浆粘度：泥浆粘度是泥浆流动性能指标，主要取决于泥浆中液体分子和固相颗粒间的磨擦。单位是秒（S），通常用1006型漏斗粘度计测定。具体操作方法是：先用清水将粘度计的漏斗、筛网及500/700mL量杯冲洗干净，500mL量杯置于漏斗出液管下面，然后把泥浆过滤，并拌制均匀后取700mL，用左手食指堵住漏斗下面的管口，右手将700mL泥浆注入漏斗，同时移开手指开动秒表，记下流满500毫升浆液所需要的时间T（秒），再乘以校正系数K，得数就是粘度。

泥浆含砂量：通常使用1004型泥浆含砂量测定器现场测定。测定方法是取50mL搅拌均匀的泥浆连同450mL清水共同注入含砂量仪圆筒内，充分摇晃后，挂在支架上，垂直静置1min，从仪器下部沉淀管玻璃刻度线上读取砂子的体积数，乘以2，即为100毫升泥浆中的含砂量。

（四）灌浆

灌浆是用灌浆机通过管道抽吸储浆池内泥浆，加压后由出浆管输入锥孔。具体操作是先将插管插入灌浆孔0.4～0.8m，用手把插管周围砸实封严，开始向孔内灌浆，待孔内空气排出后，再进行封严，这时，压力灌浆才算正式开始，记下灌浆时间。灌浆采用排量大的泵同时灌注多孔。灌浆中为减少堤身出现裂缝和冒浆，先灌迎水侧第一排孔，再灌背水侧排孔，最后灌中间排孔。采用“少灌多复”的方法。开始时先用流动性稍大的稀浆灌注，然后逐渐加大泥浆浓度，继续灌注。复灌时采用浓度较大的泥浆。一般每孔灌浆5～10次。两次灌浆间隔时间不应少于5d。

灌浆压力是保证灌浆效果的重要环节，必须严格控制。堤防锥探灌浆一般采用低压多灌法，以避免不适当的堤身劈裂。但为使细小裂缝能够得到充填，或使松散堤防能够挤压密实，甚至有意在堤身内部形成泥浆帷幕，可适当提高灌浆压力，但由此引起的堤顶裂缝宽度应控制在3cm以内。一般来说孔口压力控制在48～49kPa，即可达到理想效果。

（五）封孔

当浆液升至孔口，经连续复灌3次不再吃浆时，即可终止灌浆，进行封孔。封孔用容重＞1.6的浓浆，或掺加10%的水泥浓泥浆将孔口灌满封实，再用土回填。封孔后缩浆空孔应及时复封,不留朝天洞。

四、灌浆期间出现问题的处理

（一）裂缝处理

应尽可能增加大浆液浓度，采用慢灌、停停灌灌的办法，灌浆结束后，裂缝表面要加土回填夯实。

（二）冒浆处理

堤顶和堤坡冒浆，应立即停灌，挖开冒浆出口，用粘性土料回填夯实；水下堤坡或土堤与其他建筑物接触带冒浆，可采用稠浆间歇灌注。

（三）串浆处理

一般采用串浆孔同时灌注，如不宜同时灌注，可用木塞子堵住串浆孔，然后继续灌浆。

（四）堤顶开裂

对于较小堤顶裂缝，一般停灌后24h，裂缝即能基本闭合。对于较大裂缝，应停止灌浆，开挖回填作阻浆盖，一般沿缝开挖深度为0.5m，宽度0.3m，利用鲜土回填捣实后继续灌浆。

五、灌浆成果的检查分析

锥探灌浆是一种隐蔽性的工程，灌浆后对其效果进行检查分析是完全必要的。在本工程结束后，采用HGH-Ⅲ堤防隐患探测系统，对工程灌浆效果进行了对比检测。检测结果显示灰阶图像层状特征明显，电阻率等强度变化普遍从堤顶向下呈降低趋势，图像形态变化均匀，堤身视电阻率分布在30～60Ω·m之间，堤身加固均匀、密实。同时，通过近几年汛期观察，普遍反映过去散浸渗漏严重现象基本消除，堤防隐患处理效果良好。