高压灌浆技术在水库工程的应用

2013-08-14王海鹏

黑龙江水利科技 2013年11期

王海鹏

(江西省水利水电建设有限公司，南昌330025)

0 引言

高压灌浆是加固软土地基的有效方法，通过高压灌浆形成的浆脉网或浆泡挤压邻近土体，实现土中主应力和、土体强度、密度的提高，降低压缩性。通过采取高压灌浆施工技术，可以有效地增加地基土的不适水性，防止流砂、钢板桩渗水，坝基漏水和隧道开挖时涌水，同时还可以改善地下工程的开挖条件[1]。

1 项目概况

江西某排水站，装机容量为440 kW，排水量为48 m3/s。位于太子河冲积平原中游，站址在右岸河岸上。该站的任务是排除万余亩土地的内涝积水，河堤保证下游10万亩农田防洪安全。堤站主要技术参数为:堤顶高程21.5 m(堤身高4～5 m);设计水位20.3 m(洪水频率为20 a一遇，即P=5%)，前池最低工作水14.1 m。排水方形涵洞为有压钢筋混凝土结构，过水断面 1.5×2 m(高 ×宽)，洞长31.3 m。

该站1995年建成投入运行，正值太子河水位上涨，泵站上下游水位差达3.5 m，前池右侧挡土墙出现多处喷射状渗水和涌砂，翼墙边坡也出现沉陷，塌坑直径约3 m，深度约3.5 m。2006年泵站排水时，排水渠道与前池水位差仅为1 m左右，前池翼墙再次发生夹砂渗流。

通过检查，涵洞内无渗水裂缝，排除了由内向外渗漏的可能性，据运行期间的渗漏情况及对地下轮廓线的检验，该站渗漏的主要原因是方涵的渗漏，促成了方涵与坝体之间产生接触冲刷及流土等渗漏变形，而且已构成了较大的集体渗漏通道，同时还查明了堤内空隙裂缝比较严重。为了弥补方形涵洞渗径的不足，决定在其四周用高压喷射灌浆法，加做一道防渗帷幕。

此外，站址地基为20余米的粉质细砂夹薄层壤土地层，附近3 000多米堤段均由这种土筑成。为同时解决方形涵洞外壁、堤基和堤身的渗漏问题，在平行于堤轴线的方向上，灌注一道厚7～9 cm的插入地基和防渗帷幕。

据计算:帷幕顶部高程略高于设计洪水位，为20.55 m。在方形涵洞轴线两侧14 m左右的帷幕底部高程略低于方涵底板6.4 m。在14 m以外部分底部高程为14.5 m，排水站剖面图见图1所示。

图1 排水站剖面图

2 灌浆施工

2.1 浆液选取

为了选择较好的水灰比，在现场进行了注浆试验，以每孔单序吃浆量的多少(同样至地面冒浆为止)来评判不同档次水灰比的优劣。经试注后本工程选用0.55∶1的水灰比。

2.2 灌浆点深度

在相同的泵压及灌浆速率的条件下，对3个不同深度的灌浆点的每孔单序吃浆量(至地面冒浆为止)进行统计。灌浆量不同表明，上覆土压力及上覆土体强度是压密注浆提高灌浆量的关键。从实践表明，对于灌浆点深－1.3 m孔比－0.9 m孔仅深0.4 m，吃浆量提高了148.8%，这表明了－1.3 m深灌浆具有较好的挤密效果。

2.3 灌浆施工

由于本工程方形涵洞断面尺寸较大，钻孔与灌注又只能在方形涵洞两侧进行，因而孔间距达3.4 m，为了保证帷幕与方形涵洞四周有良好的结合，在邻近方形涵洞左右两个孔中各作3次重复喷射，其中两次定向灌注，一次旋转灌注，以便在此处形成两道防渗墙，确保方形涵洞与帐幕相连以及两孔灌注板连接的质量，并可使周围的缝隙得之充分填充。

2.4 灌浆压力与速率

容许灌浆压力与许多因素有关，如土体强度、钻孔深度、注浆次序、浆液浓度等，但均以不使地层结构产生严重破坏为限[2]。本工程的初始注浆压力控制在200 kPa以内，注浆速率≤20 L/min。

2.5 封孔回填

灌浆完后就要拔管，若不及时拔管，浆液会把管子凝住而增加拔管困难。拔管时宜使用拔管机。用塑料阀管注浆时，注浆芯管每次上拔高度应为330 mm;花管注浆时，花管每次上拔或下钻高度适宜选取500 mm。拔出管后，及时刷洗注浆管等，以便保持通畅洁净。拔出管在土中留下的孔洞，应用水泥砂浆或土料填塞。

同时在灌浆工程中，在各孔灌完后，均应进行很好的封孔回填。常用的封孔方法有机械压浆法，人工回填法[3]。人工回填法封孔由于封孔质量难以保证，特别在钻孔较深的帷幕灌浆中，不得采用。

为保证回填封孔质量，帐幕灌浆孔宜采用灌浆封孔的方法。采取的施工方法如下:在采用自下而上的灌浆方法时，当最后一段(也就是孔口段)灌浆结束后，立即改用水灰比为0.6∶1或0.5∶1的浓水泥浆继续灌注，灌浆压力保持不变，延续30 min或再长一些时间就可结束。待孔内浆液沉积凝结后，测量孔深，如果测得空孔部分＞5 m时，按自下而上分段的方法，循环灌浆的方式，开始即采用浓浆进行回填灌注。回填封孔用的灌浆压力可与在同塞位处进行灌浆时所用的压力相同，也可采用小一些的压力。灌完待凝后，如果测得空孔部分＜5 m时，空余部分可改用前述的机械压浆法进行回填封孔[4]。