廖栋欣 江门市江新联围管理处

1.工程概况

合山水利枢纽工程位于潭江干流中上游的开平市蚬冈镇，距恩平市区恩城镇40k m，距开平市区三埠25km，是潭江综合开发治理的第九级工程，闸址以上控制集雨面积1383.8km2，设计最大过闸流量为4972.1m3/s，是一宗以防洪、排涝、灌溉为主，兼顾航运、发电等综合利用的大二型Ⅱ等水闸。

2.工程地质条件

据勘察报告显示，本工程地质情况具体如下：

2.1 地形地貌

合山水闸闸址位于潭江干流蚬冈段、蚬冈桥下游300m处，河段自北向南流经水闸。工程区地势平坦低洼，局部有小山丘；地貌单元属于珠江三角洲冲积平原。

2.2 地层岩性

（1）区内第四系全新统（Q4）沉积类型较多，以洪积、冲积为主，次为坡积、残积，广泛分布于冲积平原、丘陵山地及丘间沟谷中。

（2）下伏基岩属寒武系八村群水石组（€3s），岩性为灰黄、棕红色粉砂岩、泥质粉砂岩、粉砂质泥岩、泥岩、粉砂质泥岩互层，主要为细、粉砂岩，次为中、粗砂岩等。

2.3 水文地质

（1）工程区内地表水系发达，集水面积大，河流水流量大。地下水特征主要为河流渗透水或弱承压水，主要有第四系孔隙潜水和基岩风化裂隙水。在本次勘察深度范围内，场地素填土较松散，含孔隙水；粉质粘土层为隔水层或弱透水层；中砂、粗砂、砾砂层属强透水性，含孔隙水；全风化、强风化粉砂岩属中等透水性～强透水性；弱风化、微风化粉砂岩多属弱透水性。根据钻探成果反映，场地地下水主要是赋存于中砂、粗砂、砾砂层中，含水较丰富。地下水的补给来源于大气降水的补给。

（2）经勘察取地表水进行水质分析试验，结合前期勘察ZK45孔的地下水试样。根据《水利水电工程地质勘察规范》（GB50487-2008）附录L判定：环境水对混凝土具有弱腐蚀性；对钢筋混凝土结构中钢筋无腐蚀性；对钢结构无腐蚀性。

2.4 物理地质现象

工程区内的不良物理地质现象主要是坍塌。岸边、路边的陡坡多处在雨季时发生了坍塌，且西闸船闸与水闸右侧有管涌现象。

3.工程设计要求

水闸上游铺盖左侧70.5m范围采用帷幕灌浆，孔距为1.5m，灌浆深度至强风化粉砂岩，孔深为8m，孔底高程为-11.1m，采用三序施工。上游铺盖右侧51.6m范围采用高喷灌浆，其中与帷幕灌浆衔接的10.8m为帷幕灌浆与高喷灌浆搭接，桩径为1.2m，终孔孔距为1.2m，灌浆深度至强风化粉砂岩，孔深为8m～16.8m，孔底高程为-11.1m（搭接段为-8.1m），采用二序施工。

3.1 钻孔的设计要求

第一，帷幕灌浆。优选小直径钻孔，保证孔壁平直、无损，帷幕灌浆钻孔部位同设计位置之间的误差也要在10cm以下，孔底最大的允许偏差在0.25m，灌浆孔也应该参照小直径，终孔的直径也要在56mm以上。

第二，高喷灌浆。一半一序孔当作先导孔，明确基岩特点，寻找能够达到标准的灌浆技术参数，钻孔孔位偏差也要控制在5cm以下，钻孔偏斜率也要控制在1%，钻孔深度要大于设计墙底深度0.3m，钻孔的直径也要超出喷射管外径20mm。

3.2 灌浆材料及制浆要求

第一，灌浆全部采用纯水泥浆，水泥等级采用42.5级普通硅酸盐水泥，帷幕灌浆水泥细度要求通过80μm方孔筛的筛余量小于5%，比表面积大于3500cm2/g。

第二，纯水泥浆液的搅拌时间，使用普通搅拌机时，应不少于3min；使用高速搅拌机时，宜不少于30s，浆液在使用前应过筛，自制备至用完的时间宜小于4h。

第三，灌浆浆液配合比具体应通过室内浆液试验和现场灌浆试验确定。

3.3 灌浆的设计要求

根据此工程概况，上游铺盖涉及帷幕灌浆与高压旋喷灌浆，都选择单排布设方式，具体如下：

第一，帷幕灌浆。灌浆孔也要优选小直径钻孔，而且要保持其孔壁平直、无局部受损问题，帷幕灌浆钻孔部位和设计之间偏差要控制在10cm以内，孔底的最大允许偏差为0.25m，要将最小直径作为灌浆孔的参照，终孔的直径也要控制在56mm，钻进后要待灌浆结束以后钻进，孔口都要堵盖，从而达到保护的目标。

第二，高喷灌浆。将一半一序孔当作先导孔，先识别岩基特征，而且要明确达到要求的灌浆技术参数，钻孔孔位的偏差要控制在5cm以内，控制钻孔偏斜率，要小于1%，钻孔的有效深度也要在设计墙底深度0.3m，钻孔直径也要超过喷射管外径2.0mm。

4.施工难点与解决方案

由于复杂的地质情况加上日积月累的水流冲刷，水闸底下大部分已被掏空，而且在施工过程中西闸船闸与水闸右侧还发现有管涌现象，具体情况如下：

4.1 灌浆外冒

根据《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》（DL/T5148-2001），灌浆在有盖重混凝土的条件下进行时，盖重混凝土应达到50%设计强度后钻孔灌浆方可开始。为保证工期，项目安排先施工闸基帷幕灌浆，后施工铺盖砼浇筑。按计划2015年2月1日开始帷幕灌浆施工，施工过程中由于地质原因，灌浆周围有严重冒浆，始终无法加压到设计标准。经多方现场勘查研究，这种地质情况，可先施工砼铺盖，铺盖达到强度要求后，利用铺盖盖重制止灌浆外冒。

4.2 铺盖段管涌严重

由于船闸及西闸上游铺盖段有大面积管涌情况（开工前已存在），管涌水流还会使灌浆材料（水泥浆）冲出孔外，工程质量得不到保证。对此需要在灌浆材料中添加速凝剂（水玻璃），使灌浆材料速凝而不被管涌冲出孔外。

4.3 浆液流失渗漏

船闸右岸岸坡上的高喷灌浆孔，经钻孔试验，钻孔至设计底高程的过程中，浆液流失严重。经过研究确认是浆液沿管涌路径渗漏。建议先施工上半段灌浆孔，先保证上半段灌浆施工质量，待上半段凝结后重新钻孔施工下半段灌浆。

5.施工质量控制对策

5.1 测放轴线和布置桩位

开工前放出轴线和挖出钻桩桩头，这样才能准确的放出旋喷桩桩位，经项目法人或监理复测定位、确认无误后做好标记。

5.2 钻孔质检

钻孔不允许坍塌，孔低沉渣不得超过15cm，确保三管能够一次放至设计深度。

5.3 喷射注浆前检查

灌浆前通过先导孔注水试验，了解土层空隙、岩层裂隙情况，确定施工参数。施工前须检查高压设备和管路系统，设备的压力和排量必须满足设计要求。

5.4 喷射施工中的质检

喷射施工过程中因故停止摆喷注浆，再续喷浆时相邻两段浆液的搭接长度不能小于20cm，防止浆体缩径或断桩。

5.5 水泥质检

所用水泥型号及性能必须符合设计要求且是合格品，水泥浆液必须按试验确定的水灰比进行配制。禁止使用受潮或过期失效的不合格水泥。

5.6 强化施工过程质量控制

帷幕灌浆及高压旋喷灌浆为地下隐蔽工程，一定要做好施工过程的质量控制，通过材料控制和施工工艺管理来保证工程质量。在组织上建立质量保证体系，采用事先试验，中间检查及控制，事后总结的三个环节。详细记录施工过程的有关资料及情况，以备检查。施工质量管理关键节点：孔位、垂直度、浆压、摆角、提升速度、喷浆量、浆液浓度、水泥用量、孔深等。

（1）帷幕灌浆质检。帷幕灌浆质检应围绕孔压水试验成果进行检查，压力达到灌浆压力的80%，而且要在1MPa以内，检查孔设置的数目应达到灌浆孔总量的10%，帷幕浆液检查孔压水试验需要在此处灌浆过后两周开始，而且压水试验也应通过从上到下逐段卡塞的方式进行，测试结果控制透水率在5Lu以内。可以选择五点试验法，试验过后也要按照技术标准来灌浆并封孔。

（2）高喷灌浆质检。随着工程施工的进行，也要重点围绕灌浆材料、浆液、各个工序等实施质检和控制，而且要形成记录，可以借助钻孔检查法来测试高喷墙的防渗性能、抗压强度等。可以将检查孔安装于墙体中心线相邻两孔高喷凝结体搭接位置，可以从上至下地逐段钻孔、取芯，并实施静水头压水试验。而且要控制渗透系数在1×10-5cm3/s,28日抗压强度也要达标，超过5MPa。

5.7 试验性质量检查

除上述施工过程中的质量控制外，还要进行材料抽检及现场试验。如：对现场材料抽样检验的办法来检查其质量；安排第三方检测单位对现场施工孔进行压水试验。

6.施工工艺

6.1 帷幕灌浆

6.1.1 帷幕灌浆工艺流程

测量轴线布孔放样→钻机就位→按设计孔径钻进→钻孔、裂缝冲洗、压水→第一段灌浆→待凝24小时→下一段钻孔灌浆→终孔标准→封孔等步骤。

6.1.2 帷幕灌浆工艺

第一，测量放样布孔，通过试验孔确定浆液水灰比、灌浆压力及段长。

第二，钻机就位：钻至强风化粉砂岩，设计深度8米。

第三，对所有灌浆孔（段）进行裂隙冲洗，从孔底向孔外冲洗的方法进行冲洗。

第四，灌浆浆液：整个帷幕灌浆采用水泥粘土浆灌注，混凝土与基础的连接段应单独先行水泥灌浆。帷幕灌浆水泥浆液水灰比（采用2：1，没有分级升压。）当灌浆压力保持不变，注入率持续减少时，或当注入率不变而压力持续升高时，不得改变浆液浓度。

第五，灌浆结束标准：试验压力下，当注入率不大于1L/min时，继续灌注30min时结束灌浆，孔口返浆的灌浆孔闭浆待凝。

第六，封孔：每个帷幕灌浆孔全孔灌浆结束后，应会同监理人及时进行验收，验收合格的灌浆孔采用“置换和压力灌浆封孔法”封孔。

6.1.3 掌握帷幕灌浆技术参数

帷幕灌浆施工中，最关键是要掌握各个项目的参数，具体的参数项目包括：水灰比、浆压力、水泥用量、孔深等，通过试验确定以下参数（见表1）。

表1 帷幕灌浆各个项目参数

6.2 高压旋喷灌浆

6.2.1 旋喷桩工艺流程

测量轴线布孔放样→钻机就位→Φ120回转钻进至强风化1.5米→高喷台车就位→下入三重管至设计深度→搅拌水泥浆液→自下而上旋喷注浆至桩顶→ 拔管洗管→移至下一孔施工（孔口回灌注浆）

6.2.2 旋喷桩施工工艺

第一，钻机就位：先用Φ120钻具开孔穿过混凝土、粉质粘土、，砂层、局部钻至强风化粉砂岩，设计终孔深度8～16.8米。机底须校正水平度，立轴垂直度允许偏差≤1%；孔位偏差允许值±5cm。

第二，钻进填土层时必须采用特殊的钻进工艺，即轻转慢压小心通过，遇到异响时必须特别注意，在确认不会碰到地下管线才能继续钻进。

第三，下管旋喷、注浆：下入三重管至设计深度后，泵入符合设计要求的水泥浆液，严格按设计参数要求自下而上进行摆喷作业，直至桩顶。

第四，拔管、清洗管路、器具；移机至下一个旋喷孔并要求间跳施工。

第五，注浆完毕，如果孔口浆液有收缩下沉，应及时补灌，保持桩头完。

6.2.3 掌握旋喷技术参数

旋喷桩施工中，最关键是要掌握旋喷技术各个项目的参数，具体的参数项目包括：水压力、浆压力、空气压力、旋转速率、提升速度、水灰比以及进浆比重、流量、水泥用量等，结合本工程的特点，通过试验确定以下参数（见表2）。

表2 旋喷技术各个项目参数

7.结语

水利工程地质复杂多变，本工程在灌浆过程中遇到渗漏、管涌等突发情况，通过现场勘察、优化施工方案，狠抓过程质量等手段最终顺利完成。且经参建各方联合检测，压水试验共检查6个孔，渗透系数分别为0.75×10-5cm3/s、0.81×10-5cm3/s、0.75×10-5cm3/s、0.70×10-5cm3/s、0.48×10-5cm3/s、0.97×10-5cm3/s，检测结果均小于设计值1×10-5cm3/s，质量合格。