锥探灌浆在堤防加固中的应用与效果分析

作者：范方喜

来源：《中国新技术新产品》2014年第10期

        摘要：机械锥探灌浆具有投资少、设备简单等特点，在土堤防渗加固中被广泛采用。本文通过安广江堤锥探灌浆施工情况介绍，分析了灌浆原理，对灌浆材料、制浆、布孔、注浆等施工控制点进行了探讨，最后分析比较了该方法在江堤加固中的效果。 

        关键词：锥探灌浆；安广江堤；效果分析 

        中图分类号：TV54 文献标识码：A 

        安徽省安广江堤位于长江下游北岸，全长49.761km，为1、2级堤防，其中土堤44.298km约占90%。由于土堤始建年代久远，是逐年加高培厚形成的，受当时条件筑堤土料大多碾压不实，加上害堤动物的危害，堤身内部常存在洞穴、裂缝等隐患。为确保江堤防洪安全，安庆市河道管理单位自1981年就成立了专业队伍，对安广江堤堤身实施机械锥探灌浆加固，取得了较好的效果。 

        1 锥探灌浆原理 

        堤坝灌浆是运用水力劈裂原理，利用坝体内部应力分布特点，采用一定量的灌浆压力，将土质坝体沿坝轴线方向劈裂，同时灌注适宜的防渗泥浆，形成铅直连续的防渗泥墙，填充均质土坝内部漏洞、裂缝或切断软弱层，从而提高土堤坝体汛期防渗能力。同时，通过浆、坝互压和湿陷，调整坝体内部应力分布，以提高坝体变形稳定性。 

        2 施工工艺流程 

        3 施工控制要点 

        3.1 放样布孔与造孔 

        根据《土坝坝体灌浆技术规范》SD266-88、《安徽江堤防机械锥探灌浆施工技术管理规定》，结合实际并考虑堤顶道路状况，安广江堤灌浆布孔一般是：临水坡从外堤肩向外布置3排，背水坡布置5排（堤顶因有防汛道路，锥孔困难不宜布孔），孔眼布置呈梅花型，排距2m，孔距1.5~2m。 

        造孔采用干造法。孔位要求铅直，偏斜率不大于2%。造孔机械选用湖北省洪湖市轻工模具厂制造的HD12-1全液压锥探机。开孔直径为26~28mm，孔深锥入堤基下0.5~1.0m，孔深一般为6~8m。 

        3.2 土料及浆液选用 

        灌浆的目的是增强土堤的抗渗能力，因而土料粘性不能过低，粘性过低成浆率低，易出现沉淀离析，堤身内部细缝难以灌进，取不到防渗效果。但粘性过高，制成的浆液稠度小，体积收缩大，凝固时间长，灌入后泥浆析水性能差。因此，安广江堤灌浆土料采用与堤身相近的粘性土，并掺入20%左右的砂料作为浆液的土料。 

        浆液采用泥浆搅拌机制浆，土料需先在泥浆桶内浸泡数2~3小时后才搅拌成浆，并通过滤筛清除大颗粒，施灌前再通过35孔/cm2过滤筛，浆液各项指标应按设计要求控制。泥浆浓度，初灌时稀浆，比重一般控制在1.2~1.3g/cm3，然后泥浆逐步加浓，最后达到1.5~1.6 g/cm3。 

        此外，结合白蚁防治，安广江堤在灌浆浆液中还掺入了一定量的灭蚁药物。 

        3.3 压力控制 

        泥浆压力是灌浆施工质量控制的重要因素之一。如果灌浆压力大会使堤身开裂，特别是在堤坡施灌时，压力过大会产生裂缝而引起滑坡；但压力太小，浆液又不能有效地灌入堤身，达不到充填密实堤身土体的效果。根据多年灌浆试验，安广江堤灌浆压力控制在50~80kPa可达到理想效果。 

        3.4 注浆要求 

        安广江堤堤身灌浆采用多孔同时灌注的方式，一般同时灌注3~4孔。施灌时一般按2~3序孔进行灌浆，分序加密，自下而上逐段加压挤密。为使浆液在堤身内有充分的析水和固结时间，可采用间隔复灌的方式，一般要求每孔复灌2~3次，但需要根据堤身吸浆量情况而定，每次复灌间隔时间应在2~3小时为宜。 

        3.5 结束与封孔 

        一般每孔灌注2~3次后，经过24小时观察若浆液距孔口10~15cm而不再下沉，说明浆孔已灌满，可结束灌注。然后将粘土捏成的泥球填入孔内回填压实。 

        四 灌浆效果分析 

        4.1电测仪探测分析效果 

        选取安广江堤（桩号33+608~33+720）1990年施灌的堤段，采用堤坝隐患探测仪，对堤身灌浆前后的情况进行探测。 

        4.1.1 探测原理与方法 

        采用直流电阻法，在堤顶表面布设电极，测点间距设为8m，对堤身按需要通以直流电，利用测算出的视电阻率与堤身结构、土体密实之间的对应关系，分析研究堤身内部的结构与隐患分布情况。一般规律是：当堤身土体含水量一定时，密实的堤坝，土体易导电，电阻率低；反之土体结构疏松，有空洞或裂缝的则不易导电，其电阻率较高，所以通过测得的电阻率大小能反映堤身内部的空洞、裂缝等隐患变化情况。 

        4.1.2 探测结果与效果分析 

        分别测定堤身1.5m、4.0m、9.0m三层不同深度处灌浆前后的电位差数据，以此测算出各层深度的视电阻率ρ值，数据见表1： 

        由表1得出结论，灌浆后堤身各层深度视电阻率ρ值均比灌浆前明显减小了。这说明经过机械锥探灌浆将浆液充填到堤身土体内部，堤身土体较灌浆前密实了，消除了堤身裂缝、空洞等隐患，堤防抗渗能力得到了提高。 

        4.2 汛期出现险情比较 

        根据安广江堤汪家墩、谢圩拐、私姑沟以及梅林段堤防灌浆处理前后，在1988年、19年、1991年、1993年、1995年几个长江水位偏高且持续时间较长的年份江堤出险情况统计比较，在相同江水位情况下灌浆后的江堤内堤脚渗水、散浸现象有明显好转，且险情发生的时间较灌浆前推迟，堤身浸润线出逸点降低。这也证明了灌浆对提高堤防抗渗性能起到了明显的效果。 

        结语 

        安广江堤通过多年实施锥探灌浆，堤身隐患得到有效消除，抗洪能力显著增强。实践证明锥探灌浆技术是消除土堤隐患的投资少、设备简单、操作方便且效果也较好的一种土堤防渗加固方法。 

        参考文献 

        [1]倪月岭.锥探灌浆技术在淮北大堤堤身防渗中的应用[J].中国水利，2009（20）. 

        [2]何平安.锥探灌浆加固堤防效果分析[J].人民黄河，19（04）. 

        [3]SD266-88，土坝坝体灌浆技术规范[S].水利电力出版社. 

        [4]安徽江堤防机械锥探灌浆施工技术管理规定.1987.