汉班托塔港一期工程南围堰墙下帷幕灌浆施工

刘太维+周勇+王天祥

摘 要：斯里兰卡汉班托塔港一期工程南围堰地质条件复杂，岩石主要以片麻岩为主，岩体强度低且裂隙非常发育，施工中利用灵活的钻灌施工工艺、合理的施工参数、高效的成孔机具、先进的灌浆监控设备及良好的浆液指标等在施工质量和施工进度上获得了双赢。本文主要介绍施工中主要的施工方法和具有创新性的技术特点。

关键词：围堰 干施工 帷幕灌浆 孔口封闭 水泥浆液

1.工程概况

斯里兰卡汉班托塔港发展项目一期工程主要包括了3个10万吨级泊位（2个通用泊位及配套设施和1个油码头）、1个工作船泊位、进港航道、港池掉头区、防波堤、护岸、道路和堆场、房建、附属设施等。

围堰止水工程围堤总长约4212m，环绕在基坑周围，围堤结构采用砂土堤作为挡水结构，堰体覆盖层部分防渗结构采用塑性混凝土防渗墙。码头结构在围堰围闭的基坑内进行干施工。考虑到南围堰南邻印度洋，围堰内外水头差高达20m，所以南围堰的止水措施尤为关键（如图1）。

南围堰40cm厚塑性混凝土防渗墙墙下基岩风化强烈，裂隙发育。墙下基岩部分采用墙下帷幕灌浆的防渗形式进行处理，在防渗墙墙体上游侧布置灌浆孔，灌浆的施工轴线长度大约为537m，距墙体轴线1.25m。

2.工程地质

本区域基岩主要为沉积的花岗片麻岩，变晶斑状结构，呈片麻剪切状构造。强风化特性为坚硬土状，风化强烈；中风化岩石多见石英岩脉，强度较高。中、强风化岩石层状裂隙发育，漏失量较大。渗透系数达到10-3cm/s。

采用不同方法分别对南围堰渗流量进行计算，流量在渗流量：1.29m3/d.m～42.14 m3/d.m之间，南围堰长度537米，按此预计南围堰的渗水量每天约1600m3～5000m3。

3.工程施工

3.1总体方案

本帷幕灌浆型式为单排帷幕布置，孔间距为1.5m。施工采用墙下基岩微风化岩面以上部分帷幕灌浆的总体方案。覆盖层内钻孔采用76mm金刚钻钻进，墙下基岩部分采用风动潜孔锤进行施工；灌浆采取全孔段纯压式的施工工艺，浆液选用3个比级的水泥浆液。

3.2施工顺序

本着“围、挤、密”的灌浆施工原则，按照“分序施工，逐序加密”顺序安排施工。施工中分为三序孔进行，先施工Ⅰ序孔，再施工Ⅱ序孔，最后进行Ⅲ序孔的施工。先导孔在Ⅰ序孔中布置，每24m选定1个先导孔，优先安排取芯钻进施工。

灌浆孔的编号本着便于识别，方便施工的原则划分，如1号孔编号为C-1-I，C表示帷幕灌浆；1表示序号；I表示孔序，其他灌浆孔均以此方法进行编排。

在孔号的编排中，其中3n+1（n为自然数）为Ⅰ序孔；2n（n为正整数）为Ⅲ序孔；3n-1（为n为正整数）为Ⅱ序孔；先导孔编号为16n+1（n为自然数）。

3.3钻孔施工

3.3.1钻孔孔径及深度

灌浆基本孔的孔径为Φ60mm；先导孔及检查孔孔径为Φ76mm。

灌浆孔终孔深度的标准为进入微风化岩面下0.5米，各灌浆孔的设计终孔深度值根据先导孔确定的微风化岩面深度加0.5米进行“相似三角形内插法”计算求得。

3.3.2钻孔方法

覆盖层钻孔采用XY-2型地质钻机76mm金刚石清水钻进，墙下基岩部分采用地质钻机联合中风压空压机进行风动潜孔锤钻进，潜孔锤岩石钻孔功效高，相对于以往常规的钻进工艺能很大程度上加快施工的进度。孔位的测设布置中用红色油漆在导墙顶面标出每个灌浆孔的准确位置，钻孔中孔位偏差不得大于10cm。开钻前将钻机用水平尺找平垫稳，施工时尽量通过合理控制钻进参数，使用长钻具等措施保证孔斜率，以防止钻孔时偏移。为防止施工过程中在孔口回填土部分发生坍塌，施工中在孔口部位下入钢制孔口管，以确保整个施工过程中孔口的稳定。

3.3.3取芯孔施工

先导孔和检查孔钻孔施工采用76mm孔径取芯钻进，施工中采取“小压力、低转速、小流量、短回次”的合理钻进参数进行控制，以尽量保证岩芯采取率和完整率。

3.3.4岩芯整理

先导孔和检查孔取出岩芯后应按顺序摆放，及时对岩芯进行整理，统一编号，填牌装箱，防止散失和混装，做到标识明确，保管完好，同时由有经验的地质工程师进行岩芯描述，填写钻孔技术日志，描绘岩芯柱状图及评定岩石等级。

3.3.5钻孔冲洗和裂隙冲洗

孔段钻孔结束后，加大钻孔冲洗水的流量，同时上下提动钻杆，直至回水澄清方可，保证孔底淤积厚度不大于20cm。在灌浆前结合压水试验全孔进行一次裂隙冲洗。

3.3.6压水试验

先导孔及检查孔施工均采用“单点法”压水试验。压水压力值为该段灌浆压力值的80%，且不大于1.0Mpa；在设定压力下每5分钟对压入流量进行测量，连续四次流量读数中当最大值和最小值的差值小于0.1倍的最终值时，或最大值与最小值的差值小于1L/min时，本阶段试验即可结束，取最终值作为计算值。其成果以透水率表示（Lu），公式为：q=Q/PL。

式中：q为透水率，Lu；Q为流量值，L/min；P为对应的压水压力值，MPa；L为段次长度，m。其他常规灌浆孔在灌浆前进行简易压水，简易压水压力与单点法压水压力值相同，流量标准为：在该段规定的压力下，压水持续20min，每5min测读一次流量值，取最后的流量值作为其计算流量，透水率的计算公式与“单点法”相同。

3.4灌浆施工

3.4.1施工方法endprint

灌浆原采用自下而上分段卡塞纯压式的施工工艺，但因岩体横、纵向裂隙非常发育，液压塞在施工中卡不住塞或卡住塞后绕塞泛浆，导致施工中不可操作，不具备施工的可行性。后根据实际的地质条件和工艺的特点，将灌浆调整为全孔段纯压式的灌浆工艺，在孔口镶铸的钢管上焊制孔口封闭器，灌浆压力为1MPa。

3.4.2灌浆浆液

本试验段采用的浆液水灰比（质量比）为3：1、1：1、0.5：1三个比级，开灌水灰比采用3：1，灌浆中遵循由稀到浓的原则逐级变化。水泥：采用42.5级普通硅酸盐水泥，细度要求为通过80u m方孔筛的筛余量小于5%，且要求有较高的早期强度和较短的初凝、终凝时间。

水泥浆液采用高速搅拌机搅拌，纯水泥浆液的搅拌时间应大于30秒，但发现搅拌不匀时适当延长搅拌时间。在搅拌机和储浆桶之间的管道设置筛网过滤水泥浆。浆液搅拌结束后，直接送入灌浆泵储浆桶内，供灌浆施工使用。水泥浆储存时间不宜大于4小时。集中制浆站采用高速搅拌机拌制水灰比为0.5：1级浓浆，通过输浆泵、输浆管经中转站将浆液输送至灌浆工作面，施工机组根据所施工中需要的浆液比级自行调配。配置150L不同水灰比的浆液需加入的原浆量（水灰比0.5：1）和水量见表1。

3.4.3灌浆压力控制

基岩灌浆压力通常在帷幕孔顶段取（1.0～1.5）倍坝前静水头，在孔底段取（2.0 ～3.0）倍坝前静水头。考虑到坝前水头2 0 m（约0.2Mpa），覆盖层灌浆压力初步拟定为0.2Mpa～0.3Mpa（可根据注灰量情况调整），基岩帷幕灌浆压力不大于1.0Mpa，施工过程中根据注浆量情况进行调整。流量小的段次应尽快升至设计压力，流量大的孔段应分段逐渐升压进行灌浆。

3.4.4灌浆结束标准

在该段次灌浆规定的压力条件下，当注入率不大于1L/min时，继续灌注30min，灌浆即可结束。

3.4.5封孔

孔口部分使用水泥砂浆填满、抹平或直接用0.5：1水泥浓浆补填至孔口。

3.4.6灌浆过程控制

本工程灌浆作业采用GJ3000智能型灌浆数据采集与处理系统进行灌浆数据的采集处理和浆液的计量工作，所有灌浆记录的数据均由计算机采集、记录、计算、储存和打印。灌浆过程中对压力、流量参数进行全程监控，便于对灌浆过程的细化控制，同时灌浆数据准确客观。

3.4.7特殊情况处理

（1）灌浆过程中，发现冒浆、漏浆，应根据具体情况采用镶缝、表面封堵、浓浆、低压、限流、限量、间歇灌浆等方法进行处理。

（2）当灌浆段注入量大而难以结束时，可采用浓浆、低压、限流、间歇灌浆、限量、待凝等措施灵活运用处理。

4.质量检查

帷幕灌浆压水试验合格标准：各段合格率应为90%以上；不合格段的透水率不超过设计规定值的140%，且不集中，则灌浆质量认为合格。（要求渗透率小于5吕荣。1吕荣为10个大气压下每分种内每米长度上1升的吸水量。）

5.结论

汉班托塔港南围堰地质条件复杂，岩体裂隙发育，施工中灵活的钻灌施工工艺、合理的施工参数、高效的成孔机具、先进的灌浆监控设备，良好的浆液指标等诸多方面都是在今后的施工中值得学习和借鉴的。

（1）针对地层中片麻岩强度低，且裂隙非常发育的实际特点，通过试验段的施工及时将灌浆工艺调整为全孔段纯压式灌浆，从而进一步优化和确定适合于本工程实际特点的施工方法和施工参数。灌浆后检测渗透系数为10-5cm/s等级，为后续主体工程的顺利完成提供有利的施工和质量保障。

（2）在复杂的地质条件下，孔口封闭全孔段纯压式灌浆相对于其他的灌浆工艺更为安全可靠，特殊情况下处理的手段更为多样和灵活，事故发生率低，更易于满足工程质量和施工的要求。

（3）风动潜孔锤在基岩的钻孔方面发挥了很好的功效，其不同等级岩石良好的适应性和成孔的高效率值得在今后的施工中加以推广和使用。

（4）施工中应根据岩石裂隙的开度和发育情况，选择了3个合适的浆液水灰比，在保证浆液可灌性的同时，应尽量使用较少的浆液比级，避免灌浆过程中浆液的频繁变换，以增强施工的可操作性和实效性。endprint