中交二航局第一工程有限公司 湖北武汉 430012
摘要：本文通过富春江船闸扩建改造工程的工程实例，主要介绍了船闸地基处理在破碎岩基条件下的固结灌浆，以及具有防渗要求的帷幕灌浆施工应用。
关键词：地基处理；破碎；固结灌浆；帷幕灌浆
1、工程概述
富春江船闸扩建改造工程区域内地质条件复杂，岩石破碎、多裂隙，岩石主要以凝灰岩为主，局部夹凝灰质砂岩、粉砂质泥岩。主要采取了以下地基处理措施：
（1）对于闸室与下闸首交接部位的F3断层，对基础下部采用槽挖方式清除断层上部破碎带（清除厚度约3.1m），然后对其下部采取固结灌浆，浆液采用水泥浆。对于下闸首，基础下部附近断层破碎带处理方式与闸室段相同。
（2）岩体透水性属中等透水，因此对于船闸底板四周采取帷幕灌浆防渗措施。
2、固结灌浆和帷幕灌浆施工
我们先在下闸首右边墩进行了固结灌浆试验，在下闸首左边墩进行了帷幕灌浆试验。通过灌浆试验：（1）取得合宜的灌浆材料、最优的配合比，灌浆压力、灌浆段长度、浆液变换和结束标准，（2）在初步拟定的设计基础上，以试验段所得的成果作为基础灌浆，并作为设计施工的主要参考资料。
2.1施工布置及施工要求
下闸首及15#~20#闸室区域根据现场基槽开挖出露的岩面情况，进行固结灌浆；具体布置如下：
2.2施工工艺和方法
防渗帷幕、补充帷幕均采用地质钻机成孔，而固结孔及帷幕孔则采用潜孔钻成孔，帷幕主要采用自上而下分段钻灌法，均进行了24h的待凝，固结孔对于孔深6m左右的浅孔固结采用全孔一次灌浆法，对于深度在6-13m的中深孔，采用自上而下分段灌浆。固结灌浆及帷幕灌浆均采取Ⅲ序进行，使用纯水泥浆孔内循环法灌注，其主要工艺流程如下：
孔位放样→钻机对中固定→分序、分段钻孔→钻孔冲洗→测量孔深→裂隙冲洗、简易压水→灌浆，达到设计要求及规范标准→封孔
2.2.1钻孔工作
（1）孔深：固结灌浆满足设计孔深，帷幕灌浆以深入ω=0.05等值线下3m和灌浆孔底标高为控制标准，若超过灌浆孔底标高，采用悬挂帷幕。
（2）钻孔自上而下分段钻灌进行。采取措施控制孔斜，及时纠偏。
（3）孔距：防渗帷幕孔距2m，围绕船闸四周底板周边单排布置，补充帷幕加密孔孔距为1m；固结灌浆孔距和排距均为4m，局部为3m。
（4）孔序：固结钻灌施工分Ⅱ序排Ⅲ序孔，帷幕分Ⅲ序进行，按Ⅰ序→Ⅱ序→Ⅲ序→检查孔的顺序进行，且按先固结后帷幕的次序钻灌。
2.2.2冲洗及压水试验
冲洗分钻孔冲洗和裂隙冲洗，先钻孔冲洗后裂隙冲洗。
钻孔冲洗：灌浆孔钻进结束后，进行钻孔冲洗，孔底沉积厚度不大于20cm；用深达孔底的导管通入大流量水使水流由孔底往上从孔口返出，直至回水变清为止，或不大于20min。
裂隙冲洗：下阻浆塞，安装孔内循环装置，由进水管内用80%相应孔段灌浆压力水压入，当回水管内的回水澄清时结束。
压水试验：均采用单点法简易压水试验法。固结灌浆孔在各序孔中选取不少于5%的灌浆孔在灌浆前进行简易压水实验，压力值可为灌浆压力的80%，并不大于1MPa时，帷幕灌浆孔全部进行压水试验。
2.2.3灌浆施工
（1）材料：灌浆采用普通水泥浆液灌注。水泥采用建德红狮牌P?O42.5水泥。
（2）水灰比：防渗帷幕以5：1开灌，遵循由稀到浓从5：1、3：1、2：1、1：1、0.8：1到0.5：1的原则变换；固结灌浆以2：1开灌，从2：1、1：1、0.8：1到0.5：1四个比级变换。
（3）压力：帷幕孔第一段（接触段）在岩石中的长度不得大于2m，灌浆压力取0.5MPa，灌浆塞于岩面以上0.2-0.3m，砼与基岩接触段一般应待凝，先导孔可不待凝。接触段以下灌浆塞于该灌浆段顶以上0.5m处，防止漏灌，各灌浆段结束后一般可不待凝，但在灌前涌水、灌后返浆或遇其它地质条件复杂情况，则宜待凝，为避免抬动，灌浆压力为接触段以下按每米0.05MPa递增，灌浆段长度取为5-6m，直至压水试验吸水量小于5Lu。最后将全孔做一次复灌。每段的灌浆过程中尽快达到设计压力。灌浆结束标准为灌浆孔各段在设计压力下，注入率不大于1L/min时，延续灌注时间60min，灌浆即可结束。固结灌浆根据设计要求孔深入岩大于6m以上采用分段灌浆法，灌浆压力值为首段在0.2-0.4MPa，第二段在0.5-0.7 MPa，混凝土盖板面抬动限为0.2mm。灌浆在不产生抬动的条件下尽快达到设计压力。串通孔灌浆或并联灌浆时，分别控制灌浆压力。为防止产生抬动变形，灌浆过程中严格控制灌浆压力，抬动变形不超过200μm。
（4）封孔：各孔全孔灌浆结束后即进行封孔，封孔采用0.5：1的水灰比，采用全孔灌浆法封孔，压力与终孔段的灌浆压力一致，确保浓浆返出孔口。灌后24小时检查孔口浆液饱满度，若孔口处浆液不饱满则采用0.5：1的浓浆进行人工补注封孔、抹平。
2.3特殊情况处理
2.3.1冒浆处理
a、低压灌浆。降低灌浆压力，同时使用0.5：1的浓浆，待将漏浆出路堵塞处理后，再逐步提高灌浆的压力，将浆液变稀，按正常规定继续进行灌浆。
b、间歇灌浆：灌注一定量的浓浆后，或是当发现冒浆处出现浓浆时，即行停灌，间歇十几分钟再行灌浆，停停灌灌，直至冒浆停止，压力达到规定值后，再依照原定规程，正常进行灌浆。
当灌浆前进行压水冲洗时，若发现基础岩石表面有大量冒水的情况，先将冒水地点处理好后再进行灌浆。
2.3.2灌浆串孔的处理
本工程对于串孔现象处理采取两种方法：① 串通孔具备灌浆条件时，且其串通孔漏水量相近，采用并联灌注，一泵一孔同时进行灌浆，分别控制灌浆压力，防止基岩抬动，同时并联孔数不宜超过2个。② 串通孔不具备灌浆条件时，将串通孔用圆木缠绕土工布进行阻塞封闭，对灌浆孔继续进行灌浆，灌浆结束后立即将串通孔内的阻塞器取出，并进行扫孔、冲洗，而后继续钻孔灌浆，串通孔灌浆结束后，待凝24h，方可进行下一段的钻灌作业。
2.3.3涌水处理
在下闸首和断层区域灌浆时出现孔口和相邻孔涌水现象，对此采取措施为缩短灌浆段长，对涌水段单独进行灌浆处理，相应提高灌浆压力，灌浆结束后进行屏浆处理、屏浆时间不少于1h。
2.3.4灌浆压力低的处理
固结灌浆过程中，浆液从旁边岩石面中流走或从砼结构缝之间流出，使得灌浆压力达不到设计压力，采取堵缝、堵孔方案处理以及间歇灌注法，改用浓浆0.5：1进行灌注，12小时后再扫孔再灌注，直到满足设计灌浆压力要求。
2.4.大漏量孔段的处理
F3断层区域及其局部区域时出现漏浆量大的现象，为此在浆液流出的地段进行封堵并引流，在水泥浆中添加水玻璃或速凝剂继续灌注，灌浆时采用低压、浓浆、间歇灌浆法灌注，该段经处理后待凝24h，再重新扫孔、补灌，渗水情况明显得到改善。
3、质量检查及成果分析
固结灌浆质量检查在灌浆结束后3d进行，按总孔数的5%布置，压水试验检查孔的孔段合格率应在85%以上，不合格孔段的透水率不超过设计值的150%（设计值为5Lu，则不应超过7.5Lu），且不集中，即可认为合格。检查孔的单位注入量小于25kg/m时，固结灌浆认为是合格。灌浆前和灌浆后在同一地点做弹性模量或弹性波速试验，根据其灌浆后的增高情况来评断灌浆效果。岩石经过固结灌浆后，弹性波速（指纵波速度，下同）达到3500m/s以上，认为合格。帷幕灌浆在灌浆结束14d后进行，按总孔数的10%布设，通过检查孔压水试验q≤0.5Lu，其检查标准符合《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》（Dl/T 5148-2012）规定的标准，即为合格。
经过整理汇总，整个船闸的灌浆随着孔距加密，孔序推移，其透水率及单耗呈明显的下降趋势（见下表），说明前序孔的的灌浆已对基础起到了明显的充填和胶结效果。
4、结语
（1）船闸岩体靠上游侧和右侧透水微弱。在断层、宽大张性裂隙、岩基接触面透水性中等～较严重，为船闸主要渗透通道，是防渗的重点；帷幕灌浆质量好坏主要取决于断层、裂隙的灌封程度。对于微细裂隙，其不扩张，裂隙细小且短，可灌性差。
（2）在灌浆过程中，按注入量逐级升压，在盖重较厚的情况下在不产生有害抬动的情况下适当升高灌浆压力，提高了灌浆效果，保证了工程质量。
（3）基于船闸岩体微细裂隙发育，如采用改性细水泥，可提高微细裂隙的可灌性，更加有利于施工和质量控制。
参考文献：
[1]《DL&T5148-2012水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》
[2]《富春江船闸扩建改造工程船闸主体地基处理施工图设计》
[3]《富春江船闸扩建改造工程船闸主体地基处理施工图变更设计》
论文作者:石凯,王鹏
论文发表刊物:《基层建设》2015年4期供稿
论文发表时间:2015/9/17
标签：帷幕论文; 压力论文; 船闸论文; 裂隙论文; 浆液论文; 钻孔论文; 富春江论文; 《基层建设》2015年4期供稿论文;