结合实例谈水闸中灌浆防渗加固技术的应用

结合实例谈水闸中灌浆防渗加固技术的应用
摘要：灌浆技术在水利工程中十分普遍，经常被应用在闸坝等除险加固中。

笔者根据某水闸实际情况进行灌浆防渗加固，原来长期存在的水闸底板与地基土层的架空渗水通道与松散薄弱部位被注
入的浆液充填封堵，原有的渗水与水泡现象已消除，本文仅供参考借鉴，
关键词：灌浆；水深；施工工艺；质量控制
1概况
某水闸单孔净宽为15.0m，共计为10孔闸。

水闸基础为水泥搅拌桩，闸底板为1.2m厚的钢筋砼结构，刚竣工后水闸运行正常。

水闸建设时由于受施工条件局限，加上护坦较短，且采用的是空箱抛石结构，早期施工的水闸底板的防渗措施稍欠，致使部分闸室底板位置与内、外江护坦的分缝处存在有渗水贯通现象。

据观察，在内、外江水位有落差的条件下，闸室底板分缝处有明显的水泡现象，水位差越大，水泡越大。

根据上述现象初步分析，水闸底板下的淤泥层受周边填堵载土的压缩和排水固结沉降影响，闸底板下的土层在沉降过程中与闸底砼脱空，在水位差条件下，渗透水从水位高处一侧流向低处一侧，形成渗水，而长期的的渗水贯穿，容易带走闸底板下的泥土，增大渗水通道，给水闸造成冲刷破坏，使水闸存在较大的工程隐患。

为消除此隐患，提高水闸的防渗能力，采用水下充填灌浆和接触灌浆方法进行加固施工。

灌浆施工是通过地层或建筑物的钻孔（或预埋的灌浆管），将具有流动性的浆液，按一定的配比要求，在一定的压力作用下压入地层或建筑物的缝隙中，使其充填密实、胶结硬化成整体，增强其密实性和整体性，共同抵御外力，达到防渗或加固的目的。

2防渗灌浆施工工艺
2.1施工机械及施工人员分配
因水闸现场水深大部分时间位于4.0～5.0m之间，灌浆孔位都在水下，所以除灌浆施工必须的wjg80-2型组合搅灌机、xy-100型地质钻机、高压水泵等机械外，需搭建一艘可移动的水上工作平台，将地质钻机固定在此平台上作业。

灌浆施工人员分为2个作业组，一组负责水下定位、工作台孔位转移和观察灌浆过程的变化情况；另一组负责配浆、灌浆施工等工作。

专人负责灌浆记录、施工安全和施工质量监督等工作。

2.2灌浆材料的选择和比例
根据水闸地基的特点，闸底板以下土层可能存在砼桩头、淤泥土、砂质土等不均质土层，需灌浆充填的部位均在水下5.0m左右，早期注入的浆液要求尽快析水同结，同时因为各排孔灌浆性能不同，选择水泥、细砂和粘土为主要材料，细砂应为质地坚硬、粒径不大于2.5mm的天然砂；粘土塑性指数不宜小于14，粘粒（粒径小于0.005mm）含量不宜低于25%，含砂量不大于5%，有机物含量不大于5%；水泥采用强度等级为32.5的普通硅酸盐。

在注浆充填闸室内外江最外侧两排灌浆孔位时，注入的材料以水泥砂浆为主，掺入
量为1：l，在孔隙较大的部位和出现冒浆时，需掺入水玻璃等速凝剂进行制浆，掺入量为干料量的6%～10%；在闸室里面几排灌浆孔可掺入防渗效果较好的粘土水泥浆，水泥的掺入量约占粘土用量的10%，以达到较好的防渗效果。

2.3灌浆孔的布置
在不影响水闸的结构和运行的前提下，为避开闸室底板齿墙和桩位使灌浆孔排距及间距不能像大坝灌浆一样平均分布，需根据现场实际条件合理布置。

考虑到闸室总长为20m，水头差也较大，沿水闸轴线方向布置四排灌浆孔。

其中两侧灌浆孔孔距比中间两排小，孔数比中间约多一倍；孔深至闸底板面以下3.0m。

2.4施工方法
在机械、人员到位后，对灌浆孔位进行调整放样，在闸底板砼开孔后设置灌浆管才能进行注浆施工。

先灌两侧灌浆孔，再灌中间两排灌浆孔。

3防渗灌浆施工的质量控制
浆料配合比是保证质量的重要因素；上一灌浆孔浆料初凝时间是下一灌浆孔开孔及灌浆的指标，同一排灌浆孔只有在上一灌浆孔浆料达到初凝了才能进行下一灌浆孔的施工；灌浆压力反映孔隙补填情况，也是停止灌浆准备收浆的标准；收浆后水下灌浆孔封孔可防止冒浆及以后灌浆孔管涌现象的发生。

3.1灌浆施灌前控制
1）使用j2经纬仪配以钢卷尺放线定灌浆孔位。

2）灌前和灌浆过程中不定期对每台自动记录仪流量计、记录仪压力值、压力表测斜仪，经检查和率定合格后才能使用。

3.2灌浆施工过程控制及处理措施
1）钻孔：采用φ96钻头钻穿闸室底板后继续开下钻深3m，用φ89灌浆管插至孔底深3m。

孔位偏差应小于10cm。

用铅锤在主动钻杆2个方向测量垂直度，确保孔斜在1%以内。

2）试灌：注浆前先试灌，经现场工程师检查无异常情况后才开始正常注浆施工。

3）注浆时用压力密封式灌注，尽量灌入浓浆，水灰比一般选择3：1或2：1，以浆液流动不堵管为原则，灌至起压后的灌浆压力达到0.15mpa，需增加水泥的掺入量进行制浆，后期浆液水泥的掺入量约占干料量的60%～70%，使停灌后的浆体顺孔位通道充填封孔。

灌浆结束后进行潜摸检查。

在整个施工期间，水闸管理部门派出的工地代表和监理工程师每天均对施工质量和效果进行监测，发现问题及时有效地处理，保证了灌浆施工的顺利进行。

4）注入一定数量的浆液后逐渐提升注浆管，控制每孔注入的干料量不少于1.5t/m。

5）灌浆压力超过0.15mpa后再继续灌注1h，若每米孔深吃浆量连续3次小于0.1m3时即可停止该孔的灌浆施工。

6）水下封孔时将灌浆管在高出闸室底板面约5cm处截断灌浆管，然后在灌浆管上压填水下混凝土，在闸室底板面上形成一个直径约15cm的水下混凝土小山丘。

7）灌浆孔灌浆的次序和时间：按分序加密的原则分两序进行，即每间隙一个孔灌注一孔，一序孔全部完成后再灌二序孔，从而较好地保证各个灌浆孔里浆料的固结。

时间上要等上一灌浆孔浆料达到初凝了才能进行下一灌浆孔的施工。

3.3灌浆施工过程中的特殊问题及应对处理措施
1）试灌过程中出现有冒浆或封孔不严密的地方，须经过再次封孔加固后才能注入浆液。

2）在灌浆过程中，缝处有少量的浆液或气泡冒出时，一般采取棉纱或砂包封孔压实，并注入浓浆后可终止该孔位的施工。

4）各闸孔的最外侧灌浆孔位在开始施灌时，都存在不起压现象，此时要加大浆量或加长施灌时间后会起压。

3.4吸浆情况分析
大部分闸孔的灌浆孔位在钻穿砼底板时均出现明显的掉钻现象，脱空深度达0.3～1.3m。

从各孔的吸浆情况分析就可以发现脱空较为严重的孔位，一般注入的浆液较多，注入的浆液可以充填脱空位置的同时，并可向远处的空隙挤压充填封堵渗水通道，浆液析水固结后可生成厚实的防渗墙体。

在施灌闸室中间的两排灌浆孔时，通过灌入粘土水泥浆，在压力作用下，注入的浆体可以使生成的防渗墙体加深加厚，发挥防渗加固作用，彻底消除水闸渗水的工程隐患。

4灌浆效果评述
1）在灌浆施工过程中，根据施工的实际情况，采用有针对性的措施进行处理。

如空隙较大的孔位多注浆，直至达到控制压力为止。

由于这些孔位注入了足够的浆液，使水闸基础原有的空隙和渗水通道等部位得到有效的充填挤压，在浆液影响范围的土层得到密实，提高了其防渗、抗渗能力，使水闸基础得到补强与加固。

在施工过程中根据具体情况适当地扩大灌浆范围，合理地调整灌浆孔的位置，并增加外江一侧的水泥砂浆孔位，使灌入的浆液在水闸的基础齿墙范围内，有效地挤压充填脱空的孔隙与渗水薄弱部位，并在这些部位形成较厚的防渗墙。

2）在灌浆施工的后期，在闸室中间排的孔位选择有代表性的在原孔位进行钻孔抽芯检测，从芯样可见底板厚度的芯样水泥含量较多，砂浆固结密实，完整性较好，由此可知，本次灌浆施工灌入的浆体在底板以下的部位，对水闸基础薄弱部位得到了进一步的补强加固，达到预期目的，从钻孔抽取的芯样表明，灌浆孔选择的封孔方法与封孔材料能满足防渗要求，而且效果良好。

5结语与建议
通过竣工后在暴雨、洪水、台风等多种水灾害的考验和观察，证明该灌浆施工是成功的，技术是可行的，防渗效果好，施工简单，造价低廉，处理效率高。