帷幕灌浆在泉州洛阳水闸除险加固中的应用

（福建省惠女水库管理局洛阳桥闸管理处泉州市362000）

帷幕灌浆在泉州洛阳水闸除险加固中的应用

孙伟星

（福建省惠女水库管理局洛阳桥闸管理处泉州市362000）

受到不良地质条件以及工程设计、技术条件等多个方面因素的影响，一些水闸工程在建设以及投入使用后存在较多质量安全隐患。长期使用后此类水闸结构容易出现不同程度的沉降、裂缝等问题，除此以外还可能导致左、右岸挡墙出现渗透破坏问题。因此，对水闸工程除险加固技术方案的研究已成为各方工程建设人员高度重视的课题之一。文章结合泉州洛阳水闸工程实例，在除险加固中研究帷幕灌浆施工技术方案的应用要点与注意事项，以引起重视。

水闸除险加固帷幕灌浆

在水闸工程运行过程中，受到建设施工质量问题等诸多因素的影响，难以避免的会导致水闸工程结构主体出现不同程度的质量缺陷与问题，对水闸运行安全性以及稳定性产生不良影响，如何采用科学有效的措施对水闸缺陷进行处理与加固已成为各方人员高度重视的课题之一。作为一种工程实践中应用广泛的渗透处理技术，帷幕灌浆技术在水闸工程建设中有着非常广泛的应用价值。帷幕灌浆技术是将浆液高速射入岩体或土层的裂隙、孔隙，形成连续的阻水帷幕，底部深入不透水岩层一定的距离，以起到地下水不渗透的效果。下面结合泉州洛阳水闸工程实例，探讨帷幕灌浆施工技术方案在水闸除险加固中的应用要点。

1 工程概况

泉州洛阳水闸位于宋代古洛阳桥上游500.0 m的324国道上，工程主体于1971年正式动工兴建，于1974年竣工。闸址以上总流域面积为387.6 km2，总库容设计参数为545.5万m2。工程枢纽主体包括左侧岸管理区、右侧岸引堤连接段、以及河中水闸段。河中水闸段所覆盖设施包括闸室、上游护坦、下游护坦、消能防冲设施。水闸总体长度为215.2 m，现场拦河闸共设置为32孔，单孔净宽为5.0 m，总净宽为160.0 m。水闸工程主体设计过闸流量为1 570.0 m3/s。根据上述参数设计标准，泉州洛阳水闸属于多功能大（Ⅱ）型水利工程项目，具有挡潮、排洪、交通、蓄水、供水等多样化功能。

2 工程现状

洛阳水闸受建设时期施工水平、设计水平等因素的限制导致桥闸结构存在先天性缺陷。自竣工并投入使用的数十年以来，水闸工程主体存在不同程度的老化问题，虽经过数次小规模除险加固处理，但仍然存在一定的安全隐患，对水闸的整体运行稳定性造成了不良影响。具体存在以下几个方面的问题：

（1）防洪挡潮标准难以满足实际功能需求。原设计标准中海漫长度仅为23.0 m，在投入运行数十年后防冲槽已受冲刷作用，损坏严重。

（2）主体闸室结构抗震构造不符合设计要求。主体结构以砌石式为主，闸基下分布为粗砂层，在较强地震作用力影响下容易产生液化反应。

（3）消能防冲设施难以满足设计要求，工程防冲槽以及闸下海漫等关键设施均建立在淤泥质地基基础之上抛石，容易造成下陷流失问题。

（4）混凝土结构在长期投入运行后已经出现不同程度的碳化、裂缝、以及破损问题，桥梁板在检修过程中发现普遍存在不同程度的顺筋开裂问题。

（5）主体检修过程中发现闸墩浆砌石体存在较为频繁的渗水问题，受到水压力作用力的影响，部分墩体结构出现喷水射流现象。工程投入运行十余年后监测结果显示28#孔～31#孔闸基础出现局部淘空现象，闸门无法正常执行开启/关闭动作，水闸主体存在大量安全隐患。2011年洛阳水闸经水利部门核查确认为三类闸，2012年正式开工进行除险加固。

3 帷幕灌浆施工要点

帷幕灌浆是指借助机械设备对不良地质进行切割与搅拌，然后通过向所形成裂缝灌入水泥浆液，以起到降低地层渗透压力的目的。此项技术的应用能够使浆液在地层内形成多个阻水帷幕，以发挥除险加固的功效。洛阳水闸工程主体闸墩在长期使用后出现局部裂缝，为避免裂缝缺陷进一步扩大，在除险加固中采用帷幕灌浆施工方案，具体施工要点总结如下：

（1）施工工艺。本工程中除险加固采用帷幕灌浆三序施工工艺，遵循先外后内的基本原则。基本施工流程为：首先测量布孔，然后进行施工现场测量作业，然后进行布孔以及钻孔工作，再进行钻孔冲洗以及压水试验，最后进行灌浆处理。

（2）施工测量。本工程中帷幕灌浆地层混凝土应当达到70.0%（28 d）设计强度后方可进行钻孔灌浆施工作业。灌浆施工过程中需要安装专门的抬动检测装置，并安排专人随时进行观测与记录，避免抬动值超过设计要求。

（3）布孔钻孔。工程施工人员应当严格依据监理人员以及施工图纸设计要求对现场钻孔孔位、孔径以及深度进行调整，钻孔选用合金金刚钻头。为方便后续止水止浆作业，孔壁应当保持完整。帷幕灌浆钻孔孔径参数为55.0 mm，开孔标准为90.0 mm，终孔标准为75.0 mm，孔距布置为2.0 m。实际操作时开孔孔位与设计参数误差应当严格控制在±10.0 cm允许误差范围内，确保孔位、立轴、以及天车对准同一直线。钻杆选用50.0 mm标准内丝钻杆。

（4）冲洗、压水试验。在对施工现场钻孔进行冲洗处理时，冲洗压力应当按照80.0%环境压力标准进行控制，压力应当≤1.0 MPa，钻孔冲洗时间应当达到30.0 min以上，以冲洗回水清洁为标准，孔内不得有20.0 cm厚度以上沉积。钻孔深入至地下工作面前需要安排专人测定水位，测定间隔时间为5.0 min。若连续2次测定结果显示水位下降速度不足2.0 cm/min，可作为水位值判定依据。若连续4次测量结果所对应基线参数差值低于1.0 L/min，可作为压水稳定的判定标准，以该状态下的流量作为最终流量即可，压水试验过程中压水压力按照80.0%灌浆压力标准进行合理控制。

（5）灌浆。本工程覆盖层段采用灌浆施工方法为空口封闭循环组钻灌法，基岩段采用自上而下分段灌溉施工方法（在孔口封闭后进行），灌浆过程中要求孔底与射浆管距离控制在50.0 cm范围内。覆盖层段帷幕灌浆压力控制标准为0.8 D，基岩段帷幕灌浆压力控制标准为1.5＋0.5 D，具体灌浆参数可以根据施工现场灌浆试验进行确定。帷幕灌浆浆液以纯水泥为标准，护岸挡墙灌注浆液为水泥黏土浆（浆液配合标准为水泥1∶黏土2.5），岩土结合部灌注浆液同样为水泥黏土浆（浆液配合标准为水泥1∶黏土1）。水泥原料为42.5 R等级普通硅酸盐水泥，过80.0 u（μ）m筛即可，且筛余量应按照≤5.0%标准控制。段长应小于5.0 m，特殊情况不能超过3.0 m，例如遇到断层或者软弱夹层等情况。终孔段段长不能大于11.0 m。灌浆浆液浓度遵循由稀到浓依次变换的原则。开灌水灰采用5∶1的比例。在灌浆压力一直不变和注入率一直减小的情况下，浆液浓度应保持不变。如果注入率大于30.0 L/min时，可以视情况调高浓度。全孔帷幕灌浆作业完成且经监理工程师质量验收合格后需及时进行封孔处理，采用全段压力灌浆孔法进行封孔，封孔压力按照灌浆压力进行控制，要求封孔达到饱满且密实的标准。

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2016－10－26）

孙伟星（1959-），男，大学本科，工程师，手机：15375879982。