充填灌浆在旧堤防渗处理中的应用

柯俊华

摘 要：旧堤大部分采用人工填土，填土密实度差、抗渗性能差。采用方案比较的方法，最终选择灌浆填充作为旧堤防渗处理的方案，从而堤升抗渗能力，达到旧堤防渗加固处理的目的。

关键词：充填灌浆；填土密实度；加固工程；土堤

中图分类号：TV871 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.07.148

1 工程概况

汕头大围梅溪河左岸堤防应急工程为旧堤达标加固工程，原堤主要为土堤，堤身土填筑时间较长，早期为人工就近取土填筑，夯实不充分，自20世纪90年代后开始机械化施工，堤身密实度因填筑施工方法的不同而有所差异。试验成果表明，堤身填土密实度较差，天然密度ρd为1.24～1.49 g/cm3，中上游堤段渗透系数K为1×10-4～1×10-3 cm/s，属中等透水土体；下游堤段和海堤的堤身填土多为杂填土和砂，属强透水土体，多孔注水无法起压，大部分堤身土存在渗透性较高的问题。

根据地质钻探资料，堤基主要持力层自上而下共分4层，依次为黏性土层（层厚0.9～3.95 m）、砂层（层厚2.4～9.0 m）、软土层（厚度>5.10 m）和花斑黏土层（层厚>10.0 m）。

根据此次堤身达标加固的要求，土堤的防渗要求为：堤身土的渗透指标≤1.0×10-5 cm/s。

2 防渗处理方案的选择

2.1 混凝土防渗墙

混凝土防渗墙是在堤身以泥浆固壁连续造孔成槽后，在泥浆下浇筑混凝土形成的防渗墙体，适用于各种地质条件，抗渗性高，防渗处理深度较大，适合堤身和堤基防渗处理，但造价较高，根据本工程的实际情况计算，沿堤轴线每米的造价为4 151.72元，且对旧堤堤身填土密实度的提高无作用、工期长。

2.2 多头搅拌桩防渗墙

多头搅拌桩防渗墙以连续的搅拌桩形成防渗墙体，适用于砂土地质，抗渗性好、造价较低，根据本工程实际情况计算，沿堤轴线每米的造价为464.75元，防渗处理深度较大，适合堤身和堤基防渗处理，但对旧堤堤身填土密实度的提高无作用、工期较长。

2.3 充填灌浆

充填灌浆采用灌浆材料对旧堤堤身填土存在的裂缝、空隙等缺陷进行处理，可提高旧堤堤身填土的抗渗性能和密实度，且造价较低、工期较短，根据本工程实际情况，沿堤轴线每米的造价为440.2元；缺点是处理深层地基的效果差。

经过比较，本工程旧堤堤基为不透水层，旧堤堤身填土密实度差、抗渗性低。因此，综合质量、安全和经济等各方面的因素考虑，选择充填灌浆作为本工程防渗处理的方案。

3 设计方案

3.1 灌浆布置

根据本工程土堤隐患的实际情况，采用黏土浆液作为充填灌浆的材料。堤身高度约为4.5 m，充填灌浆处理深度取5 m，两排布置，排间距为1 m，孔间距为2.5 m，具体布置如图1所示。

3.2 技术要求

技术要求有以下11点：①灌浆材料。黏粒含量为20%～25%，粉粒含量为40%～70%，砂粒含量<10%，塑性指数为10%～25%，土的有机质含量<2%，可溶盐含量<8%. ②浆液配合比。水泥∶黏土=3∶1，泥浆的容重控制在1.3～1.6 g/cm3，每米孔深每次的灌浆量为0.3～0.5 m3。③施工中的浆液应无沉淀、无杂物，确保浆液连续、均匀供应，所有泥浆均采用制浆机制浆。④成孔采用滚压式钻孔机干式成孔，在成孔过程中，不得向孔口附近注水，造孔应铅直并按序进行，且偏斜不能大于孔深的2%. ⑤灌浆所用土料和浆液均应进行试验。⑥灌浆按序进行，分排单独灌浆，先灌上游排孔，后灌下游排孔。灌浆采用分段灌注方法，由下至上，下套管分段灌注。⑦灌浆压力控制在40 kPa内，当出现孔边或堤坡冒浆，则立即停止灌浆。⑧灌浆开始时先使用稀浆，3～5 min后加大泥浆稠度。如果孔口压力下降和注浆管出现负压，则应提高浆液稠度。⑨在灌浆中，应先对第一序孔轮灌，采用“少灌多复”的方法。待第一序孔灌浆结束后，再进行第二序孔。每孔灌浆次数通过试验确定，一般为5～10次。两次灌浆的间隔应≥5 d。⑩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。?当每孔灌完后，待孔周围泥浆不再流动时向孔内灌注稠浆。

4 灌浆施工

4.1 灌浆设备

灌浆主要设备选用XY100型钻机，配备直径75 mm的钻具，50型钻杆，直径76 mm的锥形钻头；BW-160浆泵，流量为9.6 m3/h，最大压力为2.0 MPa；输浆管选用1.5英寸7层夹布胶管，最大承受压力为2 MPa；注浆铁管选用1英寸的镀锌钢管；压力表的最大量程为1.6 MPa；NJ-1000型高速搅拌机2台，制浆能力为1 000 L/5 min；3寸输浆轴流泵5台；泥浆检测仪器等其他配套设备。

4.2 灌浆施工

4.2.1 施工流程

施工流程为：定孔位→验收合格→钻孔→验收合格→埋管→验收合格→制浆→检测合格→灌浆→验收合格→封孔。

4.2.2 钻孔

钻孔施工用100地质钻机干打成孔，开孔直径为75 cm，至设计孔深后加钻0.5 m，随后下注浆管至设计孔深。

4.2.3 制浆

制浆按不同水土比（质量比）将水与黏土送进泥浆搅拌机搅拌，搅拌均匀后经过滤筛（33目）流入一级池后泵至二级池，在二级池中通过比重控制泥浆浓度，供灌浆使用。

4.2.4 灌浆

灌浆采用孔口封闭，孔底注浆采用全孔灌注纯压式方法进行。

4.2.5 灌浆控制

按照试验段确定的参数进行灌浆控制。当发现孔边或堤顶冒浆时，应立即停止灌浆，做到“少灌多复”。每米每次的灌入量应≤1 m3，单孔灌浆次数≥5次，每次灌浆间隔≥5 d。

4.2.6 结束标准

当浆液升至孔口，经连续复灌三次不再吃浆时，即可终止灌浆。

4.2.7 封孔

每孔灌完后向孔内灌注稠浆，并用含水量适中的制浆土料捣实。当坝面出现冒浆时立即停灌，挖开冒浆出口，用黏性土料回填夯实。

5 处理效果

灌浆施工完成后，对堤身土沿堤身方向每5 m进行了一次注水试验，堤身土的抗渗能力从灌浆前的1×10-4～1×10-3 cm/s提升到1.5×10-7～1.2×10-6 cm/s，达到了堤身土的渗透指标≤11×10-5 cm/s的标准要求。由此可见，充填灌浆达到了预期效果。

6 结束语

本文根据旧堤和堤基的实际情况，通过采取方案比较的方法，综合质量、安全、经济和工期等因素选择了充填灌浆作为旧堤防渗处理的方案，对堤身填土进行了防渗加固处理，不仅使工程质量和工程安全得到了保证，且节约了工期和投资，是值得类似工程借鉴的方法。

〔编辑：张思楠〕

Abstract： Most of the old artificial embankment fill， fill compactness poor， poor impermeability. Comparative method using the program， the final choice of grout filled as old dike seepage treatment program， and thus impervious dike liter capacity， to achieve the purpose of the old dike seepage reinforcement.

Key words： filling grout； fill compactness； strengthening works； earthworks