浅谈劈裂灌浆

浅谈劈裂灌浆
谷珊珊
摘㊀要:本文论述了劈裂灌浆的原理㊁布置和主要施工工艺及控制ꎬ并结合工程实例提出了一些经验和体会ꎮ关键词:劈裂灌浆ꎻ灌浆孔ꎻ工程实例
一㊁劈裂灌浆的加固原理和特点
堤体劈裂灌浆的理论基础是水力劈裂原理ꎬ即向土体内的孔内压水或灌浆时ꎬ作用在孔壁上的径向压力引起孔的扩张ꎬ使孔壁土体受劈裂挤应力ꎬ而当这些应力超过土体的抗拉强度时ꎬ就会在土体内产生一些裂缝ꎬ这种裂缝的产生过程称之为水力劈裂ꎮ
劈裂灌浆是利用水力劈裂原理ꎬ对存在隐患或质量不良的土坝在坝轴线上钻孔㊁加压灌注泥浆形成新的防渗墙体的加固方法ꎬ堤坝体沿坝轴线劈裂灌浆后ꎬ在泥浆自重和浆㊁坝互压的作用下ꎬ固结而成为与坝体牢固结合的防渗墙体ꎬ堵截渗漏ꎻ与劈裂缝贯通的原有裂隙及孔洞在灌浆中得到填充ꎬ可提高堤坝体的整体性ꎻ通过浆㊁坝互压和干松土体的湿陷作用ꎬ部分坝体得到压密ꎬ可改善坝体的应力状态ꎬ提高其变形稳定性ꎮ
二㊁工程介绍
雄安新区南拒马防洪治理工程ꎬ对原状的右堤进行加固ꎬ防洪标准为１００年一遇ꎬ据记载南拒马河堤防从明清时代就有记载ꎬ在长久的历史中ꎬ对南拒马河堤防加固就有多次ꎬ对加固的材料并不知ꎬ再加上长久的鼠洞㊁蚁穴㊁裂缝更加显现出劈裂灌浆的重要性ꎮ
三㊁灌浆布置
本工程灌浆范围为旧堤邻村段险工ꎮ
四㊁灌浆孔㊁材料要求
(一)灌浆孔的要求
灌浆孔应为铅直孔ꎬ孔径宜为７６ｍｍꎬ灌浆孔位置一般布置在旧堤堤顶ꎬ距旧堤临水侧堤肩０.５ｍꎬ灌浆孔间距为３ｍꎮ(二)孔口压力
灌浆孔孔口压力应以灌浆孔孔口处进浆管内的浆液压力为准ꎬ灌浆控制压力应结合现场试验确定ꎮ(三)灌浆材料
灌浆材料可采用粉质黏土或黏土ꎮ
(四)劈裂灌浆量应严格控制ꎬ采用多次灌浆的方法
每个灌浆孔的灌浆次数应根据孔深和隐患程度确定ꎬ每孔灌浆次数宜在５次及以上ꎬ每米孔深每次平均灌浆量宜在０.５~１.０ｍ３ꎮ
五㊁灌浆施工
(一)施工准备
为保证工程进度与质量ꎬ施工前必须做好施工准备:(１)对灌浆设备进行全面检修ꎬ优先采用新设备ꎬ灌浆机具应有备用ꎬ灌浆所用动力应有保证ꎮ(２)土料性质满足要求ꎬ料场储备宜为需要的２~３倍ꎮ(３)制浆用水应符合拌制水工混凝土用水的要求ꎮ(４)灌浆前应对浆液进行试验ꎬ确定其满足要求ꎮ(５)灌浆前应选择有代表性的堤段进行生产性试验ꎬ试验孔不宜少于３个ꎮ
(二)钻孔
(１)灌浆孔位与设计位置偏差不宜大于１０ｃｍꎬ孔底偏斜率不宜大于孔深的２％ꎮ(２)钻孔孔径宜为７６ｍｍꎬ宜干法成
孔ꎬ如堤身地质条件较差时也可采用泥浆护壁钻进ꎮ(三)制浆
(１)制浆应采用专用机械ꎬ搅拌成浆后先筛除大颗粒和杂物ꎬ灌浆前再通过３６孔/ｃｍ２的过滤筛ꎮ(２)制浆过程中
浆液密度㊁输浆量应检测ꎮ
(四)灌浆
灌浆施灌原则是 稀浆开始ꎬ浓浆灌注ꎬ少灌多复ꎬ控制质量 ꎬ即应先用稀浆开始灌注ꎬ灌浆压力由小到大缓慢提升ꎮ
(五)灌浆控制
(１)灌浆过程中应对灌浆孔孔口压力㊁灌浆量㊁间隔时间㊁横向水平位移和裂缝开展宽度等进行综合控制ꎮ(２)灌浆孔孔口压力应控制在灌浆控制压力以内ꎬ压力表精度不应大于１０ｋＰａꎮ在灌浆过程中ꎬ应随时监测压力变化ꎬ记录灌浆压力ꎮ(３)灌浆量宜采用泥浆泵流量进行控制ꎮ(４)灌浆时ꎬ堤顶边线位置横向水平位移应控制在３ｃｍ以内ꎬ要求在停灌后能基本复原ꎮ(５)应尽量推迟堤顶出现裂缝时间ꎬ裂缝允许宽度应根据灌浆试验确定ꎬ宜控制在３ｃｍ以内ꎬ要求在停灌后堤身裂缝能基本闭合ꎮ
(六)结束及封孔
满足下列条件之一时ꎬ可结束灌浆:(１)经分段多次灌浆ꎬ灌浆已灌至孔口ꎬ且连续复灌３次不在吃浆ꎻ(２)满足灌浆试验确定的延米吃浆量或控制压力ꎮ
当每孔灌浆结束后ꎬ应进行灌浆封孔ꎮ封孔时应将注浆管拔出ꎬ向孔内灌注密度大于１.５ｇ/ｃｍ３的稠浆ꎬ多次灌注ꎬ直至浆面升至孔口不再下降为止ꎮ待孔口完全析水后ꎬ应用含水率适中的制浆土料将孔口回填捣实整平ꎮ
(七)特殊情况处理
１.施工中出现裂缝时ꎬ可按下列方式处理:(１)当堤顶出现纵向裂缝后ꎬ应分析发生原因ꎮ如果是湿陷缝ꎬ可继续灌浆ꎻ如果是劈裂缝ꎬ应加强监测ꎬ当裂缝发展到允许宽度时ꎬ应立即停灌ꎬ待裂缝基本闭合后再灌ꎮ(２)当堤顶出现横向裂缝时ꎬ应立即停灌ꎮ如果裂缝深度较浅ꎬ可开挖ꎬ用粘性土回填夯实后继续灌浆ꎬ夯实标准同堤防填筑ꎻ如果裂缝较深ꎬ可用稠浆灌注裂缝ꎮ(３)当弯曲段堤顶出现裂缝时ꎬ应立即停灌ꎮ然后沿裂缝布孔ꎬ按照多孔轮灌的方法灌注稠浆堵住裂缝ꎮ待处理好后再按前文要求进行灌浆ꎮ
２.施工中出现冒浆时ꎬ可采用浓浆㊁低压㊁间歇灌注等措施处理:(１)堤顶冒浆时ꎬ应立即停灌ꎬ并挖开冒浆出口ꎬ用黏性土料回填夯实ꎬ夯实标准同堤防填筑ꎮ钻孔周围冒浆ꎬ可采用压砂处理ꎬ再继续灌浆ꎮ(２)洞穴冒浆时ꎬ应先在冒浆口压砂堵塞洞口ꎬ再继续灌浆ꎮ(３)堤坡冒浆时ꎬ可采用稠浆间歇灌注ꎮ堤身与建筑物接触带冒浆ꎬ可用较稠的水泥黏土浆灌注ꎮ
３.施工中出现串浆时ꎬ可采用浓浆㊁间歇㊁低压灌注等措施处理:(１)如分序施工ꎬ当第一序孔灌浆时ꎬ发现相邻孔串浆ꎬ应加强监测ꎬ如确认对堤身安全无影响ꎬ灌浆孔和串浆孔可同时灌注ꎻ如不宜同时灌注ꎬ可堵塞串浆孔ꎬ然后继续灌浆ꎮ(２)如浆液传入测压管ꎬ应在灌浆结束后ꎬ再补设测压管ꎮ
４.施工中出现塌坑时ꎬ可在塌坑部位挖出部分泥浆ꎬ回
填粘性土料ꎬ分层夯实ꎬ标准同堤防填筑ꎮ
５.施工中发现堤坡隆起时ꎬ应立即停灌ꎬ加强监测ꎬ分析原因ꎮ
六㊁监测及质量检查
为控制灌浆过程㊁检验灌浆效果㊁控制施工质量ꎬ保证堤防安全ꎬ在灌浆期间应进行全过程监测㊁过程检查和灌浆质量检查ꎮ
作者简介:
谷珊珊ꎬ河北省水利水电勘测设计研究院ꎮ
８７１。