锥探灌浆在汉江大堤除险加固中的应用

卢正雷

(山东水总有限公司，山东 济宁 250013)

1 工程概况

汉江是长江北岸最大的支流，发源于秦岭南麓，干流流经陕西、湖北两省，于武汉市汇入长江，全长1577km。其中干流丹江口以上上游河段长925km，丹江口至钟祥为中游，河段长270km，钟祥至汉口为下游，长382km，流域面积15.9万km2。

汉江下游堤防是武汉市和江汉平原的防洪屏障，保护区为湖北省的汉北、汉南以及四湖地区，区内有武汉、仙桃、汉川、潜江、天门、洪湖、监利等县市，工农业较发达，是国家的主要商品粮基地之一，也是湖北省经济发展较快的地区，其地位十分重要。

汉江堤防除险加固一期工程2017年度第一批项目跨天门、仙桃、潜江、荆门四个市县境区，堤段总长度为165.723km。

主要建设内容包含：堤身加培、锥探灌浆、水泥土搅拌桩防渗墙、堤顶道路、吹填、盖重、整治建筑物(包含加固涵闸3座、拆除重建涵闸5座)等。

2 锥探灌浆的应用及适用范围、成本分析

2.1 锥探灌浆的应用

锥探灌浆主要应用于坝体内由于不均匀沉陷而产生的裂缝；碾压不实出现疏松部位，坝体内有渗漏通道或软弱层，坝体分段分层间质量差的结合部位，以及坝体内存在生物洞穴，如腐烂树根、鼠洞、蛇洞、蚁穴等。

2.2 适用范围

适用于50m以下的均质土坝和黏土心墙坝和各类土堤。

2.3 成本分析

锥探灌浆设备选用锥探机钻孔，材料选用泥浆灌填，其材料价格和设备台班费用相比高压喷射灌浆、帷幕灌浆，成本大大降低。

3 锥探灌浆施工工艺

3.1 施工前期准备

3.1.1 灌浆材料

黏土：土料选择应因地制宜、就地取材。因灌浆为了消除堤防隐患，提高堤防防渗能力，选用成浆率较高、体缩率较小、稳定性较好的粉质黏土或重粉质壤土为灌浆土料，其土料物理性能指标要求：黏粒含20%-45%；粉粒含量30%-70%；砂粒含量10%-15%；塑性指数10%-25%；有机质含量<2%，可溶盐含量<8%。

水：灌浆用水就地取用汉江水，水质满足施工要求。

3.1.2 灌浆设备

主要包括锥探造孔机、柴油机、水泵、拌浆机、输浆管路、泥浆泵、注浆设备和灌浆压力表、泥浆三件套等；锥探造孔也可采用人工钢钎造孔。

3.2 施工流程

施工工艺流程为：材料准备→造孔→拌浆→灌浆→复灌→检查→封孔[1]。

3.3 锥探孔放样

施工前先根据设计图纸对灌浆孔进行放样。灌浆孔以原外堤肩为轴线进行布置，堤顶1排，堤肩1排，堤坡5排，共7排，如图。灌浆孔间间距1m，呈梅花型布置。

沿外堤肩用5m钢卷尺按照每个1m间距进行放样，斜坡上可采用水平拉尺吊锤球放样或根据坡比计算坡长，拉尺放样。放样要求孔位偏差≤10cm。

图1 锥探灌浆布孔大样图

4 锥探灌浆施工方法

4.1 造孔

根据设计放样，锥孔钻机进行定位。按照设计高程一次性成孔，钻孔孔深应超过设计深度10-20cm，孔径28-32mm。造孔保证铅直，倾斜率≤2%。经检验合格，立即进行灌浆。

4.2 泥浆主要指标：

灌浆泥浆要求具有一定的流动性、悬浮性，其主要指标是泥浆浓度和颗粒粒径。泥浆的浓度及黏度分别用比重计或黏度计测定：

比重配制：1.4-1.6t/m3

水土比：1∶0.8-1∶1.6

泥浆黏度(用秒s表示)：21-100

灌浆过程中，每天应测定泥浆的浓度和黏度≥2次。

4.3 泥浆拌制

泥浆拌制采用WJG-80型高速搅拌机组拌浆，材料采用重量称量法，拌浆方法：边加水、边加土、边搅拌。灌浆泵采用单缸BW-120泥浆泵，并配50kW移动发电机组。在输浆管上设置回浆管，观测泥浆泵上的总压力表和注浆管上的孔口压力表，孔口压力应控制在0.04MPa-0.06MPa。根据灌浆试验孔口压力，及时调整泥浆泵输出压力，并做好记录。

4.4 初灌

锥探灌浆灌浆孔分为Ⅱ序孔，按照先Ⅰ序孔后Ⅱ序孔的顺序进行灌浆施工。多排孔时先灌迎水侧排，然后再灌背水侧排，最后灌中间排孔。

采用“先稀后稠、少灌多复”的方法，开始用3∶1的稀浆施灌约3-5min，然后采用2∶1、1.4∶1、1∶1的浆液由稀至浓，灌浆压力由小到大，继续灌注。待第Ⅰ序孔灌浆结束后，再进行第Ⅱ序孔灌浆。

为防止钻孔搁置时间长，孔隙堵塞，锥孔应当天锥，当天灌。每孔灌浆时，必须一次连续灌满。

4.5 复灌

复灌一般与初灌间隔3-5d，复灌2-3次，具体复灌次数根据前次复灌的吃浆量确定。复灌时采用浓度较大的泥浆，当吸浆量明显降低，直至浆液在孔口不再吃浆不发生明显沉陷为止。整个施工过程中，专人负责各灌浆孔初复灌及封孔工作，并做好记录。

4.6 灌浆结束标准及封孔

灌浆孔注浆后如表面冒浆或灌浆孔回浆可认为该孔本次注浆结束，2-3次复灌后不再进浆且孔口浆液面不再有较大的沉落即可作为灌浆结束标准。

封孔可采用搅制浓泥浆的办法人工灌注一次封孔或用2-3cm黏土球封孔[2]。

5 灌浆施工中特殊情况处理

5.1 串孔

当一孔灌浆时，发现相邻孔串浆，谓之串孔。处理方法是用木塞堵住串浆孔，然后继续灌浆，也可灌浆孔、串浆孔可同时灌注。如果相邻孔串孔过多，可以放大孔距，降低压力，继续施灌。

5.2 冒浆

灌浆时从堤顶和堤坡冒出泥浆现象，谓之冒浆。处理方法：出现这种情况应立即停灌，挖开冒浆出口，用黏性土料回填夯实。

5.3 裂缝

灌浆过程中，在泥浆压力作用下，出现裂缝并冒浆时，应尽可能地加大浆液浓度，减小灌浆压力，采用慢灌、间断灌浆的办法。如遇裂缝中有积水，应要设法将水引水。灌浆结束后，沿裂缝挖深50cm，加黏土回填夯实。

5.4 隆起

当灌浆时出现堤坡隆起现象时，应停止灌浆，查找原因、注意观测。当确认不会引起滑坡，待停灌7d后可继续灌浆，并注意观测。

6 灌浆质量控制与检验

为保证灌浆质量满足设计要求，在灌浆中应全过程进行质量控制，对每一个孔的施工情况真实、准确记录，并填报质量评定表格。每道工序报监理单位进行验收合格后，方可进行一下工序。

灌浆过程质量检查主要包括：检查孔位、孔深、孔斜、灌浆压力、浆液浓度、水土比、黏度及灌浆次数、各孔终止灌浆达到的标准、灌浆中出现的问题和处理情况。

灌浆效果检查方法：灌浆封孔后14d，选择代表性堤段开挖探坑检测灌浆质量。灌浆泥浆柱圆滑、饱满，裂隙充填密实即达到质量要求。

7 结 语

锥探灌浆在汉江大堤应用，具有投资小，见效快，操作简便的优点，材料也可就地取材，在类似堤防除险加固中可以推广应用。