充填灌浆在运河堤防改造工程中的施工技术

充填灌浆在运河堤防改造工程中的施工技术

臧群群

(广东省水利水电第三工程局有限公司，广东 东莞523710)

【摘要】本文以湛江市雷州青年运河灌区续建配套与节水改造工程主运河Ⅱ标充填灌浆施工为例，阐述了充填灌浆在运河灌区改造过程中的施工及质量控制措施，供同类工程参考。

【关键词】充填灌浆；运河改造；施工；质量控制

中图分类号：TV543+.7

Construction technology of filling grouting in canal embankment

reconstruction project

ZANG Qunqun

(TheGuangdongNo.3WaterConservancyandHydro-electricEngineeringBoardCo.,Ltd.,Dongguan

523710,China)

Abstract:Renovation and water-saving reconstruction project of main canal II bid filling grouting construction in Zhanjiang Leizhou Qingnian Canal irrigation district is adopted as an example. Construction and quality control measures of filling grouting in canal irrigation district reconstruction project are described as reference for similar projects.

Key words: filling grouting; canal reconstruction; construction; quality control

1工程概况

湛江市雷州青年运河灌区续建配套与节水改造工程是一项以灌溉为主，结合沿线城镇的生活、工业用水，兼顾发电的综合型水利工程。该灌区是自鹤地水库引水灌溉的Ⅱ等大(2)型灌区，其位于广东省西部的雷州半岛北部，骨干渠道由主运河、四联河、东海河、西海河、东运河、西运河等六大运河组成，运河总长度277.659km。此次对灌区的续建配套与节水改造建设，使灌区恢复灌溉面积到9.77万hm2，以达到节水和确保安全运行的目的。

该标段为主运河Ⅱ标段，从茶山开始，经过那良、蔡埇、谷步、谢茂、塘背、那顶等村庄，桩号从K8+797.842开始，到K16+061.615结束，全长7.264km。由于运河建设于20世纪50年代，现正处于“年久失修、隐患重重”的高危状态，必须进行改造建设，对运河堤防进行充填灌浆(见图1)是补强加固的措施之一。按照设计要求，充填灌浆孔在堤顶布置两排，孔距为4m，排距为1m，灌浆深度超过堤身高度2m以上。但是目前我国对充填灌浆尚未出台专门的规范，其工程质量主要根据操作过程和记录资料进行评判,因此对施工及质量控制措施提出了较高的要求。

图1　堤身灌浆断面(单位：mm)

2施工方法

2.1施工工艺流程

施工工艺流程见图2。

图2　施工工艺流程

2.2施工准备

a.该工程采用黏土灌浆，施工前准备充足的灌浆材料，土料储量为需要量的2~3倍。

b.灌浆所用土料和浆液都先进行试验，土料试验包括颗粒分析、有机质含量及可溶盐等，浆液试验包括密度、黏度、稳定性、胶体率及失水量等。经试验，该工程所用土料的塑性指数为18，黏粒(粒径小于0.005mm)含量为35%，含砂量为2%，有机物含量为1%。

c.制浆用水采用运河水。从主运河中抽取运河水，经送检检测符合要求。

d.根据灌浆工程的规模、工程量、地质条件、进度及操作人员的素质等条件，选择工作性能可靠、耐用的钻孔和灌浆机具：MD—30型冲击回转钻机及BW—160泥浆泵。

e.确定土坝变形观测点位置，埋设好必需的观测标点，沿堤轴线方向每隔10m布置一个观测标点，每组分别在堤顶上下游各设一个观测标点，采用木桩做标点。

f.灌浆施工前选择有代表性的堤段进行生产性灌浆试验，按灌浆设计进行布孔、制浆和灌注。试验孔不少于3个。

2.3钻孔

a.按设计要求将每个孔的位置放样好后采用干法成孔，灌浆孔分为4序施工，见图3。

图3　分序灌浆孔平面布置(单位：mm)

b.灌浆孔孔位偏差不应大于10cm，钻孔偏斜率不大于2%。

c.做好钻孔记录。钻孔过程中发现特殊情况时，应详细记录和描述，并及时分析和处理。

2.4制浆

a.制浆采用高速制浆机ZJ—200，搅拌45s成浆后先筛除大颗粒和杂物，灌浆前再通过36孔/cm2筛网过滤。

b.各项浆液指标应按设计要求进行控制。灌浆过程中浆液密度1h检测1次，浆液的稳定性和胶体率每10d检测1次，如浆液材料发生变化，应增加检测频率。施工过程中浆液指标控制为：密度1.5t/m3，黏度56s，稳定性0.06g/m3，胶体率92%，失水量23mL/30min。

2.5灌浆

a.灌浆时遵循“先疏后密、先稀后稠、少灌多复”的原则，先灌注迎水侧(主排)，再灌注背水侧。同一排孔中先对1序孔轮流灌注，直至全部结束，再进行2～4序孔的施工。

b.采用自下而上分段灌浆法。实施方法如下:ⓐ钻孔至设计深度，提出钻具；ⓑ在钻孔中下入直径比钻孔略小的灌浆管，至距离孔底0.5～1.0m处，灌浆管与钻孔孔壁结合紧密，防止灌浆时浆液沿孔壁上行至坝顶冒浆；ⓒ按纯压式灌浆方法连接灌浆管路，进行灌浆，灌浆压力控制在15N/cm2。

c.灌浆分段方法为：灌浆分段长度为0.5～1.0m，每段灌注1次，总灌注次数在5次以上。每段灌浆完成后提升灌浆管，继续灌注上面一段，依此类推。

d.对于转弯渠段及整体质量较差的宽顶段，采用相邻数孔同时灌浆的方法。一台泵灌注一个灌浆孔。必要时加密孔距，减小灌浆压力和每次灌浆量，增加复灌次数。

2.6终灌及封孔

终灌标准：在规定灌浆压力下单位吸浆量小于0.1L/min，或者经过分段多次灌浆，浆液已灌注至孔口，且连续复灌3次不再吸浆。

终灌后拔出套管即可封孔，方法为将灌浆管拔出后向孔内反复灌入大于1.5t/m3的稠浆至满孔。

3质量控制

a.灌浆过程要按设计要求严格控制，包括对灌浆压力、灌浆量、堤身横向水平位移、裂缝张开宽度等的控制。

b.灌浆压力表应安装在灌浆孔口进浆管臂路上，压力表盘示值分度应不低于10kPa。以压力表指示范围的中间值为灌浆压力值。应随时观测和记录灌浆压力变化情况，注意记录瞬时最大压力，对照坝体位移和裂缝张开宽度，合理控制灌浆压力。

c.灌浆量即浆液注入量采用体积法进行量测和控制。每次灌浆量及每段总灌浆量应准确记录。

d.两次灌浆间隔时间为5d。

4特殊情况处理

4.1裂缝处理

a.当堤身出现纵向裂缝时，应分析成因，对于湿陷缝，可继续进行灌浆；对于劈裂缝，应加强观测，当裂缝发展到控制宽度时，立即停止灌浆，待裂缝基本闭合后再恢复灌浆。

b.堤身出现横向裂缝时，应立即停灌检查。如裂缝深度较浅，可沿裂缝开挖适当宽度，回填黏土夯实，然后继续灌浆。如裂缝较深，可用稠浆灌注裂缝，先灌上游，再灌下游。

c.当弯曲渠段出现斜向裂缝时，应立即停灌，改在堤顶上游侧沿裂缝布孔，采用多孔轮灌的方法灌注稠浆堵住裂缝，灌浆时压力宜小，略大于浆液自重压力即可。待处理好后再按原方法进行灌浆。

4.2冒浆处理

a.堤顶和堤坡冒浆，应立即停止灌浆，挖开冒浆出口，用黏性土料回填夯实。钻孔周围冒浆，可采用压砂做反滤处理，再继续灌浆，或采用间歇灌浆的办法处理。

b.小生物洞穴冒浆，可先在冒浆洞口压砂封堵，再继续灌浆。

c.堤脚冒浆，可采用稠浆间歇灌注；堤身与已有建筑物接触带冒浆，可用较稠的黏土水泥浆灌注。

4.3串浆处理

a.灌浆初期发生相邻孔串浆，如可确认对堤身安全无影响，灌浆孔和串浆孔可同时灌注；如不宜同时灌注，可堵塞串浆孔，然后继续灌浆。灌浆后期相邻孔串浆，可减少1次灌浆量。

b.如浆液串入观测管，灌浆结束后应对观测设施进行修复或补设。

4.4塌坑处理

挖除塌坑部位的泥浆和稀泥，然后回填黏性土料，分层夯实。

4.5隆起处理

发现堤坡隆起时，应立即停灌，分析原因。如确认不是与滑坡有关的隆起，待停灌5～10d后可继续灌浆，并注意监测。

5结语

由于灌浆是隐蔽性工程，效果不能直接观察，目前我国对充填灌浆尚未出台专门的规范，其工程质量主要根据操作过程和记录资料进行评判,因此施工过程中加强作业和质量控制措施尤为重要。该工程灌浆施工段左右岸共计总长6504m，3264孔，施工过程中未出现任何质量安全事故。湛江市雷州青年运河灌区续建配套与节水改造工程采用充填灌浆技术进行堤身防渗处理，在灌浆中采用了适宜的施工程序、工艺和方法,严格控制施工质量。加固后堤身防渗效果明显,取得了很好的经济效益和社会效益。

通过对该工程的实施，总结出以下几点体会：

a.施工过程中要对各项资料进行整理和分析论证，发现问题要及时纠正或补救。

b.要注意观察灌浆前后上下游坡面潮湿、漏水情况。

c.采用黏土灌浆的优点有：机具不复杂，操作技术易于掌握，浆液材料能就地取材，成本低，很适合推广应用。

参考文献

DL/T 5238—2010 土坝灌浆技术规范[S]. 北京: 中国电力出版社,2010.