壓密灌漿技術(shù)在處理水工擋土墻裂縫中的應(yīng)用

褚廣輝

（中鐵長江交通設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司，重慶 401121）

1 概述

裂縫是混凝土建筑物的常見病害之一，對于水工混凝土建筑物，任何細(xì)小的裂縫都特別敏感[1]。因?yàn)樗せ炷两ㄖ锏牧芽p會引起混凝土表觀質(zhì)量不達(dá)標(biāo)、抗?jié)B性降低、鋼筋銹蝕、耐久性變差等一系列問題[2-4]。因此，開展水工混凝土開裂原因的分析與防治就顯得尤為重要。

水工混凝土擋土墻產(chǎn)生裂縫的主要原因[5-6]是基礎(chǔ)不均勻沉降；擋土墻結(jié)構(gòu)太長，結(jié)構(gòu)縫設(shè)置數(shù)量偏少，溫度伸縮引起；排水不暢，造成土壓力增大以及設(shè)計(jì)截面尺寸不合理等。

壓密灌漿[7]是通過鉆孔向土層中壓入濃漿，隨著土體的壓密和漿液的擠入，將在壓漿點(diǎn)周圍形成燈泡形空間，并因漿液的擠壓作用而產(chǎn)生輻射狀上抬力，從而引起地層局部隆起，許多工程利用這一原理糾正了地面建筑物的不均勻沉降。

2 工程概況

2.1 工程概況介紹

某碼頭工程中，一共建設(shè)了5 個(gè)多用途泊位，設(shè)計(jì)吞吐總量為625 萬噸/年，其中集裝箱的吞吐量為45 萬噸/年，雜貨的吞吐量為175 萬噸/年。

前沿護(hù)岸共分為A、B、C、D 四段。其中A 段、B 段為開挖區(qū)域，當(dāng)墻高<7m 時(shí)采用一般重力式擋土墻；當(dāng)墻高≥7m 時(shí)，采用衡重式擋土墻。重力式擋墻和衡重式擋墻基礎(chǔ)均坐落在基巖上。C 段為回填區(qū)域，采用開山土石+土工格柵的形式，在低于標(biāo)165.00m 時(shí)，土工格柵的豎向間距為1.0m，標(biāo)高165.00m 到172.00m 之間,土工格柵的豎向間距為0.5m，在標(biāo)高為173.00m 處, 設(shè)置墻高為7m 的重力式擋土墻。在回填區(qū)設(shè)置排水盲溝。D 段擋墻在靠近橋臺處為回填基礎(chǔ)，在遠(yuǎn)離橋臺處為開挖基礎(chǔ)。

2.2 前沿?fù)鯄υO(shè)計(jì)情況介紹

前沿護(hù)岸擋墻裂縫僅發(fā)生在C 段和D 段擋墻，因此，僅介紹C 段和D 段擋墻的設(shè)計(jì)情況。

2.2.1 C 段擋墻

本段擋墻位于高回填區(qū)域，高程150.90m 以下均已經(jīng)采用大塊石回填形成。在高程150.90m 之上進(jìn)行回填開山土石混合料，要求分層碾壓開山土石混合料，加雙向土工格柵之后，綜合內(nèi)摩擦角不低于35°，開山土石混合料每隔40cm 分層碾壓，回填開山土石中石塊的粒徑不能大于20cm，在碾壓回填料時(shí)盡可能減少塊石對格柵的影響。在進(jìn)行回填前，必須進(jìn)行試驗(yàn)確定合適的土石比例的相關(guān)指標(biāo)，以達(dá)到綜合內(nèi)摩擦角不低于35°的要求。

在高程為150.90m～165.00m 之間，雙向土工格柵的豎向間距為1.0m，高程165.00m～172.00m 之間，雙向土工格柵的豎向間距為0.5m。在高程173.00 開始設(shè)置高7m 的重力式擋土墻至頂標(biāo)高180.00. 在高程為157.00m處開始，設(shè)第一道排水盲溝，在高程為165.00m 處開始，設(shè)第二道排水盲溝，共設(shè)置2 道。

護(hù)岸結(jié)構(gòu)采用漿砌六角塊，坡度為1:1.75，采用M10漿砌塊石擋土墻進(jìn)行護(hù)腳。在高程為157.00m 和165.00m 處分別設(shè)置2m 寬的馬道，護(hù)岸結(jié)構(gòu)縫每隔15m設(shè)置一道。

2.2.2 D 段擋墻靠近橋臺端

在原狀土上進(jìn)行塊石回填至標(biāo)高174.00，然后設(shè)置6m 高重力式擋土墻至180.00m，墻后采用開山石進(jìn)行回填，墻后10m 處設(shè)置倒濾層，倒濾層后方采用土石方回填。前沿護(hù)坡采用漿砌六角塊，坡度為1:2，采用C20 擋土墻進(jìn)行護(hù)腳。

3 擋土墻裂縫生成及原因分析

3.1 裂縫產(chǎn)生的情況說明

前沿護(hù)岸擋墻施工完成后，經(jīng)歷四個(gè)水位變幅后，發(fā)現(xiàn)在C 段和D 段前沿?fù)鯄εc橋臺銜接處出現(xiàn)裂縫，見圖1 中圓圈位置。

圖1 C 段、D 段擋墻出現(xiàn)裂縫位置示意圖

所產(chǎn)生的裂縫主要三種，分別為斜向型裂縫、水平型裂縫和部分豎向裂縫，裂縫的最大寬度為2mm，并且主要發(fā)生在靠近橋臺的第一個(gè)擋墻結(jié)構(gòu)段內(nèi)。根據(jù)觀測數(shù)據(jù)，沉降已穩(wěn)定，裂縫沒有繼續(xù)擴(kuò)大的趨勢,詳見圖2。

圖2 D 段擋墻靠近橋臺處出現(xiàn)裂縫的位置

3.2 裂縫產(chǎn)生的原因分析

根據(jù)橋臺、前沿?fù)鯄Φ氖┕で闆r，結(jié)合現(xiàn)場踏勘情況，初步判定裂縫產(chǎn)生的原因有以下幾個(gè)方面：

3.2.1 發(fā)生裂縫的擋墻基礎(chǔ)均為回填基礎(chǔ)，在靠近橋臺附近，大型碾壓機(jī)無法達(dá)到，故采用小型的夯實(shí)機(jī)對回填基礎(chǔ)進(jìn)行夯實(shí)。由于回填基礎(chǔ)的密實(shí)度和回填開山石的孔隙率等參數(shù)指標(biāo)未達(dá)到設(shè)計(jì)要求。因此，經(jīng)過了兩年四次的水位漲落，地下水位頻繁交替升降，回填料內(nèi)部粉粒、粘粒流失，出現(xiàn)不均勻沉降，在靠近橋臺處的擋墻發(fā)生了裂縫。

3.2.2 前沿?fù)鯄仓瓿珊螅蠓疥懹虿糠治醇皶r(shí)進(jìn)行封閉，處于裸露狀態(tài)，在下雨時(shí)，后方山體雨水匯聚與此，雨水下滲，從擋墻處排除，加速了回填料內(nèi)部粉粒的流失，從而造成不均勻沉降。由于裂縫的產(chǎn)生，擋墻向橋臺方向微傾，從而造成前沿?fù)鯄ο驑蚺_擠壓，對橋臺受力有一定的影響。

4 裂縫處理方法

根據(jù)現(xiàn)場踏勘結(jié)果，出現(xiàn)裂縫的原因主要是由于回填區(qū)細(xì)顆粒流失，造成的地基不均勻沉降而造成的。因此，處理的主要思路是對地基進(jìn)行壓密灌漿，形成上抬力，糾正擋墻不均勻沉降。

4.1 C 段前沿?fù)鯄Φ鼗庸?/h3>

注漿加固采用注漿花管方法對地基土進(jìn)行加固處理，因裂縫只出現(xiàn)于靠近橋臺的第一段擋土墻內(nèi)，因此處理范圍為分別靠近橋臺第一段擋土墻15.0m×12.0×7.0m（長×寬×深）的區(qū)域，鉆孔孔徑擬采取φ90mm，垂直鉆孔，注漿孔的間距為2m，整個(gè)施工面采用梅花形布置40 個(gè)鉆孔，本次花管注漿每孔鉆孔深度7～12m，自下向上的分段注漿，斷面圖詳見圖3、5。

圖3 C 段前沿?fù)鯄酀{斷面圖

4.2 D 段前沿?fù)鯄Φ鼗庸?/h3>

注漿加固采用注漿花管方法對地基土進(jìn)行加固處理，花管灌漿鉆孔灌漿處理范圍為15.0m×8.0×7.0m（長×寬×深）的區(qū)域，即靠近橋臺第一段擋土墻，鉆孔孔徑擬采取φ90mm，垂直鉆孔，注漿間距為2m，共布孔40 個(gè)鉆孔，本次花管注漿每孔鉆孔深度8～13m，自下向上的分段注漿，斷面圖詳見圖4、5。

圖4 D 段前沿?fù)鯄酀{斷面圖

4.3 加固方案實(shí)施

施工工藝流程：

a.測放孔位。根據(jù)設(shè)計(jì)孔位在一定注漿范圍內(nèi)進(jìn)行準(zhǔn)確定位，定出注漿孔位后，將這些注漿孔位標(biāo)記出來。

b.成孔。注漿孔孔徑為50mm。

c.花管制作以及安放。注漿孔的孔深決定花管的配置，花管通過設(shè)計(jì)要求進(jìn)行制作，成孔后將注漿花管下入至孔底，之后將孔口管進(jìn)行封閉處理。

d. 注漿。首先選擇水灰比為1:1 的純水泥漿作為注漿材料，將早強(qiáng)減水劑和微膨脹劑摻加至純水泥漿中，其中水泥選用的是普通硅酸鹽水泥；其次是將純水泥漿以0.5Mpa 的注漿壓力注入注漿口；為了使注漿工程質(zhì)量得到確保，邊緣孔的孔距一般為其他注漿孔的孔距的1/2。最后當(dāng)注漿量小于0.4 L/min 或注漿地面大量冒漿，在穩(wěn)定30min 后，即完成了注漿。每組注漿后，應(yīng)每間隔2～3 孔隔孔注漿。

e.清洗。當(dāng)不需要連續(xù)施工時(shí)，在注漿完成后及時(shí)清洗注漿泵、注漿管等。如連續(xù)施工可根據(jù)具體情況不進(jìn)行清洗操作。

4.4 墻面裂縫處理

墻面裂縫的處理方法，根據(jù)《港口水工建筑物修補(bǔ)加固技術(shù)規(guī)范》（JTS 311-2011）進(jìn)行裂縫修補(bǔ)。

5 處理后現(xiàn)場效果

擋土墻地基注漿加固后，經(jīng)過一個(gè)月的沉降觀測及墻體表面觀測，未發(fā)現(xiàn)擋土墻沉降。墻體表面未發(fā)現(xiàn)新裂紋，原修復(fù)后裂縫未有裂縫發(fā)生，地基加固效果明顯。

圖5 C、D 段前沿?fù)鯄酀{平面圖

原擋墻由于傾斜，向橋臺處擋墻擠壓，經(jīng)過地基處理后，壓密灌漿時(shí)會因?yàn)樽{液的擠壓作用而產(chǎn)生輻射狀向上抬力，抵消了擋墻向橋臺的擠靠力，使原擋墻恢復(fù)至原位，減少其偏斜度。

6 結(jié)論

本文對擋土墻裂縫產(chǎn)生的原因分析，當(dāng)擋土墻裂縫是由地基沉降而引起時(shí)，選擇壓密灌漿的地基處理方法，從而產(chǎn)生輻射狀上抬力，可以很好的解決此類問題，以期為今后類似工程提供了簡單有效的治理方法。