壓密灌漿技術在處理水工擋土墻裂縫中的應用

褚廣輝

（中鐵長江交通設計集團有限公司，重慶 401121）

1 概述

裂縫是混凝土建筑物的常見病害之一，對于水工混凝土建筑物，任何細小的裂縫都特別敏感[1]。因為水工混凝土建筑物的裂縫會引起混凝土表觀質量不達標、抗滲性降低、鋼筋銹蝕、耐久性變差等一系列問題[2-4]。因此，開展水工混凝土開裂原因的分析與防治就顯得尤為重要。

水工混凝土擋土墻產生裂縫的主要原因[5-6]是基礎不均勻沉降；擋土墻結構太長，結構縫設置數量偏少，溫度伸縮引起；排水不暢，造成土壓力增大以及設計截面尺寸不合理等。

壓密灌漿[7]是通過鉆孔向土層中壓入濃漿，隨著土體的壓密和漿液的擠入，將在壓漿點周圍形成燈泡形空間，并因漿液的擠壓作用而產生輻射狀上抬力，從而引起地層局部隆起，許多工程利用這一原理糾正了地面建筑物的不均勻沉降。

2 工程概況

2.1 工程概況介紹

某碼頭工程中，一共建設了5 個多用途泊位，設計吞吐總量為625 萬噸/年，其中集裝箱的吞吐量為45 萬噸/年，雜貨的吞吐量為175 萬噸/年。

前沿護岸共分為A、B、C、D 四段。其中A 段、B 段為開挖區域，當墻高<7m 時采用一般重力式擋土墻；當墻高≥7m 時，采用衡重式擋土墻。重力式擋墻和衡重式擋墻基礎均坐落在基巖上。C 段為回填區域，采用開山土石+土工格柵的形式，在低于標165.00m 時，土工格柵的豎向間距為1.0m，標高165.00m 到172.00m 之間,土工格柵的豎向間距為0.5m，在標高為173.00m 處, 設置墻高為7m 的重力式擋土墻。在回填區設置排水盲溝。D 段擋墻在靠近橋臺處為回填基礎，在遠離橋臺處為開挖基礎。

2.2 前沿擋墻設計情況介紹

前沿護岸擋墻裂縫僅發生在C 段和D 段擋墻，因此，僅介紹C 段和D 段擋墻的設計情況。

2.2.1 C 段擋墻

本段擋墻位于高回填區域，高程150.90m 以下均已經采用大塊石回填形成。在高程150.90m 之上進行回填開山土石混合料，要求分層碾壓開山土石混合料，加雙向土工格柵之后，綜合內摩擦角不低于35°，開山土石混合料每隔40cm 分層碾壓，回填開山土石中石塊的粒徑不能大于20cm，在碾壓回填料時盡可能減少塊石對格柵的影響。在進行回填前，必須進行試驗確定合適的土石比例的相關指標，以達到綜合內摩擦角不低于35°的要求。

在高程為150.90m～165.00m 之間，雙向土工格柵的豎向間距為1.0m，高程165.00m～172.00m 之間，雙向土工格柵的豎向間距為0.5m。在高程173.00 開始設置高7m 的重力式擋土墻至頂標高180.00. 在高程為157.00m處開始，設第一道排水盲溝，在高程為165.00m 處開始，設第二道排水盲溝，共設置2 道。

護岸結構采用漿砌六角塊，坡度為1:1.75，采用M10漿砌塊石擋土墻進行護腳。在高程為157.00m 和165.00m 處分別設置2m 寬的馬道，護岸結構縫每隔15m設置一道。

2.2.2 D 段擋墻靠近橋臺端

在原狀土上進行塊石回填至標高174.00，然后設置6m 高重力式擋土墻至180.00m，墻后采用開山石進行回填，墻后10m 處設置倒濾層，倒濾層后方采用土石方回填。前沿護坡采用漿砌六角塊，坡度為1:2，采用C20 擋土墻進行護腳。

3 擋土墻裂縫生成及原因分析

3.1 裂縫產生的情況說明

前沿護岸擋墻施工完成后，經歷四個水位變幅后，發現在C 段和D 段前沿擋墻與橋臺銜接處出現裂縫，見圖1 中圓圈位置。

圖1 C 段、D 段擋墻出現裂縫位置示意圖

所產生的裂縫主要三種，分別為斜向型裂縫、水平型裂縫和部分豎向裂縫，裂縫的最大寬度為2mm，并且主要發生在靠近橋臺的第一個擋墻結構段內。根據觀測數據，沉降已穩定，裂縫沒有繼續擴大的趨勢,詳見圖2。

圖2 D 段擋墻靠近橋臺處出現裂縫的位置

3.2 裂縫產生的原因分析

根據橋臺、前沿擋墻的施工情況，結合現場踏勘情況，初步判定裂縫產生的原因有以下幾個方面：

3.2.1 發生裂縫的擋墻基礎均為回填基礎，在靠近橋臺附近，大型碾壓機無法達到，故采用小型的夯實機對回填基礎進行夯實。由于回填基礎的密實度和回填開山石的孔隙率等參數指標未達到設計要求。因此，經過了兩年四次的水位漲落，地下水位頻繁交替升降，回填料內部粉粒、粘粒流失，出現不均勻沉降，在靠近橋臺處的擋墻發生了裂縫。

3.2.2 前沿擋墻澆筑完成后，后方陸域部分未及時進行封閉，處于裸露狀態，在下雨時，后方山體雨水匯聚與此，雨水下滲，從擋墻處排除，加速了回填料內部粉粒的流失，從而造成不均勻沉降。由于裂縫的產生，擋墻向橋臺方向微傾，從而造成前沿擋墻向橋臺擠壓，對橋臺受力有一定的影響。

4 裂縫處理方法

根據現場踏勘結果，出現裂縫的原因主要是由于回填區細顆粒流失，造成的地基不均勻沉降而造成的。因此，處理的主要思路是對地基進行壓密灌漿，形成上抬力，糾正擋墻不均勻沉降。

4.1 C 段前沿擋墻地基加固

注漿加固采用注漿花管方法對地基土進行加固處理，因裂縫只出現于靠近橋臺的第一段擋土墻內，因此處理范圍為分別靠近橋臺第一段擋土墻15.0m×12.0×7.0m（長×寬×深）的區域，鉆孔孔徑擬采取φ90mm，垂直鉆孔，注漿孔的間距為2m，整個施工面采用梅花形布置40 個鉆孔，本次花管注漿每孔鉆孔深度7～12m，自下向上的分段注漿，斷面圖詳見圖3、5。

圖3 C 段前沿擋墻灌漿斷面圖

4.2 D 段前沿擋墻地基加固

注漿加固采用注漿花管方法對地基土進行加固處理，花管灌漿鉆孔灌漿處理范圍為15.0m×8.0×7.0m（長×寬×深）的區域，即靠近橋臺第一段擋土墻，鉆孔孔徑擬采取φ90mm，垂直鉆孔，注漿間距為2m，共布孔40 個鉆孔，本次花管注漿每孔鉆孔深度8～13m，自下向上的分段注漿，斷面圖詳見圖4、5。

圖4 D 段前沿擋墻灌漿斷面圖

4.3 加固方案實施

施工工藝流程：

a.測放孔位。根據設計孔位在一定注漿范圍內進行準確定位，定出注漿孔位后，將這些注漿孔位標記出來。

b.成孔。注漿孔孔徑為50mm。

c.花管制作以及安放。注漿孔的孔深決定花管的配置，花管通過設計要求進行制作，成孔后將注漿花管下入至孔底，之后將孔口管進行封閉處理。

d. 注漿。首先選擇水灰比為1:1 的純水泥漿作為注漿材料，將早強減水劑和微膨脹劑摻加至純水泥漿中，其中水泥選用的是普通硅酸鹽水泥；其次是將純水泥漿以0.5Mpa 的注漿壓力注入注漿口；為了使注漿工程質量得到確保，邊緣孔的孔距一般為其他注漿孔的孔距的1/2。最后當注漿量小于0.4 L/min 或注漿地面大量冒漿，在穩定30min 后，即完成了注漿。每組注漿后，應每間隔2～3 孔隔孔注漿。

e.清洗。當不需要連續施工時，在注漿完成后及時清洗注漿泵、注漿管等。如連續施工可根據具體情況不進行清洗操作。

4.4 墻面裂縫處理

墻面裂縫的處理方法，根據《港口水工建筑物修補加固技術規范》（JTS 311-2011）進行裂縫修補。

5 處理后現場效果

擋土墻地基注漿加固后，經過一個月的沉降觀測及墻體表面觀測，未發現擋土墻沉降。墻體表面未發現新裂紋，原修復后裂縫未有裂縫發生，地基加固效果明顯。

圖5 C、D 段前沿擋墻灌漿平面圖

原擋墻由于傾斜，向橋臺處擋墻擠壓，經過地基處理后，壓密灌漿時會因為注漿液的擠壓作用而產生輻射狀向上抬力，抵消了擋墻向橋臺的擠靠力，使原擋墻恢復至原位，減少其偏斜度。

6 結論

本文對擋土墻裂縫產生的原因分析，當擋土墻裂縫是由地基沉降而引起時，選擇壓密灌漿的地基處理方法，從而產生輻射狀上抬力，可以很好的解決此類問題，以期為今后類似工程提供了簡單有效的治理方法。