某工程除险加固方案设计简述

王 波

(黑龙江省水利水电勘测设计研究院，哈尔滨 150080)

1 工程概况

某工程破堤扒口分洪口门为蓄滞洪区初建期应急工程中启动实施建设的分洪简易裹头，建筑物级别为2级，总净宽175m，分洪流量2027m3/s，由进、出口导流堤、浆砌石重力式挡土墙组成，采用八字形以中心线对称布置。进、出口导流堤长分别为20m、30m，重力式浆砌石挡土墙长42m。进口导流堤段，收缩角度为15°，堤顶宽度4m，坡比为1∶3.0。导流堤段护砌采用格宾石笼，厚0.3m，下设砂砾石0.15m及无纺布一层。中间段两侧挡墙为浆砌石重力式挡土墙，墙高7m。为防止分洪时水流冲刷危及基础和两侧挡墙安全，在两侧挡土墙之间原地面位置采用浆砌石护底，厚0.6m，两侧挡土墙之间护底以上填筑黏土堤防。堤防两侧边坡坡比为1∶3.0。出口段导流堤采用八字形布置，扩散角度为15°，堤顶宽度4.0m,坡比为1∶3.0。

经过多年的运行，某年汛期水位较高，简易裹头出现了不同程度的险情，首先两侧浆砌石挡土墙堤脚处出现承压漏水现象，漏水位置距地面0.3m，相继护底也出现了漏水现象，防汛指挥部门采取了抢险措施，对堤防上游坡铺设彩条布并回填土方，采取措施后，下游承压现象消失，整个汛期仍可见渗流出现，渗出水为清水，无土颗粒流失现象。经过判定，渗流通道主要出现在浆砌石结构内[1]。

2 除险加固措施

针对险情对建筑物外江侧浆砌石结构物采取防渗处理措施，在上游侧采用垂直防渗方案，对已有结构与新建结构之间的衔接位置进行加强处理，对运行过程中堤防迎水侧已破损的混凝土板进行更换。

2.1 浆砌石墙迎水面处理措施

对原有两侧浆砌石临江侧外漏部分采用打锚筋挂钢筋网浇筑防渗面板，墙体内栽植锚筋，锚筋横、纵间距均为1.0m，挡墙顶部第一排锚筋长度0.75m，其中锚进墙体0.5m，其余锚进均长1.25m，锚入原墙体1.0m，锚筋位置必须位于整块砌石上，不得插入砌石缝中，锚筋间距根据现场施工情况适当调整。在浆砌石表面浇筑一层防渗面板，面板厚0.3m，防渗面板强度等级C25，抗冻等级F200,抗渗等级W6，表面安装钢筋网，钢筋间距为0.2m，直径12mm。浇筑防渗面板前应对原浆砌石墙表面清洗，清除浆砌石松动砂浆、表面涂刷水泥砂浆[2]。

2.2 上游堤脚位置处理措施

沿上游堤脚外和浆砌石挡墙外缘设置旋喷桩，桩径0.85m，桩深14m，桩间搭接宽度为15cm，旋喷体渗透系数达到5×10-6cm/s以上，抗压强度达到4.5MPa以上。为解决延长渗径和防冲问题，并兼顾护坡固脚，在桩上浇筑混凝土倒梯形梁，对旋喷桩上部1.3m和部分堤脚范围进行开挖，拆除一定长度的原有浆砌石护底，并用黏土进行回填，梁下部嵌入土工膜，土工膜沿旋喷桩下游及回填黏土槽的边界进行铺装，进而解决基础渗漏通道[3]。具体布置见图1。

2.3 堤防与防渗面板之间的处理措施

两侧浆砌石挡土墙与堤防接触位置，在堤防的迎水侧沿堤防外轮廓线清除土方，开挖成槽，形状为直角倒梯形，深2.0m，内侧边坡垂直，外侧边坡为1∶1，防渗面板深入堤防2.0m，为防止堤防回填部位出现变形导至薄弱环节而渗漏，在防渗面板底部嵌入土工膜，嵌入深度为0.5m，并外延深水平铺在预先挖好的黏土槽内，用黏土对土槽进行回填，回填堤身黏土时在防渗面板上刷一层黏土浆以利于结合。

2.4 导流堤与与防渗面板之间的处理措施

导流堤与与防渗面板衔接位置正常是堤脚位置处理措施的外延部分，但由于该部分的结构均埋入了导流堤内，所以不需要考虑防冲的问题，进而措施较堤脚位置的处理有所改动。在浆砌石挡墙外缘设置旋喷桩，桩径0.85m，桩深14m，轴线与堤脚位置的旋喷桩在一条直线上，在桩上浇筑混凝土矩形梁，对旋喷桩上部1.3m和部分导流堤进行开挖，在矩形梁与防渗面板之间水平铺设土工膜，两侧分别嵌入到梁和防渗面板中，并用黏土恢复导流堤的开挖部分。

3 主要技术要求

3.1 旋喷桩要求

旋喷桩相关施工技术要求要严格执行《水电水利工程高压喷射灌浆技术规范》DL/T5200-2004。灌浆施工作业开始前，施工单位应按严格按照施工图纸及相关的施工技术要求，制定合理的施工方案，选择具有代表性的实验段，进行灌浆的现场工艺试验，验证施工方案的合理性及其适用性，确定孔深、孔距、孔的排列方式、浆液的材料配比、有效桩体直径、墙体防渗性能、抗压强度等施工参数[4]。

3.1.1 成桩顺序

同一排内的高喷灌浆孔宜分两序施工。

3.1.2 浆液

高喷浆液使用42.5级的普通硅酸盐水泥浆液，结合灌浆现场试验选择适量的外加剂和掺合料。注浆所用水泥应符合《通用硅酸盐水泥》，水泥浆所用的水，符合《混凝土用水标准》的规定。水泥应缩短存放时间并严格防潮，不得使用过期和受潮结块的水泥。搅拌高压喷射注浆通常使用纯水泥浆液。高喷浆液应通过现场注浆试验论证后方可确定。

制浆材料称量误差应≤5%。

使用高速搅拌机搅拌水泥浆，搅拌时间应≥30s；使用普通搅拌机≥90s。旋喷采用两管法，水灰比可为1.5∶1～0.6∶1，宜采用1∶1，密度宜为为1.4～1.5g/cm3。纯水泥浆的搅拌存放时间，自制备至用完的时间应<3.0h。实际应结合试验确定相关施工参数。

低温季节施工要做好机房和输浆管路防寒保温，高温季节施工要采取防晒和降温措施。浆液温度控制在5～40℃。

3.1.3 钻孔

确定孔位，钻孔孔位与设计孔位偏差≤50mm。钻孔孔径应大于喷射管外径20mm以上。测量孔深，钻孔终孔时测量钻杆钻具长度，允许偏差≤5cm，钻孔的有效深度应超过设计墙底深度0.3m。孔内测斜，孔深<30m时，孔斜率≤1%。钻进时要详细记录孔位、孔深、漏浆、地层变化、掉钻等情况及其处理措施。

3.1.4 高喷灌浆

高喷灌浆采用双管法，成桩直径为0.85m，相临桩体搭接宽度为15cm，喷射压力为25～40MPa，喷射量为70～100L/min，密度为1.4～1.5g/cm3，提升速度为10～25cm/min，旋喷转速为10～25r/min。

下喷射管前，应检查机械及管路运行情况，调准喷射方向和摆动角度，进行地面试喷，。

喷头下至设计深度，要先按规定参数进行原位喷射，待浆液返出孔口，方可开始提升喷射。

高喷灌浆全孔自下到上必须连续作业。如需中途拆卸喷射管，搭接段要进行复喷，复喷长度≥0.2m。

高喷灌浆过程中，如出现压力突降或骤增、或孔口回浆密度、回浆量异常时，必须查明原因，并及时处理。

高喷灌浆因故中断后恢复施工时，应对中断孔进行复喷，搭接长度≥0.5m。

施工过程中要准确记录高喷灌浆各项参数、浆液材料用量、灌浆过程中出现的异常现象及处理情况等。

3.2 防渗面板

防渗面板施工前要对原有浆砌石进行清洗，清除浆砌石体松动砂浆，在浆砌石体表面均匀涂刷水泥砂浆，防渗面板厚度为30cm，混凝土强度等级C25、抗冻等级F200、抗渗等级W6。防渗面板内安装钢筋网，钢筋网与锚筋焊接。防渗面板底部与防渗膜连接，防渗膜伸入防渗面板长度为30cm，严格控制控制伸入长度及质量。

3.3 锚筋

原有浆砌石墙体内栽植锚筋，锚筋直径为20mm，锚筋横、纵间距均为1.0m，第一排锚筋距墙顶60cm，锚筋长度为75cm，其它锚筋长度125cm，锚筋均漏出墙体25cm，锚筋位置必须位于整块砌石上，不得插入砌石缝中，锚筋安装宜优先选用先注浆后插锚筋的方法进行。具体要求如下：

1)钻孔直径35mm，直径应比锚筋直径大15mm以上；当采用先插锚筋后注浆的方法安装时，钻孔直径宜比锚筋直径大40mm，同时应保证灌浆的饱满。锚筋安装前孔内的岩粉和积水应清理干净。

2)注浆宜采用注浆器具，注浆前应用水或稀水泥浆润滑注浆器具管路。砂浆用砂应经过筛选，其砂粒直径≤2.5mm，砂浆等级按设计要求配制。也可采用水泥卷或其他锚固剂代替注水泥砂浆的方法，先将定量的水泥卷或其他锚固剂填入锚筋孔，再将锚筋打入。

3)打入锚筋后若孔口砂浆不饱满，应采用同强度等级砂浆补填饱满。锚筋安装后，在锚固材料凝固过程中不得敲击、碰撞，必要时应在孔口采取固定措施。

4 结 论

文章针对分洪口门(临时裹头)的险情进行了加固方案设计，采用迎水侧浆砌石墙增设防渗面板的方案，并对基础采取了旋喷桩防渗措施，经过加固后的分洪口门，历经几次汛期的高水位考验，均未出现任何险情，目前运行良好，得到了运行管理单位的认可，已完成验收工作，证明了所采取的加固措施安全可靠，希望文中的相关加固措施和经验能给类似工程提供一定的参考价值。