锥探灌浆技术在堤防隐患处理中的应用

徐传明 王安领

（凤台淮河河道管理局 凤台 232100）

锥探灌浆是堤防工程隐患处理的一项重要技术措施。凤台河道局于1998年、1999年先后两次采取锥探灌浆技术对淮右堤黑张段堤防隐患进行了处理，效果良好。

1 工程概况

淮右堤凤台黑张段长6.08km，是淮南城市堤防的重要组成部分，保护着淮南城市工矿、铁路及人民生命财产的安全。由于该段堤防为沙土沙基、堤身断面薄弱，尤其近年来堤身频遭白蚁、獾狗侵害，形成较大堤防隐患，每当淮河汛期水位达23.50m以上时,堤身渗水严重，极大危及堤防渡汛安全。为消除隐患，凤台淮河河道管理局分别于1998年、1999年先后两次采取锥探灌浆技术对淮右堤黑张段堤防隐患进行了处理。两次累计锥探灌浆长度4.5km，造孔10000眼，总进尺80000m。

2 工程设计

2.1 布孔设计

沿堤顶纵向布置4排灌浆孔，梅花型布置，排距2.0m，孔距2.0m，其中临水侧一排（第一排）距迎水侧堤顶外边线0.5m。孔深7.5～8.0m，灌浆孔深入堤基1.0m以下。

2.2 设计参数

根据采用HGH-Ⅲ堤防隐患探测系统，通过原始视电阻率剖面图，对工程全段进行隐患探测结果，确定最优孔压力、泥浆密度、粘度、胶体率及添加相应化学制剂。设计选取的灌浆技术参数为：孔压力0.1～0.15MPa，浆密度1.21，泥浆配制采用二合土浆液，即50%粘土与50%壤土混合进行先拌浆测试，待测试合格后再进行灌浆。设计渗透系数为5×10-4。

3 灌浆工程

3.1 准备工作

3.1.1 土料选侧

通过土源调查，选择距黑张段约两公里处的料场，经测试，该处粘土预料符合以下各种技术指标：塑性指数10～25，粘粒含量20%～45%，粉粒含量40%～70%，砂性含量<10%，有机质含量<2%，可溶盐含量<8%。满足该工程设计要求。

3.1.2 灌浆设备的安装调试

灌浆设备进场后，在凤台河道局工程人员和监理人员的监督下，由专业人员按要求进行了安装调试，并进行试灌浆，经检查能够满足工程需要，符合各项技术指标。

3.2 施工

3.2.1 灌浆试验

在灌浆施工前，首先做了灌浆试验。选择有代表性工段，按灌浆设计进行布孔、造孔、制浆、灌浆。观测灌浆压力、吃浆量及泥浆容重、大堤位移和裂缝等。试验孔进行了3孔，试验结束后及时进行了资料分析，总结实验经验，修正参数，进一步完善灌浆工艺。

3.2.2 钻孔

按设计要求进行布孔、造孔。造孔按Ⅲ序进行。造孔深度严格控制在7.5～8.0m，造孔的倾斜度控制在2%。用干法造孔，在造孔过程中坚持杜绝用清水循环钻进。

3.2.3 制浆

采用J200型制浆机制浆，浆液各项指标按设计要求控制。浆液配制控制指标为：容重13～16kN／m3，粘度30～100s，稳定性 <0.1g/cm3，胶体率 >80%,失水量 10～30cm3／30min。

3.2.4 灌浆

每孔灌浆遵循少灌多复的原则，直至不再吃浆。当每孔灌完后，待孔周围泥浆不再流动时，将孔内浆液取出，扫孔到底，用直径2～3cm含水量适中的粘土球分层回填捣实。灌浆时先灌迎水侧第一排，然后再灌背水侧，最后灌中间排孔。并记录好每孔的吃浆量。

灌浆开始先用稀浆，经过3～5min后再加大泥浆稠度。若孔口压力下降和注浆管出现负压，再加大浆液稠度，浆液的容重按技术要求控制。每孔灌浆采用少灌多复的原则，两次灌浆间隔时间不少于5d。孔口压力控制在设计值0.1～0.15MPa以内。

3.2.5 封孔

当每孔灌完后，待孔内泥浆不再流动时，将孔内浆液取出，扫孔到底，用含水量适中、直径为2～3cm的粘土球分层回填捣实。

4 施工中关键点的控制

4.1 结合工程隐患的具体情况采取的处理方案

由于凤台黑张段堤防有白蚁，因此在配制泥浆时，掺入了少量氯丹等灭蚁药物，并请专家指导控制用药量以防止污染。根据过去掌握情况，该处白蚁洞穴较大，据此适当增加灌浆量和提高浆液稠度，以获得更好的隐患处理效果。

4.2 根据吃浆情况及时调整施工方案

观察发现，某工段在灌浆过程中发现堤身有串浆现象，施工队伍立即停止了灌浆。经分析，认为该段堤防可能存在贯穿孔现象，且该贯穿孔所处堤身位置较高，据此及时调整了该处的灌浆压力和灌浆孔位置，从而顺利消除了这一影响。

4.3 堤身变形观测

堤身变形观测分水平位移观测（横向、纵向）、竖向位移（沉陷）观测和堤身表面变形观测等。

横向水平位移观测：沿堤线方向每隔10～20m设一组观测点，每组至少分别在堤顶上、下游路肩处各设一个观测标点。灌浆期间，安排专人每天观测1～2次，非灌浆期间，每5天观测1次。

竖向位移观测：竖向位移桩与水平位移桩结合，并同时进行观测，以便进行资料分析。灌浆前，至少观测2次；灌浆期间，安排专人每天观测1～2次；非灌浆期间每5天观测1次。

4.4 灌浆压力和灌浆量观测

灌浆压力观测：观察在注浆管上端安装的压力表精度是否在0.1kgf/cm2范围。在灌浆过程中，及时观测压力变化，并及时注意记录瞬时最大压力，结合对堤防位移情况的观察，合理控制灌浆压力。

灌浆量的控制有很多方法，我们采用的是对泥浆泵流量进行控制。每孔每次灌浆量及总灌量均准确记录，每次灌浆量不超过设计允许值，以便控制灌浆质量。

4.5 质量检查和事故处理

4.5.1 质量检查

为保证灌浆质量达到工程设计规定的要求，监理人员实行跟班制监督，督促施工人员严格按规定的各项施工工艺标准进行施工，并随时对工程质量进行检查，每一道工序结束经自检合格报请监理单位验收后，再进行下一道工序施工。

4.5.2 事故处理

4.5.2.1 裂缝处理

在泥浆压力作用下，随时可能发生裂缝扩展延伸，一经出现此种现象，要求尽可能加大浆液浓度，采取慢灌、停停灌灌的办法；如果裂缝中积水排不出来，可挖沟引水，灌浆结束后，立即进行裂缝表面回填夯实。

4.5.2.2 冒浆处理

在灌浆过程中出现冒浆时，应立即停灌，挖开冒浆出口，用粘性土回填夯实。如遇到白蚁洞冒浆，应在冒浆口压砂堵塞洞口，再继续灌浆。

5 单元工程质量情况和检测成果

锥探灌浆结束后，每单元取任意两个灌浆孔之间钻一个检查孔进行灌浆效果检验，对检查孔的取芯进行物理观察，并进行实验室渗透试验，当测得渗透系数小于设计渗透系数时为合格。经检测，该工程共80个单元，合格率达到100%。

凤台黑张段堤防隐患处理工程检测结果：造孔10000眼，孔深范围 7.5～8.0m，渗透系数 3.2×10-5～2.15×10-4,设计渗透系数为5×10-4，符合设计要求。

6 结语

淮右堤凤台黑张段通过采取锥探灌浆技术进行隐患处理后，基本消除了工程隐患，经过近几年淮河大水观察，堤身渗流现象得到明显控制。该工程实施的施工方法、质量控制及成果检测情况均表明，锥探灌浆在类似堤防工程隐患处理工程中具有一定的适用性