河道护坡钻灌喷一体化注浆施工技术探析

宋永东

（中交水利水电建设有限公司，浙江 宁波 315100）

0 引言

水利工程护坡下的填土会受到水流泄漏或水位变化的影响，细小的土壤颗粒会不断从空地表面（例如混凝土护坡施工缝）中清除，导致混凝土板下不同程度的土壤流失，进一步发展，会导致混凝土局部位置出现表面裂缝、穿透裂缝或凹陷。因此，要及时对混凝土护坡下的空隙和空洞进行灌浆，然后对混凝土护坡进行处理，防止水土进一步流失以及护坡变形。回填注浆是处理淤泥，保护斜坡上空心楼板的常用方法，根据多年河堤工程护坡注浆经验，采用钻注一体机和中压钻灌喷一体化注浆施工工艺，保证了工程质量，节约了成本。

1 钻灌喷浆一体化施工概述

钻灌喷一体化注浆施工工艺主要是采用履带式钻灌一体机进行施工。在施工过程中，与旋喷注浆施工工艺相结合，并对常规的旋喷注浆施工工艺进行改进，提高旋喷注浆压力；采用中压旋喷注浆施工，使其兼具履带式钻灌一体机的施工稳定性和中压旋喷施工方法的质量保证。

1.1 履带式钻灌一体机施工特点

履带式钻灌一体机减少了钻孔灌浆的中间工序，具备操作简单、工期短等优点。同时，该机采用全液压驱动，可多角度钻孔，钻孔时不受地面影响。尤其对于潮汐强的地区，可以选择方便移动的履带式一体式钻机[1]。履带式钻灌一体机，利用履带式行走机的功能，减轻工人劳动强度，提高工作效率，同时，配备电脑自动灌浆记录仪，又保证了灌浆质量。特别适用于混凝土护坡、砂砾石等复杂结构的钻孔及灌浆作业。

1.2 中压旋喷注浆施工的优点

采用中压旋喷法加固粉土基础土方工程，与纯回填灌浆相比，能更有效地将土体与水泥浆混合，形成水泥土混合物，减少后期土壤流失的可能性。中压喷射注浆的施工方法，能够一次性完成注浆要求，减少二次注浆工序，提高了土壤加固质量，真正达到钻孔喷灌一体化的目的。同时，采用中压喷射注浆技术，扩大了注浆半径，减少了钻孔工作量。

2 钻灌喷注浆施工技术的应用

2.1 工程概况

浙江某大闸加固工程，主要任务是对大闸枢纽建筑物维修加固，确保大闸的安全。主要维修加固内容如下：（1）下游抛石槽冲坑维修加固；（2）左右岸海塘砼护坡及导流堤下游砼护坡维修加固；（3）集控楼脱空及不均匀沉降维修加固；（4）闸室底板渗漏维修加固；（5）管道间混凝土结构的裂缝维修加固。

2.2 施工机具及材料的准备

履带式钻灌一体机主要包括履带式钻孔注浆机、注浆泵、空压机、水泵、泥浆搅拌系统、散装水泥罐、计量仪表、泥浆比重计等。钻井和灌溉所需的风机、水电、逆流和泥浆沉淀池的现场设置，应按计算消耗量进行安装和配置，以保证方便、可靠和连续运行为原则。

散装水泥、泥浆添加剂、泥浆管、空气管和其他建筑材料必须在现场准备好，所有材料必须妥善储存并保持良好状态，以防止损坏或污染。同时，注浆泵的供浆能力和空压机的供气能力，必须满足钻孔和注浆强度要求，管道连接必须牢固可靠。

现场操作人员必须持证上岗，必须有专人指导和协调现场管理。做好入口道路的建设，放置浆液系统（注浆泵、空压机、水泥罐和管道）、废浆池和回收浆池。进行护坡灌浆工作前，完成临时坡道和施工平台的建设，调试和检修设备，确保处于可靠良好的状态。

2.3 钻灌喷施工工艺流程(见图1）

图1 钻灌喷施工工艺流程

2.4 钻灌施工工艺流程

钻孔采用履带式钻灌一体机，全液压驱动旋转钻进，不外接水管，利用孔内含水量高的粉砂土造浆自然护壁成孔。

（1）施工方案制定。根据建设单位提供的工程地质勘察资料，明确拟注浆地层的地质特征、水文条件和护坡混凝土的厚度，详细了解注浆工作的周边环境、场地和道路情况，合理制定施工方案。方案主要包括履带式钻孔喷灌一体机、注浆泵、空压机、泥浆搅拌系统、注浆顺序、管道布置、观测设备等的选择与布置，人员组织与安排，质量保障体系，现场部署及相关应急预案等[2]。

（2）测量放样。按孔位设计和订货要求，测量放样注浆孔位置，并对孔位测量结果进行保护和编号，孔位偏差不大于10cm。

（3）钻机就位。履带移动至作业点，伸缩式液压支架精确定位钻机。调整液压支架，使钻机平台始终保持水平，使钻孔垂直度符合规范要求[3]。

（4）开孔。钻杆前端装有冲击钻头，用于在防护面上钻孔钢筋混凝土，液压旋转，以气压清孔。孔应低速轻压并用水性润滑剂冷却，孔形成后，应在板下钻一层土。

（5）在淤泥地层中钻孔。类似于在混凝土层中钻孔。对于脆性地层，可以考虑使用钻杆反复升降浆壁。最终孔的高度要适当地比设计尺寸深。孔口返回后，开始注浆作业。

2.5 中压注浆施工工艺流程

（1）制浆站。施工现场附近布置集中制浆站，其规模大小根据供浆强度要求设置。制浆站包括水泥浆搅拌机、水泥罐、储浆池、沉淀回浆池、泥浆泵以及管线等。水泥罐宜放置在交通方便的位置，便于罐装，高压风管及输浆管的规格尺寸应与注浆机具配套，连接可靠安全。

（2）制浆材料准备。根据设计要求选用42.5R 普通硅酸盐水泥。因连续注浆需要，采用水泥罐储存散装水泥，螺旋管自动输送称量后至搅拌桶。对于受潮汐影响的潮间带，应提高凝固速度，搅拌时可适当混合水玻璃外加剂。

（3）浆液拌制。强涌潮区域的粉砂地层常采用掺水玻璃的水泥浆以提高浆液速凝性，水玻璃浓度为40 波美度，玻璃浆与水泥浆的体积比为3：7，水泥浆液掺加水玻璃等外加剂后须即拌即用，防止浆液凝固堵管。考虑注浆机可灌性，水泥浆水灰比选用1:0.6 左右（水泥浆比重约1.70g/cm3）。浆液由高速搅拌机拌制后进入储浆池储存备用，储浆池有泥浆泵不断搅拌均匀，防止沉淀和凝固，水泥在使用前要过筛。

每个注浆点可根据不同的施工需要，配制不同比例的注浆，并定期检查和记录注浆的比重。注浆间隔一般为1.2～1.5m，梅花纹排列，孔洞有序接缝，原则上护坡注浆先降后高。注浆前，先准备好水泥浆，打开注浆泵和空压机，供给空气和水泥浆。控制泥浆管的输出压力，下部控制在15～20MPa，上部逐渐降低到1.0MPa，密切注意护坡装置的升降变形。水泥罐输送泵见图2，回浆池见图3。

图2 水泥罐及输送泵

图3 储浆池和回浆池

（4）注浆试验。在正式注浆之前，需要进行注浆试验，以确定注浆的施工参数和技术。注浆试验区，可以选择与灌区地质条件相近的区域，结合施工工期和成本，进行与生产能力相关的工艺试验。

根据设计提供的注浆压力推荐值，采用不同的水灰比、不同的外加剂，确定在比重、流动触变性和不同注浆压力下的注浆时间及注浆效果，注浆泵见图4。注浆记录仪用于对单耗的顺序、分段等测试数据进行分类分析，并将测试结果提交主管审核，用于指导下一次注浆施工。记录仪见图5。

图4 中等压力注浆泵

图5 注浆自动记录仪

根据试验结果，确定注浆压力和注浆比，依次进行类似中压喷射，自下而上喷射注浆施工。注浆管在注浆时旋转和提升，直至到达孔口。

（5）注浆。在喷射注浆过程中，严格控制注浆压力、提升速度和转速，注意观察护坡混凝土面板的提升，如果孔口没有回流，则要及时查找原因。喷射注浆压力根据不同深度设定，最佳值必须以保证面层混凝土不上升为前提，单孔注浆量也必须控制到满足设计要求。注浆自动记录仪用于记录整个注浆过程的数据，便于检查。在注浆过程中，如发现漏浆等异常情况，应采取加厚注浆、降低压力、间歇注浆等措施。加入水玻璃后，浆液必须及时使用。否则可能会导致管道堵塞，因此必须尽快恢复停电。在规定的压力下，注浆孔停止注浆，继续注浆5min 即可完成注浆[4]。

（6）封孔。注浆完成后，清除孔内的水和泥浆，并用较稠的水泥浆封孔回填。然后将机器移动到下一个注浆孔，以便在单个孔的末端进行钻孔和注浆操作。既保证了泥浆的及时使用，又提高了工作效率，真正实现了钻注一体化的目的。

2.6 施工质量控制和安全措施

施工应按照全面质量管理的要求，建立健全有效的质量保证体系，建立以项目经理负责制的质量管理体系，统一指挥、分级领导，各职能部门分工协作，强化各级人员岗位责任制，质量工作落实到每一道工序[5]。

严格执行每道工序的质量体系，自检合格后报监理、委托方、设计单位批准。对施工管理人员、测试人员、操作人员，必须进行技术培训。严格遵守施工操作规程和施工技术规范，加强现场管理，禁止使用不合格材料，特别是水泥。在施工过程中，对机器设备、压力表、流量计等，必须经常检查、定期校准，以确保机器设备的可靠性[6]。

施工现场的安全防护。施工场地应平整，施工道路应尽可能坚硬，加工场地周围必须安装防护装置；施工前，项目安全员和技术人员对所有机械、临时用电等要进行安全检查和整改，以消除安全隐患。起重机、电工等特殊工程人员需持证上岗，严禁违章作业。

3 结束语

综上所述，采用注浆钻喷灌施工方法对淤泥地层进行护坡钻孔和喷浆，缩短了工作时间，保证了护坡下的土壤压实效果，也保证了施工质量，同时，节省了大量的人力成本和机械设备投资，降低了建设成本。但在实际使用过程中,受到环境以及具体工程的差异的影响，还需要进一步摸索和分析钻喷灌一体化施工技术使用要点，控制好各种影响因素，充分发挥该技术的优越性，促进灌浆技术进一步发展。