锥探灌浆技术在淮河信阳段堤防加固工程中的应用

摘 要：本文结合工程实例，探讨锥探灌浆技术在淮河信阳段堤防加固工程中的应用，并总结应用过程中易出现的问题，提出处理方法，检查灌浆效果。实践表明，锥探灌浆技术能够有效减少堤防发生渗透、管涌、漏洞等险情，在堤防病害治理中能起到良好的加固作用。

关键词：锥探灌浆;堤防加固工程;防渗;白蚁防治

中图分类号：TV871文献标识码：A文章编号：1003-5168（2020）13-0070-03

Application of Cone Grouting Technique in the Embankment

Reinforcement Project of Xinyang Section of Huaihe River

LIU Ziyang

（Power China Hubei Electric Engineering Co.， Ltd.，Wuhan Hubei 430040）

Abstract： This paper discussed the application of cone grouting technology in the embankment reinforcement project of Xinyang section of Huaihe River， summarized the problems in the application process， put forward the treatment method， checked the grouting effect. The practice shows that the cone grouting technology can effectively reduce the seepage， piping， loopholes and other dangerous situations of the dike， and can play a good role in strengthening the dike.

Keywords： cone grouting;embankment reinforcement project;seepage control;termite control

锥探灌浆是利用锥孔机或钻孔机打孔，把按比例拌制好的黏土泥浆，由泥浆泵加压后，注入坝体中的土石颗粒间、岩缝中，并与堤体内部土体充分固结，从而达到加固、防止渗漏的目的[1]。同时，在灌浆过程中加入灭治白蚁的药物，对堤身防治白蚁起到了一定作用。此项技术投资少、施工速度快、效果好，主要用于土坝、河流堤防加固，能有效减少土坝、堤防渗漏、管涌等险情，是堤防工程隐患处理的一项重要技术措施。

1 工程概况

淮河发源于河南省桐柏县桐柏山太白顶，流经信阳、正阳、罗山、息县、淮滨、固始等市县，在固始县三河尖以东的陈村流入安徽省。运行期受多次大洪水的侵袭，淮河干流堤防出现多处险情，并不断加剧，部分堤段堤顶及堤坡坑洼不平，堤身及堤基渗漏严重，堤脚坑塘连片，存在许多安全隐患，亟待对淮河干流一般堤防进行整修加固。

淮河干流信阳段分段设计流量为：息县～王家坝段按7 000 m3/s，王家坝～史河口段为7 400 m3/s，河道防洪标准接近10年一遇;相应主要控制点设计防洪水位为：王家坝29.20 m，淮滨32.50 m，淮凤集36.92 m。

2 锥探灌浆技术在堤防加固工程中的应用

2.1 主要材料

该工法用到的主要材料为黏土，制浆黏土料颗粒组成和浆液物理力学性能必须满足如表1和表2所示的要求。

2.2 主要设备

为保证施工进度及质量，研究者结合现场施工实际，在施工中拟投入如表3所示的施工机具。

2.3 工艺流程

工程施工的主要流程为测量放线、锥探机就位找平、造孔至设定深度、泥浆制备、灌浆、检查灌浆量、封孔，具体如图1所示。

2.4 灌浆孔布置

锥孔前先根据堤身与堤基的地质结构、堤防存在问题的性质及严重程度，依照设计图纸的要求布设灌浆堤段的范围，确定各堤段的灌浆孔深，造孔深度应超过隐患部位1.0～2.0 m，注浆孔径为30～50 mm，灌浆的排距和间距（取决于堤段重要程度、隐患性质、灌浆压力等因素）以设计图纸为准（一般都采用密锥灌浆的形式，其排距为1 m，每排孔距为2 m，相邻两排锥孔呈梅花形排列，即第二排的孔位应在第一排两孔中间的相对位置上）。为方便施工，灌浆孔均布置在堤顶，从临河侧堤肩开始布孔。在堤身灌浆施工过程中，可通过堤身吸浆量的大小适当调整孔距和排距，对吸浆量特别大的堤段，还应在临河侧加钻一排灌浆孔，以便堤身灌浆充分。遇到穿堤建筑物时，将位于建筑物上的灌浆孔移至建筑物两旁加密，沿堤防方向依次布孔。灌浆孔布置如图2所示。

2.5 锥孔

将锥孔机定位后，锥杆由挤压轮夹紧，转动挤压轮将锥杆压入堤内。当土质松软时，可用快速进锥;当土质坚硬、挤压轮打滑时，可通过调整弹簧组增加挤压力，改为慢速进锥。如锥头遇到石块等硬物时，安全离合器便发出“咔咔”响声，操作人员便停止进锥，采用锥孔机自带夯击装置继续进锥，锥杆进深由指针显示，控制孔倾斜度不大于2%，到达计划深度后，便改换挤压轮转动方向，将锥杆提起，移至下一孔位。

2.6 制浆

将符合要求的土料加水后用机械高速搅拌成泥浆，然后通過旋转筛和滤网去除杂质。为保证其有足够的抗渗性能，黏土泥浆应具有较好的稳定性与流动性，体缩要小，排水要快。根据堤防防治白蚁的要求，在制备好的泥浆中加入1.20%氰戊菊酯：比例1∶150。

2.7 灌浆

2.7.1 灌浆顺序。灌浆顺序为先灌靠迎水侧排孔，再灌下游侧排孔。

2.7.2 灌浆方式。应采用充填式灌浆方式，根据《土坝灌浆技术规范》（SL 564—2014）[2]的要求，确定灌浆的技术参数：孔口压力应不小于4.9×104 Pa，在施工时需要做灌浆试验，以确定灌浆压力。

2.7.3 灌浆中注意的问题。①灌浆开始后先用稀浆，经过3～5 min后再加大泥浆稠度。若孔口压力下降和注浆管出现负压，应加大浆液稠度，浆液的容重按承包人灌浆试验和批准的技术要求控制。

②锥孔应当成孔，当天灌，防止孔眼搁置时间长，孔隙堵塞，影响灌浆效果。在灌浆中，由下至上，下套管分别灌注，段长可为5～10 m，应先对第一序孔轮灌，采用“少灌多复”的方法，每孔灌浆时，必须一次连续灌满。待第一序孔灌浆结束后，再进行第二序孔。

③每次最大灌浆量及每孔灌浆次数按承包人现场灌浆试验确定的技术指标控制，一般每孔灌浆次数为5～10次。

④在灌浆过程中，如遇单孔吃浆量过大，承包人须采取“少灌多复”的处理办法直至灌浆饱满，不得留下隐患，具体处理方案报监理人审批。

⑤灌浆过程中，要做好灌浆记录，并绘制图表。

2.8 灌浆压力和灌浆量观测

2.8.1 灌浆压力观测。在注浆管上端安装压力表，压力表精度为0.1 kg/cm2。在灌浆过程中，应及时观测压力变化，并及时记录瞬时最大压力，对照大堤位移，合理控制灌浆压力。

2.8.2 灌浆量观测。灌浆量一般采用泥浆流量控制，每孔每次灌浆量及总灌量均应在0.3～0.5 m3/m范围内，每次灌浆时不得超过设计允许值，以便控制灌浆压力。

2.8.3 冒浆观测。灌浆期间，要有专人经常巡視堤顶、堤坡，若发现冒浆现象，应及时处理，同时应记录和描述冒浆现象，并绘制在剖面图上。

2.9 浆结束标准及封孔

第一，当浆液升至孔口，经连续复灌3次不再吃浆时，即可终止灌浆;第二，当每孔灌完后，待孔周围泥浆不再流动时，将孔内浆液取出，扫孔到底，用直径20～30 mm、含水量适中的黏土球分层回填捣实。

3 灌浆问题的处理

灌浆施工时要随时观察灌浆量情况，检查附近钻孔、堤表及堤防根部情况，发现问题及时进行处理。

第一，串浆。灌浆孔和串浆孔之间堤面无裂缝或裂缝较小时，可用木塞塞住串浆孔继续。

第二，冒浆、溢浆。初始灌浆时，若发现堤身表面冒浆、溢浆，可采取降低灌浆压力的方法处理，也可暂停灌浆，泥浆沉落后再继续灌注;注浆孔冒浆时，可用清水或稀浆冲孔后再灌浆。

第三，堤表土塌陷、隆起。发现堤表土塌陷时，应开挖查明原因，并对表面回填夯实，对深部采用浓浆灌注，已形成塌坑的，可用黏性土分层夯实回填。堤表隆起时，应仔细分析隆起原因，检查泥浆浓度、压力是否正常，若未发现堤身有较大裂缝或土体滑动面产生，可采用减少灌浆压力、时灌时停的方法处理。对于隆起面积较大、问题严重的堤段，应及时通知监理工程师，必要时应进行彻底翻筑。

第四，裂缝。对于纵向裂缝，如缝宽≤10 mm，且缝口无相对沉陷的，可采取夯实裂缝、自重注浓浆、“少灌多复”的方法处理，注浆时应对堤身位移进行观测，发现异常位移时，应停灌，并隔日复灌;缝口较宽，有相对沉陷，可能局部土体有滑动面产生，应全面检查，若发现滑动面，必须进行部分翻筑。对横向裂缝，可对裂缝进行部分翻筑，将裂缝全面封闭，然后在缝口布置灌浆孔进行自重灌浆处理。

4 灌浆加固成果检验与评价

4.1 渗透试验分析

堤防渗透系数检测计算公式为[3]：

式中：[k]为试验岩土层的渗透系数，cm/s;[q]为注水流量，L/min;[h]为试验水头，cm;[r]为钻孔内半径，cm;[l]为试验段长度。

工程从总的灌浆量和单位灌入量数据分析，受灌堤防段空隙率均有较大幅度降低，堤防险情和病害明显改善，堤防灌浆工程施工结束15 d后，以及工程完工1年后进行透水渗透试验，试验结果均在[n×10-6（n=1～9）]范围内，部分检测结果见表4。

从表4可知，灌浆处理后堤防土体渗透系数均小于灌浆前，工程完工1年后堤防土体渗透系数无明显变化，与堤防土体灌浆前相比渗透系数明显变小

4.2 灌浆效果评价

从灌浆成果检验分析可知，锥探灌浆施工范围内的堤防土体空隙得到了有效填充、挤密和置换，堤防土体的防渗性能有所改善。1年后堤防复查未发现白蚁情况，堤防存在的险情问题得到了有效解决，达到了堤防防渗加固的要求。同时，施工机械化程度高，施工方便，符合职业健康和安全环保要求，达到了相关主管单位的堤防加固目的。

5 结语

本次堤防加固工程取得的工程实践经验表明，锥探灌浆技术能明显降低堤身渗透系数，使堤防渗透、管涌、漏洞等险情基本消除，在灌浆时加入白蚁防治药物，能够有效消除白蚁对堤身的危害，对我国河道堤防加固及病害防治具有重要意义。

参考文献：

[1]中华人民共和国水利部.水利水电工程注水试验规程：SL 345—2007[S].北京：中国标准出版社，2007.

[2]中华人民共和国水利部.土坝灌浆技术规范：SL 564—2014[S].北京：中国水利水电出版社，2014.

[3]李静磊.锥探灌浆技术在某堤防加固工程中的应用[J].技术与市场，2014（1）：66-68.

收稿日期：2020-04-07

作者简介：刘紫阳（1986—），男，硕士，中级工程师，研究方向：结构设计和工程项目施工管理。