闸底板软基回填灌浆质检评定标准研究

吴晓翔，臧振涛，陈振华

(1.浙江省水利水电工程质量与安全管理中心，浙江 杭州 310012；2.浙江湾北工程勘察设计有限公司，浙江 嘉兴 314300；3.浙江省钱塘江管理局勘测设计院，浙江 杭州 310020)

采用水泥等浆体对混凝土衬砌的背面或周边的空隙及孔洞进行灌浆，以加固土体、回填空隙、增强受力、防治渗漏等的方法被称为回填灌浆[1]。我国沿海采用混凝土建造的挡潮闸较早出现于20世纪30～40年代，如西江闸[2]、新金清闸等。由于受当时工程技术、机械设备、治水导流、地质条件等方面的制约，当水闸地基为淤泥质土等软土地基时，闸基往往仅采用松木桩进行地基处理，并为了更好地进行浇筑底板，往往在地板下部设一定厚度的“泥结石”，但在长期潮流的作用下，由于“泥结石”形成透水层等原因，闸底板会产生裂缝、脱空、变形缝失效以及承载力不足等隐患[3-4]。为了确保工程安全运行、保护好中国近现代水闸的历史面貌，需对其进行加固处理，其中就包括针对闸底板脱空区进行的软基回填灌浆加固。

考虑到闸底板回填灌浆是在软基上进行，由于软基具有含水量高、可塑性大等因素，常规的回填灌浆质量检测方法难以满足施工质量控制及评定要求，为此，结合工程需求以及相关强制性规范要求，通过编制闸底板软基回填灌浆的技术验收标准，经专家论证、报批后予以应用，为工程施工及质量管控提供依据。

1 水闸软基回填灌浆的主要特点及技术要求

1.1 主要特点

新金清闸建成于1934年(民国二十三年)，共22孔，设计流量707m3/s，闸基为淤泥质粘土，闸墩采用松木桩进行地基处理。2013年，新金清闸被列入温岭市市级文物保护单位。根据2017年，新金清闸隐患探查显示，在1～3#、22#闸室底板已有裂缝或贯穿性裂缝，闸底板下部脱空为2～40cm等隐患[5]。2019年开展对闸底板隐患进行加固，其中包括针对脱空区进行回填灌浆加固，根据新金清闸闸底板隐患情况及受力分析等，其软基回填灌浆的主要特点为：

(1)闸底板下部为淤泥质粘土，压缩性大、可塑性强，常规回填灌浆方案难以达到回填密实的效果。

(2)原始地质条件复杂，除了存在脱空区、浮泥、淤泥之外，还有原铺垫在闸底板底面的“四六片块石”垫层，该垫层部分已在当初闸底板浇筑时与下渗的水泥浆胶结在一起，部分作为松散体散落至脱空区下部或陷于浮泥、淤泥或建闸之初的原始土层“淤泥质粘土”之中。

(3)回填灌浆体并不一定形成一个完整的、均匀的灌浆结构层，可能与闸底板下原“四六片块石”、淤泥、淤泥质粘土混合，可能灌浆体与“四六片块石”、淤泥、淤泥质粘土或固化后的土体相互间隔存在。

(4)涉及文物建筑且原闸底板布置了较密的钢筋(间距15cm)，检测施工时应尽可能减少对原结构的损伤。

(5)设计采用检修闸门下闸后，干室回填灌浆，钻孔孔径6cm，孔深至原底板下垫层20cm，灌浆压力暂定0.15MPa。

1.2 技术要求

(1)考虑到水闸为文物保护单位及闸底板钢筋布置间距，通过内部会议讨论，结合SL/T 62—2020《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》相关要求，为了减少对文物的损伤，确定灌浆孔孔径为4cm，孔深至底板垫层下0.3m。

(2)在有关回填灌浆的常规质量检测方法中，“探地雷达法”、“超声波法”等物探方法因难以界定区分介质参数相差不大的受地下水影响的淤泥质土层、淤泥土层、受注浆影响过渡土层而不适合类似闸底板脱空区灌浆的质量检测，“静载试验法”在新金清闸没有作业条件，“静力触探法”因试验设备体积相对较大、遇硬质浆体时贯入困难等原因不适用于类似新金清闸闸底板这样的场地窄小且存在“四六片块石垫层”部位的检测，因此选择采用钻芯法进行检测。

(3)考虑到软基特性，闸底板软基回填灌浆采用3次以上灌浆方案，每次灌浆前灌浆孔应钻穿4片石垫层或已灌浆体。

(4)结合《闸底板脱空区回填灌浆质量检测试验研究》成果，本工程闸底板脱空区回填灌浆质量检测采用以微创可视钻芯法判定为主，辅以孔内渗水上升速率≤6.5cm/min的检测方法。

(5)分别在在3#、11#、19#、22#孔闸室底板上下游2端各布置1个渗流监测点，采用埋入式振弦式渗压计进行观测，以了解防渗墙的实际防渗效果。

2 软基回填灌浆可供参考的国家及行业标准

目前，水利行业SL 176—2007《水利水电工程质量检验与评定规程》、SL 633—2012《水利水电工程单元工程施工质量验收评定标准——地基处理与基础工程》等规范规程尚无明确软基回填灌浆工程质量检验及评定的方法、标准。水利行业类似规范中可供借鉴的内容主要有：

(1)SL/T 62—2020第三章对回填灌浆的灌浆材料、设备和制浆进行了相关规定。同时，在第7.2节中，对隧洞回填灌浆施工过程及结束标准等进行了相关的规定；第7.6节中提出质量检测方法可采用检查孔注浆试验或取芯检查。

(2)SL 564—2014《土坝灌浆技术规范》提出了有关均质土坝、土质心墙坝、土堤及其浅层软土地基的灌浆。灌浆材料主要是粉质黏土、黏土、水泥粘土浆液，灌浆的相关要求也进行了规定。

(3)JGJ 123 2012《既有建筑地基加固处理设计规范》中的注浆加固主要适用于砂土、粉土、黏性土和人工填土等地基加固。在第11.7节注浆加固中，对注浆加固实施过程及质量检测等给出了规范要求。

(4)SL 734—2016《水利工程质量检测技术规程》第4.1.1节中提出地基处理“检测项目宜包括压实度、渗透系数……”；第4.2.3节第2条提出相关检测方法；第4.2.3节第3条规定对于非常规情况下的质量检测，可采用钻孔电视技术或其他检测方法。

(5)水利行业标准SL 564—2014《土坝灌浆技术规范》第6.3.3条规定及第6.3.4条规定回填灌浆质量可采用钻芯、开挖等检测方法并分析实施过程、资料记录、监测等进行评价。

3 软基回填灌浆施工质量检验标准

参考已有的有关规程、规范，并结合现场试验研究，对在软基上采用回填灌浆的加固方案，通过开展《闸底板脱空区回填灌浆质量检测试验研究》、《新金清闸水下加固工程施工质量评定标准构建及评价》专题研究，主要成果如下。

3.1 主要技术指标

(1)注浆后，底板下部结构过渡段密实度应满足设计要求。

(2)根据闸底板下部隐患及加固目的，回填灌浆质量检测方法选择为微创可视钻芯法，要求芯样应有一定强度、连续且密实。

(3)渗透性检测采用“孔内渗水上升速率”进行控制。

3.2 检测内容及方法

3.2.1检测内容

结合相关规范及设计等要求，质量检测包括：原材料检查、施工过程检查、完工检查。其中：

(1)原材料检查应满足设计及国家或行业规范规定。

(2)施工过程中，钻孔深度、孔径、孔位偏差、孔序、灌浆压力、灌浆水灰比、灌浆孔结束标准、施工记录等应符合设计及国家或行业规定。

(3)回填灌浆完成后，其质量检测内容为底板下部区域的密实性、完整性以及孔内渗水上升速率。

3.2.2检测方法

(1)钻孔检测。在回填灌浆完成28天后，在每一闸室内随机布设检查点进行钻孔检测，通过微创可视钻芯法及孔内渗水上升速率，对芯样进行连续性、密实性、强度、孔内渗水上升速率等进行测量级描述，综合判定回填灌浆是否满足设计要求。

(2)注水试验。针对采用三次以上灌浆的闸室段，当回填灌浆质量尚存疑虑时，可结合检测孔开展注水试验，分析其渗透性，该方法仅作为配合“微创可视钻芯法检测技术”使用，不能单独作为判断回填灌浆质量的依据。

(3)安全监测分析。利用已埋设于闸底板下部的渗压计，分析其在上下游水位差下的变化，综合分析回填灌浆后，基础的防渗效果。

(4)资料分析。检查施工过程中灌浆记录资料，分析灌浆次数与灌浆量规律，综合分析回填灌浆质量。

3.3 检测成果要求

3.3.1芯样检测要求

芯样要连续、无空隙，且芯样材料应符合以下条件之一：

(1)基本为存在水泥浆体且芯样基本完整、有一定强度的过渡土层。

(2)虽无水泥浆体但存在芯样基本完整、有一定强度的过渡土层。

(3)虽无水泥浆体但下部为芯样勉强成形的淤泥质土，芯样内无夹杂“浮泥”，芯样具有一定的强度。

3.3.2渗透性检测要求

检测5min内孔内上升速率，以平均渗水上升速率不大于6.0cm/min为合格要求。当选择采用现场注水试验时，应结合SL 345—2007《水利水电工程注水试验规程》要求进行，以原位渗透系数不大于5.95×10-4cm/s为合格要求。

3.4 评定标准

结合SL 633—2012相关要求以及软基回填灌浆质量控制及检测方法，其标准应符合下列规定：

(1)对回填灌浆所需的原材料进行检测，其相关质量应全部合格。

(2)重要施工工序及中间产品质量应全部合格。

(3)回填灌浆完工后其钻孔检测、孔内渗水上升速率检测全部合格。

(4)安全监测分析成果应能反映出闸底板已具有防渗效果。

(5)施工过程记录及自查、抽查资料应齐全，且灌浆量与灌浆次数应整体符合“灌浆量随灌浆次数的增加而减少”的规律。

(6)针对检测不合格的，应增加复灌次数。

4 结语

文章针对温岭新金清闸底板脱空区软基回填灌浆加固方案，考虑到常规施工质量检测及评定标准无法满足工程要求，结合相关规范、规定要求、现场跟踪检测，提出了有关闸底板脱空区软基回填灌浆质量检测、质量评定的标准。

通过采用上述方法对新金清闸22个闸室的底板进行回填灌浆质量评定，结果显示：在闸室采用“3次以上回填灌浆后”，其芯样、孔内渗水上升速率等均能满足上述标准的合格要求。同时从安全监测成果分析可知闸室形成干地、闸室内外水位差4.5m期间，闸底板下土层均已不存在渗流贯通通道，并可有效降水头1.78～1.88m/2.80～3.18m。由此标明，采用本软基回填灌浆质检评定标准可有效评判软基回填灌浆工程施工质量。