充填灌浆在输水建筑物周边渗水处理中的应用(1)

严莹光

摘要：调水工程是优化水资源配置战略格局以及提高水利保障能力的重要途径，输水建筑物则承担着调节流量及控制工程运行安全的重要作用，个别输水建筑物进出口裹头及周边会发生渗漏，如何在不影响周边建筑物结构安全稳定的条件下处理渗水问题是本文的研究的方向。

关键词：钻孔 灌浆 防渗 充填灌浆

1项目技术背景

充填灌浆工艺广泛应用于国内外工程领域中，比如地基基础、煤矿的竖井及铁路路基的加固处理，国外使用充填灌浆法加固铁路路基，在国内充填灌浆工艺主要用来加固水利堤坝工程。

国内相关水利工程截渗处理一般采用高压旋喷桩、深层搅拌桩、塑性混凝土防渗墙等工艺，而输水建筑物闸室段及连接段回填区一般采用开挖料回填，因开挖料粒径较大或开挖料内掺杂其他材料，可能导致回填区回填不密实及局部架空现象。高压旋喷桩、深层搅拌桩防渗墙工艺对防渗区土质均匀性要求较高，施工中一旦遇到块石或架空区，成桩效果较差，难以形成连续的防渗体。塑性混凝土防渗墙工艺使用设备较大，将对闸室及周边建筑物结构稳定产生一定影响。

方城段工程位于河南省南阳市方城县境内，主要由上更新统河、湖相砂、砾卵石及粘性土堆积层、全新统河流冲积的砂壤土、及砾卵石层组成，粘土具弱、中膨胀性。在黄金河倒虹吸进出口裹头渗水处理中，我们就近取弱膨胀土取代膨润土，采用弱膨胀土水泥浆充填灌浆法来处理渗水问题，既节省了工程投资又成功的解决了黄金河倒虹吸裹头渗水问题。

2技术内容

2.1孔位布置

在输水建筑物进出口回填区顶部布设灌浆孔，按梅花型布置，分二序钻孔灌浆，孔径100mm。渗流通道周边布置3排，孔排距1.5m;其余区域孔排距3m，布满灌浆至基岩面。重点部位可加密布孔灌浆，孔排距0.75m.

2.2灌浆试验

通过灌浆试验修改或最终确定钻孔、封孔、合适的灌浆材料、合适的灌浆压力、控制复灌时间、规律等灌浆控制参数。为确保工程灌浆质量，应进行钻孔灌浆试验，试验孔不少于3个。应根据施工图纸的要求选定试验孔布置方式、孔深、灌浆压力等试验参数进行灌浆试验，检查灌浆的效果。根据现场试验结果，填土区有块石等硬物，采用冲击钻带套管跟进造孔，灌浆采用在套管内下灌浆管，分段提套管、分段灌浆的方式。

2.3施工顺序

充填灌浆法施工工艺为：造孔→沉管→制浆→灌浆→封孔。

2.4灌浆材料

灌浆材料采用粘土水泥浆，粘土选用成浆较高、收缩率较低、稳定性较好的粉质粘土或重粉质粘土。灌浆水泥采用强度等级不低于42.5级的普通盐硅酸盐水泥，初拟浆液水、水泥、粘土比为2：1：1.5～2.0，浆液最终配比根据灌浆试验确定。钻孔灌浆制浆土料和浆液物理力学性能的要求见表1。

2.5钻孔

钻孔采用冲击转，应用干法造孔，不得用清水循环钻进，造孔过程中允许倒入少量水或泥浆以湿润土体。造孔分两序进行;造孔偏斜不得大于孔深的2%。

2.6灌浆

灌浆属低压充填式灌浆，灌浆机常用的有BW250/50型三缸泵，灌浆采用孔口阻塞、纯压式灌注。灌浆孔应当天钻，当天灌，防止孔眼搁置时间长，孔隙堵塞，影响灌浆效果。灌浆分排、分序进行。先对Ⅰ序孔轮灌，采用“少灌多复”的方法，待Ⅰ序孔灌浆结束后，再进行Ⅱ序孔灌浆。采用分段灌注方法，由下至上，下套管分段灌注。

灌浆开始先用稀浆，经过3～5min后再加大泥浆稠度;复灌间隔24小时以内，重点部位视具体情况适当增加复灌次數和间隔时间;Ⅰ序、Ⅱ序孔设计灌浆压力为0.05～0.1MPa;灌浆过程中浆液容重和输浆量应每小时测定1次并记录，浆液的稳定性和自由析水率10天测1次，如浆料发生变化，应随时加测。可在

2.7灌浆结束标准及封孔

当浆液升至孔口，注入率不大于1.0L/min后，继续灌注10～20min，可终止灌浆。如灌浆孔总灌入浆量较大，可先结束灌浆，等待复灌。当每孔灌浆结束后，应进行灌浆封孔。封孔时应将注浆管拔出，向孔内灌注密度大于1.5g/cm3的稠浆，多次灌注，直至浆面升至孔口不再下降为止。待孔口完全析水后，应用含水率适中的制浆土料将孔口回填捣实整平。当长期达不到结束标准时，应报请技术人共同研究处理措施。

2.8灌浆出现问题的处理

（1）在灌浆过程中若出现冒浆、漏浆现象，应立即暂停灌浆，进行处理。为不使浆液流失，采取增大浆液比重，减小灌浆压力，间歇灌浆和夯实冒浆孔口或挖槽回填漏浆处，堵住冒、漏浆继续发生。

（2）在灌浆过程中相邻两孔若出现串浆现象，采取两孔并灌方法堵浆。若不能施灌，可用木塞堵住串浆孔口，然后进行单孔灌注。

（3）由于泥浆压力作用，地面可能会出现裂缝，这时应尽量加大浆液浓度，采用慢灌、间歇关键的方法。若遇裂缝中积水排不出去时，要设法挖沟把水引出去，灌浆结束后，裂缝表面要加土回填夯实或等裂缝自然固结后视具体情况再处理。

（4）出现吃浆量很大的现象时应查找原因，检查是否在某隐蔽处冒浆，若没有，则说明倒虹吸进出口填土区有较大的洞穴或裂缝，应采取加大泥浆浓度，并在灌浆孔周围补孔，增加复灌次数，延长终孔时间，等泥浆初步析水收缩后再灌浆办法来消除空隙等隐患。

（5）塌陷多系土体内的较大孔穴因灌入的泥浆析水引起土体湿陷变形所致，可改用浓浆继续灌注，已形成塌坑的，可用粘土料分层夯实回填。表土隆起应仔细分析隆起的原因，检查泥浆浓度、压力控制是否正常，如未发生有大的裂缝或土体滑动而产生，可采用减小灌浆压力，时灌时停的方法处理，隆起面积较大，问题严重的填土区应慎重对待。

灌浆过程中，应有专门人员检查布孔、造孔、工艺操作、浆液性能、综合控制情况、各孔终止灌浆达到的标准以及灌浆中出现的问题和处理情况等，并应有现场记录。

2.9质量检查

质量检查在灌浆结束7天后进行，最终质量检查的主要内容为：灌浆区内部的质量（密度、连续性、均匀性）等，检查的手段采用钻孔取样，取样位置为灌浆孔的中间部位。

最终质量检查方法，主要是分析资料和进行观测，并配合钻孔取样测定等。通过上述检查方法和试验结果，定性分析评定灌浆前后灌浆区质量的变化。

3技术特点

（1）施工技术简单，施工进度快，对周边建筑物稳定性影响小。

（2）充填灌浆既对回填区域土体进行了充填加固又解决了裹头渗水问题，为输水建筑物连接段渗水处理提供了一种新的处理方案。

（3）采用就近取弱膨胀土进行技术处理后灌浆，既降低投资成本，又增加与回填料的结合性。

（4）对地质条件要求低，适合多种地质条件下的渗水处理和充填加固。

结语

水利工程的渗水处理有很多种方法，高压旋喷桩、深层搅拌桩技术适用于土质均匀且未经分层碾压的原状土，塑性混凝土防渗墙技术适用于场地宽阔且周边没有重要建筑物的区域。而在输水建筑物周边的渗水处理中采用充填灌浆技术既可对输水建筑物回填区域土体进行充填加固消除存在的隐患，又能堵塞渗流通道解决渗水问题，还能避免施工影响建筑物稳定性。

参考文献：

[1]陈梦颖 . 探究水利水电工程中的灌浆施工技术要点 [J]. 黑龙江科技信息，2014（6）：248.