浅议可控挤入复合膏浆灌浆技术在砂砾石层防渗施工中的应用

熊小林

（湖南宏禹工程集团有限公司，湖南 长沙 410117）

友谊河是汨罗江的一级支流，发源于汨罗市西南部丘陵地区，流经杨树坝、鲁师坝、罗城桥穿过汨罗市区后至友谊河口汇入汨罗江，河流全长19.2 km，平均坡降2.21‰，控制流域面积59 km2。其中鲁师坝至汨罗江出口段为人工改道开挖河道，长3.9 km，主河槽宽约20 m，南北贯穿汨罗市城区。友谊河堤防防渗加固处理施工段即位于该段右岸，均为已建堤防，堤段桩号K0+000～K3+450 m，长度3.45 km。要求对砂砾石层及堤身局部含建筑垃圾部位进行防渗处理，要求帷幕形成后渗透系数不大于10-5cm/s。

工程区地层自上而下依次为人工填土、淤泥质粘土、粉质粘土、砂、圆砾、残积土、泥质粉砂岩，本工程防渗加固需处理的对象为砂砾层。根据工程勘察报告，区内砂层厚1.5～8.9 m，充填砾和粘性土，湿，饱和，稍密～中密状，渗透系数K=（8.73×103～9.26×10-3）cm/s，为中等透水性；
圆砾层粒径一般2～40 mm，多呈亚圆形，级配较好，中密状，厚0.9～8.5m，渗透系数K=（6.57×10-2～4.73×10-3）cm/s，为中等透水～强透水性。

3.1 防渗帷幕设计

根据工程区地质勘察复核勘探孔揭露的地层情况，以砂层为主的堤段拟布置单排孔，以砂砾石层为主的堤段拟布置双排孔，灌浆轴线以堤顶中心线为准。其中，单排孔孔距1.0 m；
双排孔排距1.0 m、孔距2.0 m和2.5 m，梅花形布置；
局部堤身建筑垃圾填筑段，根据地层情况加密灌浆孔。帷幕幕底以进入基岩0.5 m进行控制，幕顶以中粗砂层（圆砾）顶部进入粉质粘土1.0 m进行控制，局部堤身建筑垃圾填筑段防渗顶部应以相应部位正常蓄水位以上0.5 m进行控制。

3.2 施工工艺及参数

施工工艺总体为：采用可控挤入复合膏浆灌浆技术，浆体封闭、自下而上分段灌注粘土水泥膏浆[2]。帷幕灌浆总体按照分排、分序加密的原则进行施工：双排孔施工段，先施工堤外侧排再施工堤内侧排；
单排分两序施工，先施工Ⅰ序孔，再施工Ⅱ序孔。见表1和表2。

表1 浆材配比表

表2 灌浆压力与注入量控制推荐值

结束标准：达到以下条件之一，可结束本段进行下一段灌浆：

1）同时满足表中对应深度的最大设计压力以及最小注入量要求，可结束本段灌浆；

2）同时达到表中对应深度的最大注入量以及最小设计压力要求，可结束本段灌浆；

3）对于吸浆量较大的灌浆段，达到拟定最大注入量但压力仍无法达到设计压力下限值时，继续灌注至设计最大注入量的1.5倍后，可结束本段灌浆[3]。

3.3 特殊情况处理

1）地面冒浆处理。在灌浆过程中，如果灌浆孔周边或周边孔及地面出现冒浆现象，则待凝一定时间后再继续灌浆，本项目最佳待凝时间为10～20 min。复灌时的灌浆压力一般以最小压力标准控制，待冒浆现象不再发生后，即恢复正常灌浆工艺流程[3]。

2）地面抬动处理。因防护堤堤顶较窄，在灌浆过程中较高的灌浆压力作用下，可能使堤内侧混凝土面板开裂，影响防渗功能。在保证施工质量的前提下，堤顶5m灌浆段应适当减小压力，Ⅰ序孔控制在（0.5～1.2）MPa，Ⅱ序孔控制在（0.7～1.5）MPa[4]。

●覆盖层抬动处理：如在灌浆过程中监测到周边覆盖层发生轻微抬动，但尚未出现冒浆现象时，应立即采取减少灌注流量，降低灌浆压力等措施进行控制灌浆[3]。

●地面抬动开裂处理：如在灌浆过程中监测到堤坡或灌浆平台出现开裂，但裂缝尚未冒浆时，应立即待凝20～30 min后再继续灌浆20 min，如裂缝程度不再发生变化，则恢复正常工艺参数灌浆。灌浆结束后，采用灌浆的膏浆浆液将裂缝回填密实[4]。

表3 灌浆成果统计表

1）友谊河堤防防渗加固处理工程共施工钻孔3 443个，总进尺51 944.5 m，其中土层钻孔30 533.5 m，砂砾石层钻孔21 410.95 m，帷幕灌浆总深度24 853.4 m，累计注入水泥7588.41t。通过对灌浆成果统计分析，帷幕灌浆单位注灰量Ⅰ序孔为293.64～369.84 kg/m，Ⅱ序孔为230.58～293.27 kg/m，工程总单位注浆量305.3kg/m。根据工程经验，说明施工区砂砾石地层可灌性良好。

2）各单元帷幕灌浆量随着孔序及排序的加密，呈现出明显的第一排Ⅰ序孔单耗＞第一排Ⅱ序孔单耗＞第二排Ⅰ序孔单耗＞第二排Ⅱ序孔单耗，平均单耗随序减少的一般灌浆规律，说明帷幕灌浆对砂砾石地层中的渗透空隙达到了良好的充填效果。

3）防渗帷幕施工完成后，由第三方单位施工检查孔99个，注水试验检查共计172段，均满足K≤10-5cm/s的设计防渗标准，说明工程施工方法选择适宜，工艺参数设计合理，取得了良好的防渗加固施工效果。

在较深厚的砂砾石地层中，选用可控挤入复合膏浆防渗灌浆工艺，结合工程区砂砾石地层的渗透特点，调整优化得到适宜的施工参数，施工时严控每道工序，严格规范施工，能够形成效果良好的防渗帷幕。