1、劈裂灌浆技术在滹沱河北大堤整治工程中的应用（孙建华 1 张东明 2）摘 要 ： 通 过 循 环 式 劈 裂 灌 浆 ， 滹 沱 河 北 大 堤 的 裂 缝 、 洞 穴 等 隐 患 被 充 填 密 实 ， 劈 裂 缝 周 围的 土 体 被 浆 液 压 密 ， 其 与 沿 轴 线 方 向 发 生 的 衔 接 劈 裂 缝 所 形 成 的 浆 脉 共 同 作 用 ， 达 到 防 渗 目 的 。该 文 阐 述 了 滹 沱 河 北 大 堤 循 环 式 劈 裂 灌 浆 工 程 的 施 工 过 程 及 其 工 艺 。关 键 词 ： 滹 沱 河 北 大 堤 ； 劈 裂 灌 浆 ； 浆 脉 ； 应 用中 图 分
2、类 号 ： TV543 文 献 标 识 码 ： B 文 章 编 号 ： 1672 1683（ 2003） 02 0044 021 工 程 概 况滹 沱 河 北 大 堤 自 无 极 县 东 罗 尚 闸 ， 至 献 县 枢 纽 ， 全 长 101.123 km， 是 天 津 市 、 华 北 油田 及 滹 沱 河 至 大 清 河 之 间 众 多 城 镇 的 重 要 防 洪 屏 障 。 为 省 等 一 级 堤 防 ， 堤 身 土 料 来 源 于大 堤 两 侧 ， 主 要 为 黏 土 、 壤 土 及 砂 壤 土 ， 分 层 混 合 填 筑 ， 土 质 不 均 匀 ， 质 量 差 异 较 大 ， 碾 压
3、不实 ， 存 在 松 散 夹 层 和 空 洞 、 裂 隙 。 堤 段 干 容 重 最 大 为 17.6 kN/m3， 最 小 仅 11.6 kN/m3，全 堤 统 计 合 格 率 （ 干 容 重 大 于 15 kN/m3） 为 27 ， 平 均 干 容 重 为 14.4 kN/m3。 “968”洪 水 以 来 ， 堤 身 多 处 出 现 塌 陷 、 管 涌 、 贯 通 裂 缝 等 重 大 险 情 。 鉴 于 滹 沱 河 北大 堤 在 河 北 省 防 洪 渡 汛 中 的 重 要 地 位 ， 1998 年 以 来 ， 连 续 对 其 进 行 了 劈 裂 灌 浆 、 垂 直 铺 塑 、混 凝 土 护
4、 坡 等 一 系 列 的 综 合 整 治 。北 大 堤 循 环 式 劈 裂 灌 浆 工 程 位 于 深 泽 县 境 内 ， 施 工 日 期 为 2000 年 3 月 10 日 2000年 5 月 30 日 。 灌 浆 段 桩 号 为 10 300 16 700、 19 074 20 300， 其 中13 000 13 826、 14 850 15 150 为 双 排 孔 ， 梅 花 型 布 置 ， 其 余 段 为 单 排 孔 。 孔 位 布 置于 堤 顶 迎 水 侧 ， 双 排 孔 距 堤 肩 1.0 m， 单 排 孔 距 堤 肩 2.0 m， 孔 深 5.5 m， 孔 距 3.0 m。2 劈
5、 裂 灌 浆 原 理劈 裂 灌 浆 利 用 最 小 主 应 力 面 和 堤 轴 线 方 向 一 致 的 规 律 ， 根 据 土 体 水 力 劈 裂 的 原 理 ， 顺 堤 向布 孔 ， 在 灌 浆 压 力 下 以 适 宜 的 泥 浆 液 为 能 量 载 体 ， 有 控 制 地 劈 裂 堤 身 ， 将 与 浆 脉 连 通 的 所 有 裂缝 、 空 洞 、 空 隙 等 隐 患 用 泥 浆 充 填 密 实 ， 同 时 浆 压 将 筑 堤 土 压 密 ， 最 终 在 堤 内 顺 堤 向 形 成 密 实 、垂 直 、 连 续 、 有 一 定 厚 度 的 浆 液 防 渗 固 结 体 ， 从 而 达 到 防
6、 渗 加 固 的 目 的 。3 灌 浆 主 要 设 备设 备 选 用 山 东 泰 安 产 WJ100 型 卧 式 灌 浆 机 ， 该 机 集 搅 拌 、 过 滤 、 储 浆 、 输 浆 功 能 为 一 体 ，可 以 连 续 搅 浆 和 输 浆 ， 移 动 方 便 灵 活 。 输 浆 用 80/10 型 泥 浆 泵 ， 功 率 4 kW， 最 大 工 作 压 力1.0 MPa， 输 浆 量 0.08 m3/min， 水 平 输 送 距 离 60 80 m。 动 力 配 备 为 12 kW 柴 油 发 电 机 。4 灌 浆 土 料设 计 要 求 ： 土 料 就 近 取 材 ， 主 要 为 黏 性
7、土 ， 在 没 有 黏 性 土 时 ， 可 选 用 粉 质 壤 土 （ 黏 粒 含 量 12 ， 粉 粒 含 量 约 75 ， 砂 粒 含 量 13 ） 。 施 工 时 选 用 土 场 的 采 样 试 验 结 果 (表 1)。由 表 1 可 以 看 出 ， 三 个 料 场 的 黏 粒 含 量 为 21.2 25.6 ， 粉 粒 含 量65.5 66.3 ， 砂 粒 含 量 11.3 12.5 ， 土 料 均 为 壤 土 ， 符 合 设 计 要 求 。5 灌 浆 施 工（ 1） 施 工 准 备 。 由 于 灌 浆 需 要 24 小 时 不 间 断 施 工 ， 为 保 证 工 程 进 度 与 质
8、量 ， 施 工 前 必须 做 好 施 工 准 备 ， 首 先 ， 灌 浆 机 、 发 动 机 应 进 行 全 面 检 修 ， 保 证 机 械 设 备 正 常 运 行 。 第 二 ， 选择 符 合 要 求 的 土 料 场 ， 由 于 灌 浆 孔 吃 浆 量 的 不 确 定 性 ， 所 选 择 的 料 场 土 料 必 须 充 足 。 第 三 ， 选好 水 源 及 送 水 车 辆 。（ 2） 场 地 布 置 。 施 工 现 场 主 要 布 置 在 北 大 堤 堤 顶 上 ， 根 据 灌 浆 泵 的 输 送 能 力 及 施 工 中 的具 体 情 况 ， 土 料 每 100 m 一 堆 ， 每 堆 大
9、约 20 m3。 搅 拌 机 、 发 电 机 等 布 置 在 背 水 坡 侧 。（ 3） 钻 孔 。 钻 孔 之 前 ， 先 根 据 设 计 要 求 布 好 孔 位 ， 采 用 洛 阳 铲 打 孔 ， 造 孔 应 保 证 垂 直 ，倾 斜 度 不 大 于 2 。（ 4） 护 壁 管 安 放 。 护 壁 管 的 作 用 是 使 堤 顶 不 致 过 早 劈 裂 ， 保 证 灌 浆 效 果 。 护 壁 管 为DN 100 的 无 缝 钢 管 ， 长 5 m。 下 管 方 法 ： 悬 吊 起 护 壁 管 放 入 孔 内 ， 上 管 口 在 离 地 1.0 m 时用 布 缠 绕 护 壁 管 ， 徐 徐
10、落 下 ； 在 离 地 0.3 m 时 ， 再 用 布 条 二 次 封 堵 孔 口 并 填 土 夯 实 ， 防 止 浆液 从 孔 口 冒 浆 。 上 述 封 孔 方 法 在 施 工 中 效 果 较 好 。（ 5） 灌 浆 。 采 用 不 分 序 依 次 向 前 推 进 的 循 环 式 劈 裂 灌 浆 法 。 所 谓 劈 裂 式 ， 即 在 套 管 顶 部加 回 浆 管 ， 当 孔 口 压 力 过 高 时 ， 从 回 浆 管 回 浆 ， 以 加 快 浆 液 的 流 动 性 ， 减 少 和 避 免 固 形 物 在 灌浆 管 中 沉 淀 。 灌 浆 流 程 （ 图 1） 。浆 液 由 泥 浆 泵 通
11、 过 注 浆 管 压 入 孔 内 ， 排 气 完 毕 后 ， 关 闭 阀 门 ， 向 孔 内 注 浆 直 至 大 堤 劈 裂 冒浆 。 注 浆 装 置 如 图 2 所 示 。第 一 ， 泥 浆 比 重 的 控 制 。 制 浆 采 用 机 械 拌 制 ， 水 与 干 土 重 量 比 为 1 1 1 1.6。 灌浆 过 程 中 根 据 吃 浆 量 的 大 小 变 化 ， 调 节 泥 浆 比 重 ， 吃 浆 量 大 时 浓 些 ， 反 之 稀 些 。 每 孔 初 灌 时 ，为 打 开 浆 路 ， 采 用 比 重 为 1.53 1.55 g/cm3 的 稀 泥 浆 ， 随 后 逐 渐 增 大 泥 浆
12、稠 度 ， 一 般 控制 在 1.64 1.66 g/cm3 之 间 ， 封 孔 泥 浆 比 重 控 制 在 1.70 1.74 g/cm3 之 间 ， 泥 浆 比 重 采用 比 重 计 测 量 。第 二 ， 时 间 间 隔 。 初 灌 与 第 一 次 复 灌 的 时 间 间 隔 为 15 h， 复 灌 1 2、 2 3 等 以 后 的复 灌 间 隔 时 间 均 为 30 h。第 三 ， 灌 浆 压 力 。 灌 浆 压 力 是 保 证 灌 浆 质 量 的 关 键 ， 压 力 过 大 会 对 大 堤 的 稳 定 不 利 ， 过 低则 会 降 低 灌 浆 效 果 ， 达 不 到 预 期 目 的 。
13、 设 计 灌 浆 压 力 0.15 0.6 MPa， 但 在 施 工 时 ， 不 把它 作 为 控 制 性 指 标 ， 而 是 以 大 堤 劈 裂 冒 浆 为 原 则 。 灌 浆 时 压 力 由 小 逐 渐 加 大 ， 达 到 0.15 MPa 时 持 续 灌 浆 5 分 钟 ， 如 仍 不 出 现 劈 裂 ， 加 大 注 浆 压 力 ， 直 至 堤 顶 劈 裂 。 裂 缝 出 现 后 ， 为 了延 长 劈 裂 时 间 ， 适 当 减 少 注 浆 量 （ 减 少 20 30 ） ， 继 续 升 压 ， 直 至 劈 裂 冒 浆 。第 四 ， 结 束 标 准 。 灌 浆 采 用 初 灌 一 次 ，
14、 复 灌 两 次 。 如 果 复 灌 2 的 吃 浆 量 大 于 总 吃 浆 量的 15 ， 则 应 进 行 第 三 次 复 灌 、 第 四 次 复 灌 直 至 最 后 一 次 的 吃 浆 量 小 于 总 吃 浆 量 的15 为 止 。第 五 ， 封 孔 。 终 灌 结 束 后 在 孔 内 注 满 容 重 大 于 1.6 g/cm3 泥 浆 ， 浆 面 下 沉 后 再 灌 ， 直至 浆 面 不 再 下 沉 为 止 ， 施 工 中 一 般 注 入 3 5 次 。第 六 ， 观 测 记 录 。 灌 浆 过 程 中 ， 应 做 好 现 场 施 工 记 录 工 作 ， 动 态 观 测 灌 浆 过 程
15、中 的 各 种 变化 ， 如 劈 裂 缝 的 宽 度 、 长 度 、 方 向 的 变 化 、 地 基 的 鼓 起 范 围 和 高 程 、 堤 坡 局 部 平 面 位 移 、 各 孔吃 浆 量 等 ， 以 备 查 询 。6 灌 浆 效 果通 过 对 观 测 记 录 分 析 ， 孔 间 劈 裂 缝 的 搭 接 率 在 80 以 上 ， 局 部 段 达 到 100 ， 缝 宽 一般 为 4 13 mm， 最 宽 的 达 到 30 mm， 平 均 单 孔 吃 浆 量 为 2.15 m3， 最 大 单 孔 吃 浆 量 为31.8 m3， 吃 浆 量 大 的 灌 浆 孔 说 明 其 周 围 存 在 较 大
16、 的 洞 穴 。 灌 浆 结 束 后 ， 随 机 挖 深 3.0 m、 长 3.0 m、 宽 1.5 m 的 深 坑 5 个 ， 深 坑 中 劈 裂 缝 由 灌 浆 孔 底 部 贯 通 到 了 堤 顶 ， 裂 缝 最 宽 处达 到 了 30 mm， 浆 脉 清 楚 ， 浆 液 固 结 体 密 实 。 距 浆 脉 10 cm、 30 cm 处 各 取 5 组 土 样 进 行 检测 ， 10 cm 组 的 干 容 重 平 均 为 15 kN/m3， 30 cm 组 的 干 容 重 平 均 为 14.6 kN/m3， 灌 浆 效 果明 显 ， 达 到 了 堤 防 防 渗 加 固 的 目 的 。Spl
17、itting Grout in the North Bank of the Hutuohe RiverSUN Jian hua1， ZHANG Dong ming2(1.Hebei Provincial Academy Of Water Resource, Shijiazhuang 050051 ;2. Division of Hydraulic and Hydro power Eng. of Shijiazhuang, Shijiazhuang 050031 China)Abstract: By circulation grouting, the crevices and caverns i
18、n the north bank of the Hutuohe River were filled and the clod around splitting cracks also was compacted by slurry, which was joined by slurry vein along the axis aiming at anti seepage. The report showed the construction schemes and its technologies using circular splitting grouting at the north bank of the Hutuohe River.Key words: the north bank of the Hutuohe River; splitting grouting; slurry vein; use作 者 简 介 ： 孙 建 华 （ 1954 ） ， 男 ， 高 级 工 程 师 ， 从 事 水 利 工 程 建 筑 及 工 程 质 量 检 测 。作 者 单 位 ： 1 河 北 省 水 利 科 学 研 究 院 水 利 工 程 建 筑 研 究 所 ； 2 石 家 庄 市 水 利 水 电 工程 处
