充填灌浆在堤防除险加固中的应用分析

梁 宇

(江门市江新联围管理处，广东 江门 529000)

1 前 言

充填灌浆是用浆液填充混凝土结构物施工留下的空穴、孔洞，或地下空腔，以增强结构物或地基的密实性的灌浆工程。

我国江河众多，历史上水害频发，堤防作为防洪挡潮的一道重要屏障，发挥了重要的作用。随着堤防的使用年限不断增加，各种影响其正常使用的险情出现较多，为保证堤防的正常使用，需要开展相应的除险加固工程。堤防的除险加固工程主要是通过压力将粘土泥浆灌入堤坝体内填充土体中的缝隙，解决堤防内部结构不稳定的问题，达到提升堤防安全性能，有效提高堤防防渗、抗滑稳定性。在多项堤防除险加固工程中，已证实充填灌浆工艺能够满足相关工程的施工需求，具备较强的可行性。文章以江门市新联围外海堤段除险灌浆工程为例对相关工艺的设计及施工进行了介绍。

2 工程概况

江新联围位于我省珠江三角洲的西南部，西江干流下游右岸，属于珠江三角洲五大重点堤围之一。作为江门市最重要的防洪屏障，该联围由天河围、礼东围、礼西围、睦洲围、梅大冲围、龙泉围、白洲围、三江一联围、三江三联围、环城联围、江会联围等11个中小堤围组成。干堤堤线全长91.764 km，担任着保护2.218万hm2耕地、132万人口的重任，捍卫工农业总产值超千亿元。

江门市江新联围外海堤段从江门市港澳码头至江新联围防汛仓库共计长5.605 km，基础均为软土地基，且含水量大，经过多年使用各段都已出现不均匀的沉降变形现象，局部地段出现不同程度变形裂隙，干堤堤内坡在汛期已出现多个出渗点，特别是桩号30+750-30+900堤段在汛期已出现较多渗点，且渗水量较大，这些险情均严重危及本堤段的安全运行。

根据国家《防洪标准》(GB50201—2014)和江新联围防护对象的重要性，结合江新联围干堤的实际情况，拟对桩号29+814-30+750和30+900-35+419堤段，以堤顶设计中心线为中心布置两排灌浆孔对堤基进行充填灌浆，灌浆孔排距2.0 m，孔距2.0 m，共5384孔，呈梅花型布置，总进尺32304 m。同时，对桩号30+750-30+900堤段，以堤顶设计中心线为中心布置三排灌浆孔对堤基进行充填灌浆，灌浆孔排距2.0 m，孔距2.0 m，共235孔，呈梅花型布置，总进尺1645 m[1]。

3 除险加固设计方案

经检查，江门市港澳码头至江新联围防汛仓库(对应桩号为29+814-35+419)共计5.605 km的长度范围内存在不同程度的变形裂隙，导致堤内坡在汛期出现多个出渗点，特别是桩号30+750-30+900堤段，汛期出渗点较多，且渗水量较大，为汛期抢险段，急需进行除险防渗处理。本次除险加固设计采用充填灌浆技术。

设计方案以桩号29+814-30+750堤段、桩号30+750-30+900堤段、桩号30+900-35+419堤段为主要施工点展开：

桩号29+814-30+750堤段，以堤顶设计中线为中心对称布置两排灌浆孔，排距2.0 m，孔距2.0 m，呈梅花型布置，共924孔，灌浆孔深6 m，总进尺5544 m。

桩号30+750-30+900堤段，以堤顶设计中线为中心对称布置三排灌浆孔，排距2.0 m，孔距2.0 m，呈梅花型布置，共235孔，灌浆孔深7 m，总进尺1645 m。

桩号30+900-35+419堤段，以堤顶设计中线为中心对称布置两排灌浆孔，排距2.0 m，孔距2.0 m，呈梅花型布置，共4460孔，灌浆孔深6 m，总进尺26760 m。

该堤段穿堤涵闸自上游向下游依次有：壳滘水闸、横海南水闸(电排站)和石洲水闸(电排站)，穿堤涵闸位置，应离开穿堤涵闸边缘2-3 m布置灌浆孔。

4 施工要点

4.1 灌浆材料

作为开展堤防除险加固工程的主要施工材料，本案例中采用的灌浆材料是粘土水泥浆，粘土与水泥的比重为10∶1，水泥采用出厂时间不超过三个月的合格42.5普通硅酸盐水泥。相关原材料根据《土坝灌浆技术规范》(SL564-2014)要求必须满足表1、表2要求。

表1 灌浆土料选择表

表2 浆液物理力学性能表

4.2 灌浆试验

根据工程中一般渗漏段与严重渗漏段的实际情况，选取桩号29+814-30+750、30+900-35+419(一般渗漏段)和桩号30+750-30+900严重渗漏段为代表开展灌浆试验，试验包括布孔、造孔、制浆、灌浆，观测灌浆压力、吃浆量及泥浆容量、堤身位移和裂缝等施工步骤的数据收集、分析，通过总结试验经验，对各顶数据进行参数调整、修改，以此完善施工工艺。

4.3 造孔

根据工程设计要求，确定充填灌浆孔位，并依据设计要求采用千法造孔按顺序造孔，要求孔位偏差≤10 cm，同时保证孔位笔直，孔底偏斜率≤孔深的2%。造孔完成后及时注浆管。

4.4 制浆

采用机械设备进行制浆，成浆后先清除大颗粒和杂物，再采用36孔/cm的过滤筛进行过滤。完成以上流程后，确保浆液各项指标符合设计要求即可进行灌浆施工。在制浆过程中，应每小时对浆液密度、输浆量进行一次检测，每10d对浆液的稳定性和自由析水率进行一次检测，如检测发现浆料数据指标变化，不符合设计要求，则需加强检测频率，随时对制浆过程进行调整。

4.5 灌浆

根据施工设计方案的要求，对桩号29+814-30+750和30+900-35+419两段采取设置两排孔位进行灌浆，施工流程为先灌下游排孔再灌上游排孔，两排孔位均采用二序隔孔灌浆工艺；桩号30+750-30+750段采取设置三排孔位进行灌浆，施工流程为先灌下游排孔再灌上游排孔最后灌中间排孔，三排孔位均采用二序隔孔灌浆工艺。灌浆过程中采取少灌多复的方法，具体复灌次数以现场试验数据为依据进行确定，但复灌次数≥5次，复灌间歇时间≤5d。现场试验时，根据三个施工段的实际情况，分为一般渗漏段和严重渗漏段开展试验，每段取3个试验孔进行试验，取相关施工数据作为施工参数。进行灌浆操作时，保证充填灌浆孔口的压力≥50 KPa。当浆液升至孔口复灌3次不再吃浆则表示灌浆完成，可以终止操作。

4.6 封孔

当灌浆完成后，拔出注浆管，并向孔内灌注密度>1.5 g/cm的稠浆，经多次灌注至浆面升至孔口且不再下降为止。待孔口完全析水后，用含水率适中的制浆土料将孔口回填捣实整平。

4.7 验收

根据《土坝灌浆技术规范》(SL564-2014)的相关要求，充填灌浆的验收是持续于灌浆过程和施工完成后的质量检查过程中。灌浆过程中的检查主要针对的是打孔质量，通过现场注水试验进行检测，检查数量应为总灌浆孔数的1%以上[2]。本案例中，一般渗漏段和严重渗漏段分别选择54个和3个灌浆孔进行现场检测，检测试验由业主、监理、设计人员共同确认完成，灌浆孔注水试验的k值应在5×10-5cm/s以内，如检查发现不合格灌浆孔应及时补灌。

5 注意事项

在施工过程中，由于施工现场的实际情况存在差异，各施工段会出现特殊孔段现象，在处理这些特殊情况时应有针对性的展开操作。特殊孔段是指坝体本身存在裂隙、空洞或其它情况导致施工过程中灌浆孔出现串浆、冒浆、塌坑，单孔吸浆量过大，缩孔卡钻等一系列问题的孔段，此类孔段在施工中常常难以达到正常施工标准。面对此类情况，应采取合理的措施进行补救：

串浆：在确保安全的情况下，可同时向灌浆孔与串浆孔灌浆，如不能同时进行，则用栓塞塞住串浆孔，向灌浆孔灌注。

冒浆：出现此类情况可采取“灌→停→灌”的间歇性灌浆法控制冒浆现象的出现。如果在下游段出现严重冒浆现象，则应立即停灌，并在冒浆处挖一小坑，压砂作反滤，当灌注孔只冒水不冒浆后一段时间，即可自动停止冒浆。如在坡底出现严重冒浆，则说明灌浆孔下有与之相连的通道，需用木塞塞堵灌浆孔口，并在孔口周围用土围成堰，先向堰里灌注少量泥浆，再用土料拌合成比重在1.7以上的浓浆，再拔去木塞，将浓浆导入孔内堵住冒浆通道，待3-5天后再展开正常灌注，即可控制冒浆问题[3]。

孔口冒浆：在施工过程中，由于造孔时钻具对孔壁产生的摩擦，会将灌注孔内部裂缝糊死或把孔口挤密，导致初灌时无法进浆直接从孔口冒浆，此时可孔口挖坑回填适宜含水率的粘性土夯实成阻浆盖，也可在孔口冒浆处的缝隙内填细砂，用钢筋棒捣实作反滤，再以稀浆冲孔，待孔口冒浆问题解决后即可灌注浓浆。

6 结 语

随着我国经济的不断发展，人们的工作生活对于水利资源的需求与日俱增，针对堤防的安全性要求也不断提升，在开展堤防除险加固工作中，对于施工技术、施工工艺等提出了更高的标准。充填灌浆技术已被证实在堤防除险加固工程中可以起到较好的作用，具备推广应用的条件。针对江新联围外海堤段除险加固工程中相关技术的应用可以看出，该技术对于提高堤防的稳定性，增加其安全保障能力具有重要作用。