锥探灌浆施工生产性试验参数

摘要：锥探灌浆主要应用于土坝、河流堤防上。土质坝体的锥探灌浆是先利用锥探机机械作用于带勺型钻头的钻杆上，挤压土质坝体成孔。然后用掺加了灭蚁药的浆液对土质坝体内部缺陷进行微压灌注，对坝体防渗加固、白蚁除治有良好的效果。且有施工工艺简单、成本低、效率高、效果良好等优势。本文主要分析论证锥探灌浆在阳新长江干堤塌陷治理工程中，依据先导孔成果资料现场配制出的粘土膨润土浆液配合比，能够更好、更有效的对堤坝进行防渗加固。

关键词：锥探灌浆、先导孔、生产性试验、膨润土配合比

Abstract: mainly used in grouting agent cone modes, river levee. The influences of the cone grouting agent soil is to use machine mechanical function in cone agent with the drill pipe type of drill, extrusion soil dam into holes. Then use the ant drugs destroyed by adding the fluid on soil dam internal defects mini pressure infusion, on the dam reinforcement, termites ChuZhi good effect. And the construction technology is simple, the cost is low, the efficiency high, and the effect is good and other advantages. This paper mainly analyzed and the agent in the cone grouting treatment engineering of the Yangtze river GanDi collapse, according to the results of the pilot hole information makes a clay bentonite slurry mixture ratio, can better and more effective for the dam for reinforcement.

Keywords: cone, pilot hole grouting agent, productive experiment, bentonite mix

中图分类号：TV731.6 文献标识码：A文章编号：

1、工程概况

阳新长江干堤位于长江中下游黄石市阳新县境内长江右岸，为Ⅱ级堤防。干堤保护范围主要为湖北省的阳新县、大冶市、黄石市石灰窑区和江西省瑞昌市，保护面积约2000km2，耕地及养植面积约111.23万亩，人口138.5万人，工农业产值约15亿元。

2009年2月26日，菖湖堤段内堤身（桩号K3+563m）发生塌陷险情（当时外江水位11.79m，吴淞高程）。堤身内坡形成直径约1.85m、深1.6m的近似圆形塌陷坑，塌陷坑洞口高程25.3m，直径约2.0m，洞深2.0m，距离堤顶高度2.5m，塌陷洞口外边线离堤顶内肩线平距9.35m。

对于塌陷扰动区处理范围以外的影响区，采用粘土膨润土浆液进行土层注浆加固，注浆孔间距2.0m×2.0m，呈梅花形布置，钻孔底面线为粉质壤土与粉细砂互层底，孔深13～15m。

2、锥探灌浆试验参数

2.1 生产性试验目的

1、通过现场布置钻孔取芯后，确定扰动区和影响区的锥探钻孔具体深度。

2、通过现场注水试验，确定施工参数和灌前的灌区渗透系数。

3、通过现场配合比试验，确定最优配合比，为后期施工的工期计划和质量保证提供依据。

2.2 先导孔主要布置方案

分别在堤身扰动区和未扰动区设置钻孔位置，并分别编号为XD-1、XD-2。采用2PC-150型回旋式地质钻机进行钻孔，钻孔孔径Ø90mm和Ø110mm。钻进深度视现场情况定出，初步定于见强风化基岩终孔。在钻进中，位于地下水位以上的软土地层，采用干法钻进。在饱和软粘性土、粉土、砂土中钻进时，采用先钻进后跟进套管。整个先导孔均一次成孔，无间歇。钻孔完成后，分别进行地层取样分析和注水试验。依据先导孔的注水试验后计算的渗透系数配制符合现场实际情况的最优配合比。

2.3 试验参数

堤顶影响区（未扰动区）XD-1孔内分三段进行降水头注水试验，在5.2米K=1.53×10-4cm/s，该处地层为粉土夹粉石；在10.2米K=0.58×10-4cm/s,该处地层为含粘粉土；在15.3米K=0.79×10-4cm/s,该处地层以粉细砂为主。

扰动区XD-2孔，考虑到土层已被扰动，成孔后做常水头注水试验，试验结果表明：在5.98米K=0.2×10-4cm/s，该处地层为饱和稍密的粉土；在14.16米K=0.07×10-4 cm/s，该处地层为粘状、含风化块的煤泥层。

由XD-1、XD-2分段注水试验的计算的渗透系数结果来看，整个先导孔所代表的区域大部分属于微透水层。

2.4 确定灌浆配合比

浆液的基本材料已送检，并符合《土坝坝体灌浆技术规范SD266-88》中相关的性能指标。利用泥浆测试仪现场确定粘土膨润土浆液各配合比中的粘度和重度。现场配制试验的统计数据见表1。

表1膨润土浆液配合比统计数据

从表中结果看来只有三个比例完全符合设计标准，即满足粘度30～100,满足重度1.3～1.6。通过注水试验得出的渗透系数来看，先导孔揭示出锥探灌浆的区域地层属于微透水层，所以在以上三个配合比中选定一个流动性（粘度）较大的，即3.2号配合比，水：粘土土：膨润土=1：1：0.15。虽4号配合比（1：2）浆液力学性能指标满足要求，流动性也较大，但浆液材料配制不完全。再者，3.2号配合比中水土比中1：1在现场的操作性比较强。

2.5 成果检查

在锥探灌浆完成后立即对灌区内的灌浆情况组织了质量检查工作，取灌区内较早的扰动区锥探灌浆孔按比例经行钻孔取芯分析，另对检查孔再次依照注水试验规程SL-345-2007做了降水头注水试验。并进行对比：

2.5.1 表观对比

通过取出的岩芯揭示，整个孔内含粘质多，取出岩心多呈柱状且密实。原粉细沙层取出物呈松散状，现该段取出物多完整且含粘质。整个孔内取出物粘质含量明显增多。

2.5.2 渗透系数对比

孔内的注水试验分两段进行，试验完成后通过资料整理并计算，第一段渗透系数为0.051×10-4cm/s，第二段渗透系数为0.013×10-4cm/s。均小于灌前的0.198×10-4cm/s和0.07×10-4cm/s。

2.5.3 干容重对比

先导孔（XD-2）取4.3~4.6m（粉质粘土）、13.96~14.16（粉土）两段土样做土工试验，其中粉质粘土段干容重为14.6KN/m3，粉土段干容重为15.2KN/m3。后在检查孔（JC-2）同位置取2段土样做土工试验，干土容重分别为 (1.51g/cm3)14.8KN/m3、(1.57g/cm3)15.4KN/m3，结果明显表示灌浆后取土样的干容重要大于堤身未扰动土样的干容重。XD-2钻孔位置为影响区，土层应未扰动。

3、结语

造孔、注水水试验工艺配套合理，所确定的锥探灌浆孔深能够满足设计要求。其注水试验的操作及计算过程全部依据SL-345-2007试验规程要求执行。所得出的结论与实际情况偏差较小。

从施工前堤身透水率和地层分布等方面分析看出，采用1：1：0.15的配合比，其配制出的浆液在流动性、比重、现场操作性上来说能满足现场锥探灌浆施工的要求。其地层的可灌性与设计文件中所描述的基本一致，没有较大的出入。

依据先导孔生产性试验结果现场配制的配合比是对症下药，在现场更具实用性。在土质坝体塌陷处理中，特别是塌陷发生后，坝体内部的地层结构会随时间发生变化，施工前的先导孔生产性试验起到了校核勘测、设计的结论，对于后期的工程质量也是一种保障。

参考文献：

［1］中国水利水电基础工程局.《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》(DL/T 5148-2001).

［2］水利淮河水利委员会.《土坝坝体灌浆技术规范》(SD266-88).

［3］长江勘测规划设计研究有限责任公司. 《阳新长江干堤K3+563堤身塌陷应急整治工程施工图设计》,2009年4月.

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。