袖閥管法灌漿施工技術在倒虹吸基礎防滲中的應用

摘要：袖閥管灌漿法由法國LETANCHE基礎工程公司發明問世以來，在國內外得到了廣泛應用。筆者參建的南水北調工程倒虹吸因底板下卵石層透水率大，不能滿足抗浮要求，采用了袖閥管法灌漿基礎處理。文章通過袖閥管法灌漿技術在實際工程中的運用，對試驗及施工方法進行了論述，對類似工程起到一定的借鑒作用。

關鍵詞：南水北調；基礎處理；袖閥管法灌漿；倒虹吸；基礎防滲 文獻標識碼：A

中圖分類號：TV223 文章編號：1009-2374（2015）21-0063-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.21.032

1 工程概況

南水北調中線工程輝縣段午峪河倒虹吸由進口漸變段、進口檢修閘、管身段、出口控制閘和出口漸變段組成。進口漸變段長45m，出口漸變段長50m，采用直線扭曲面形式。邊坡系數0～2.0，底寬20m～32.42m，底板厚1m。漸變段始端為半重力式擋土墻，墻高10.7m，末端為貼坡式擋土墻。

工程地質條件：場區地層劃分為6個工程地質單元，分別為：（1）卵石（alplQ2 4）：層厚0.8～1.2m，分布于河床；（2）卵石（alplQ1 4）：層厚一般4.0～10.3m，層間夾有砂壤土及粉砂透鏡體；（3）黃土狀重粉質壤土（alplQ1 4）：層厚1.3～6.9m，厚度不穩定，該層在河床及左岸段夾有卵石、中砂透鏡體；（4）卵石（alplQ1 4）：層厚2.5～18.2m，局部夾黃土狀重粉質壤土透鏡體，在場區東南（NDA16-7～NDA16-9孔附近）變??；（5）黃土狀重粉質壤土（alplQ2 3）：層厚1.1～5.0m，呈薄層或寬大的透鏡體狀分布，厚度不穩定；（6）卵石（alplQ2 3）：未揭穿，揭露最大厚度11m。

2 現場試驗確定施工參數

2.1 試驗目的

通過調整灌漿壓力、孔排距、灌漿材料以及其他灌漿參數使灌漿效果能滿足設計滲透系數的要求。為下步灌漿施工提供經濟合理的參數。

2.2 設計參數及設計標準

設計參數：灌漿試驗的孔距2.5m，排距2.5m，灌漿壓力0.3MPa，灌漿漿液干料與水之比為1∶2（干料中水泥與粉煤灰之比為1∶2）。設計標準：灌漿后地層的滲透系數小于3×10-5cm/s。

2.3 試驗參數

現場試驗分三種參數進行，方案一依據設計圖紙擬定的灌漿參數進行。即：灌漿壓力0.3MPa，灌漿孔、排距均為2.5m；方案二選定灌漿參數為：灌漿壓力0.25 MPa，灌漿孔間排距均為2.0m；方案三選定灌漿參數為：灌漿壓力0.3 MPa，灌漿孔間排距均為2.2m。

2.4 試驗過程

灌漿試驗分三個區域即方案一區、方案二區、方案三區；灌漿試驗于2010年3月5日開始，6月19日完成，歷時105天。完成試驗孔36個，檢查孔3個，鉆孔總進尺278.66m，灌漿總進尺246.36m，檢查孔進尺20.3m，共用干料116.1T（其中水泥38.7T，粉煤灰77.4T）。其中方案一區鉆灌漿孔總進尺79m，灌漿總進尺73m，用干料45.675T（其中水泥15.225T，粉煤灰30.45T），平均每米干耗量626Kg；方案二區鉆灌漿孔進尺89.68m，灌漿進尺83.68m，用干料34.725T，（其中水泥11.575T，粉煤灰23.15T），平均每米干耗量415kg；方案三區鉆灌漿孔進尺89.68m，灌漿進尺83.68m，用干料35.7T（其中水泥11.9T，粉煤灰23.8T），平均每米干耗量427kg。

2.5 試驗結果

在地層透水性一定的情況下，增加灌漿壓力能使漿液擴散的更遠，灌入更多的漿液。在灌漿過程中，方案一采用0.3MPa壓力灌漿，離孔口3m內灌漿時出現了砼墊層抬動、開裂的情況和從砼墊層外冒漿的情況；方案二采用0.25MPa壓力灌漿，也出現了砼墊層抬動、開裂的情況和從砼墊層外冒漿的情況，抬動觀測值為0.3cm至2cm不等；方案三采用0.3MPa壓力灌漿，出現抬動均小于0.4cm，砼墊層未見開裂。本次灌漿試驗通過比較灌漿量和壓力的關系、發現灌入量與灌漿壓力關系不大，灌入量與灌漿孔每米控制、充填的體積、面積基本成正比。

根據試驗成果，計算單位控制體積（X）與單位灌入量（Y）的相關系數為0.947，表示單位控制體積（X）與單位灌入量（Y）具有很強的線性相關性。依據試驗數據計算得線性回歸方程式為：Y=80.45X-7.33。

三種試驗方案最終滲透率都能滿足設計滲透系數小于3×10-5cm/s的要求，但較大的孔排距施工方案可減少鉆孔工程量，最終選定孔排距均為2.5m，灌漿壓力為0.3MPa的施工方案。

3 施工方法

3.1 施工布置

灌漿施工時，將鉆機布置在砼墊層上，其他施工機械布置在砼墊層以外不影響交通的地方。

3.2 工藝流程

灌漿施工流程：鉆機定位→開孔→（泥漿護壁）鉆孔→終孔→注入套殼料→下袖閥管→待凝→開環→（自下而上分段）灌漿→灌漿結束→移機。

3.3 鉆孔施工

采用回轉式地質鉆機成孔。合金鉆頭要用針形狀的，沖洗液用泥漿，開孔的孔徑在10mm，灌漿孔孔徑91mm。鉆孔要一次性成功，鉆至設計高程后停止鉆進。

3.4 灌注套殼料

灌注套殼料：套殼料是由水泥、黏土按一定配比（水泥∶黏土：水為1∶1.5∶1.9）混合制成的漿液。在導管孔底10cm的地方放置，把套殼料用灌漿泵通過導管放置在孔底，澆注套殼料需要一氣呵成，在進行的過程中不能停頓，用最短的時間灌注套殼料，時間最長也要在20min以內。

下花管：袖閥管在套殼料灌注完以后就馬上下入，把袖閥管放置在正中間，同時固定中，設計的條件和要求要與管底高程相符合，管口需加以保護，在離地面10～20cm之間。

袖閥管為專用管材，外徑55mm，內徑39mm，底端封閉，每環鉆孔6個，環距33cm，環孔用橡皮箍箍住。袖閥管單根長33cm，可組合任意長度。

待凝：套殼料灌注完畢后，須待凝3～5d才能灌漿。

3.5 灌漿施工

3.5.1 灌漿材料。使用粉煤灰水泥漿液，水泥采用Po42.5級普通硅酸鹽水泥，粉煤灰采用一級粉煤灰，水采用潔凈地下水。水泥與粉煤灰之比為1∶2，干料與水之比為1∶2。制漿的材料稱量的誤差需要保證在5%以內，制漿材料的稱量誤差應小于5%。每部灌漿機都配備一部專用的灰漿攪拌機。水泥漿攪拌時間不小于3min。必須把漿液在使用前篩一下，漿液制備必須在4h內用完，如果余漿超過4h，就把它們視作廢漿，做廢漿處理。寒冷季節在施工的時候應做好御寒措施，漿液的溫度控制在5℃～40℃。

3.5.2 灌漿。灌漿的方法是從上到下，灌的時候先灌最后一環，最低環，一環一環網上移動，最上面的一環最后再灌。灌漿的程序是：開始灌漿工作是在套殼料凝固，一直到規定強度范圍內，第一是先洗干凈袖閥管，必須用清水洗，然后向袖閥管內下入雙塞式灌漿塞，灌漿塞出漿口與袖閥管環孔位置應一致。袖閥管里的灌漿段在灌漿泵的作用下，壓力越來越大，一直到套殼料被清水壓開，套殼料有裂縫出現，這樣環就是開了。環開以后，把水泥漿灌注在砂卵石層里，灌注一定要按規定操作，開環的比率不能低于95%，中排孔的環必須都要開環，邊排空的空段不開環的數量不能超過3個。

3.5.3 灌漿結束標準和封孔。灌漿段在規定最大壓力下，注入率要低于每分鐘0.4L，之后再灌注大約30min后，灌漿這一過程就可以截止，如果注入率低于每分鐘一升，灌注時間可以延長至60min。袖閥管灌漿結束并驗收合格后對袖閥管進行封孔，封孔采用純水泥漿。

3.6 質量檢查

灌漿的質量必須要嚴格檢測，時間是在灌漿完畢之后的14d，使用鉆孔注水的方法進行檢查。

4 質量控制措施

4.1 施工測量控制

測量加深，嚴格檢查工作，為確保準確度，不論是測量的員工還是檢測的儀器都需要合理的搭配。加強測量放線及檢查工作，配合適當的測量儀器和測量人員，確保鉆孔位置和尺寸的準確性。

4.2 原材料質量控制

袖閥管灌漿主要是用水泥和粉煤灰這兩種作為原材料，這兩種材料的質量必須要達到統一標準，在材料進場后，產品是否有合格證，化驗單是不是完整，都必須嚴格核實，并在有資質的實驗室進行復檢，確保無誤后方可使用；材料的存放位置必須要在地勢高、不潮濕的地方，并且要確保交通方便，優先使用先到的材料；材料的配比一定要參照規定的漿液比計算，誤差不超過5%。

4.3 鉆孔質量控制

務必平穩牢固的安裝鉆機。鉆機設計的空位和實際的空位偏差要在10cm以內；鉆孔的深度要和設計的深度相符合，鉆完以后，孔底沉下去的渣子要有小于10cm的厚度；袖閥管的安裝位置要在中間，安裝的深度誤差必須在10cm以內，袖閥管在地面上大概10～20cm的高度，封閉管的底部，在管口放上蓋子，做到保護措施。

4.4 灌漿質量控制

漿液使用普通攪拌機時應大于3min；漿液在使用前應過篩，漿液自制備至用完的時間不宜大于4h；止塞器止塞于環的上下20cm處，開環壓力由小到大，直至開環，當開環壓力達到2MPa仍不開環時此環不再開。灌漿時發現砼蓋重出現抬動、蓋重出現裂縫或邊緣地面漏漿，應立即降低灌漿壓力、減少進漿量繼續灌注直至灌漿結束，對于上述情況久灌（3h以上）不能結束者可暫停本環灌漿，待以后復灌。

4.5 整理分析數據資料

詳細記錄好袖閥管在施工中的數據，資料及時準確的整理好，注漿時遇到難題，應及時有條理的分析，并及時采取相應的措施，盡快處理。

5 結語

袖閥管注漿技術作為一種新的技術，一般適用于表面灌漿，深度在50m，它主要具有以下優點：有上下兩攔截器，泥漿可以在任何的范圍內工作，以達到原有的目的；注漿前，不必設較厚的砼止漿巖墻；注漿的壓力變得很大時，發生冒漿和船槳的幾率就會降低，結合底層的結構，使用不同的注漿原料，注入一根注漿管道到里面，在進行注漿的工程時，運用不同的參數和方法；此類灌漿的方法在南水北調中得到了運用，對倒虹吸建筑物進出

口漸變段基礎的加固和防滲起到了良好的效果。

參考文獻

[1] 楊曉東.錨固與注漿技術手冊[M].北京：中國電力出版社，2009.

[2] 夏克風.水工建筑物水泥灌漿與邊坡支護技術[M].北京：中國水利水電出版社，2007.

作者簡介：岳秀瑜（1964-），男，河南南陽人，河南省水利第二工程局副高級工程師，研究方向：水利水電工程。

（責任編輯：秦遜玉）