濮阳黄河堤防加固工程大堤裂缝处理实施方案（黎宝贵,林楠,宋双杰,黄细丁）

［摘 要］ 黄河下游堤防工程的建设为防洪安全提供了可靠保障。但由于多种原因,目前在已经完成的黄河河南濮阳段标准化堤防工程的多处出现了裂缝,裂缝的产生势必影响到堤防工程的安全,因此有必要对裂缝的形成原因进行分析,并提出裂缝处理的设计解决方案。

［关键词］ 黄河 堤防道路 裂缝成因 锥探灌浆

1 工程概述

黄河大堤濮阳段，位于黄河下游左岸中段，上端与河南省长垣县大堤相接，下端与河南省范县大堤相连，濮阳段大堤全长59.46km。本次加固堤段为黄河大堤濮阳段左岸80+500～86+700、98+530～101+600共2段，总计9.27km，属濮阳市河务局管辖。为I级堤防。2006年初淤筑以来，淤筑段对应的堤防受背河高水位的浸泡后，堤顶自2006年6月出现了裂缝，部分堤段路基下蛰。目前堤防道路坑洼不平，雨水积存，已严重影响到了“抢险交通线”的畅通。为了满足堤身的安全和防洪抢险的要求，需要对裂缝进行处理。

2 堤身裂缝分布情况

濮阳黄河堤防80+500～86+700、98+530～101+600段放淤固堤工程开始淤筑后，2006年6月堤顶出现裂缝，随着淤筑高程的逐渐增高，裂缝长度、宽度、深度相应增大，裂缝数量增多，部分严重堤段出现了较长距离的路基下蛰。为摸清裂缝现状，掌握其发展规律，濮阳市局组织专人对堤防裂缝进行长期观测统计。为准确了解裂缝深度及路基破坏情况，并为堤防道路维修专项设计提供依据，濮阳市局对裂缝较严重的典型断面进行开挖。根据观测统计，放淤段范围对应的堤顶目前有129条纵缝，合计长度8 824m；有横缝50条，合计长度279.1m；有龟裂28处，合计面积3 835.5m2，有翻灰4处，合计面积451m2。

堤顶裂缝汇总见上表；

3 裂缝产生机理分析

3.1 堤身质量差

濮阳黄河大堤始建于公元1877年，距今已有130多年的历史，现状堤防是在原有民埝的基础上逐步加高培厚而成的，受当时技术、设备和社会环境等条件的限制，普遍存在用料不当，压实度不够等问题。据检查了解，新中国成立前部分老堤的干密度仅1.3g/cm3，新中国成立后虽然经历三次大复堤，由于堤线较长，加上当时的施工条件、施工技术等多种因素影响，使压实干密度降低,工程质量很难满足设计要求，部分堤段土层厚度超过规定标准，碾压不实。堤防上獾、狐、鼠、蛇等害堤动物很多，獾、鼠在黄河大堤上掏洞筑穴，严重削弱了堤防的抗洪能力。

根据地质勘察资料，该段大堤粘粒含量以15%为界，大于该值的比率仅占35.8%；堤身干密度达到1.5t/m3的比率仅占52.7%。说明堤身土体比较不稳定，在外界条件发生变化时很容易产生裂缝。

3.2 施工强度大长期淤背水体浸泡

淤背工程的淤筑高度一般6～10m，连续长时间的施工且围格堤一次或两次做成，使背河堤脚和淤背区顶面以下的堤坡，长时间被水浸泡，同时浸润大堤堤身，形成了稳定渗流，浸润线以下的土体长期处于饱和状态，另外淤背施工强度大、加荷速度快，从而使淤背基础和堤身发生变形而产生裂缝。

3.3 道路路面本身裂缝

从统计数据看，堤顶存在不少塌陷龟裂和裂缝，有些纵缝出现在临河侧。且现场察勘发现，在一些无淤背的空白堤段上述裂缝也存在。这些裂缝大多是由于堤防道路建设标准低，又经长期超载运行而造成的裂缝。

4 裂缝处理设计

4.1 裂缝处理设计

（1）无沉陷的纵缝段：

①宽度小于3cm的裂缝，由于裂缝较窄，路面较完整，强度高，首先采用锥探灌浆对缝进行充填，将裂缝表面清理干净后，再用沥青抹缝并涂刷缝两侧的路面，路面涂刷总宽度20cm。这样可以堵塞缝口，防止雨水进入。

②宽度大于等于3cm的裂缝，首先采用锥探灌浆对缝进行充填，然后沿缝开挖成槽，槽底以下路基压实，最后按堤顶道路的原设计要求恢复堤顶道路结构层。参见下图。

开槽宽度1.0m，深度0.35m，尽可能采用台阶式开挖。路沿石处槽开挖沥青路面30cm宽，路面槽尽量将槽开挖到缝的中间部位。

该开槽方案的优点是：通过灌浆充填裂缝后，仅对裂缝部位局部开挖成槽，大堤不需要大面积开挖，处理工程量不大，施工时间较短，工程造价相对较小。郓城县局所属的288+000～289+223堤段于2003年即采用该方案进行处理，是一种比较常用的处理方案。

（2）有沉陷的裂缝：首先采用锥探灌浆对缝进行充填，然后将沉陷路面（包括沉陷路面周围各30cm宽）的基层、面层全部清除，路基翻松后压实，要求压实完成后的路基顶高程与沉陷前的路基顶高程相同（由于路面沉陷路基需要增加土方），最后按堤顶道路的原设计要求恢复堤顶道路结构层。

（3）横缝：将裂缝清理干净后，用沥青抹缝并涂刷缝两侧的路面，路面涂刷总宽度20cm。

（4）路面龟裂：龟裂路面面层全部拆除，再按堤顶道路的原设计要求恢复龟裂处路面面层。

（5）路面翻灰：翻灰路面道路已不能正常使用，基层、面层全部清除，路基翻松后压实，最后按堤顶道路的原设计要求恢复堤顶道路结构层。

4.2 灌浆设计

裂缝的充填灌浆，主要包括以下内容：灌浆浆液的选择、灌浆技术参数的选定、灌浆孔平面布置、灌浆纵剖面设计等。

（1）锥探灌浆孔的布置

沿缝布设1排灌浆孔，孔距为1.5m，孔径为30～35mm。

（2）造孔深度的确定

造孔深度超过裂缝深度1m，当孔深小于5m时，孔深确定为5m。

（3）灌浆土料与泥浆指标参数的确定

本次设计灌浆土料和浆液的各项指标参数依据《土坝坝体灌浆技术规范》（SD266-88），结合黄河下游多年的灌浆经验来选择确定。

①灌浆土料：塑性指标10％～25％，粘粒含量15％～20％，粉粒含量70％～80％，沙粒含量＜10％，有机质含量＜2％。

②灌浆浆液: 容重1.3～1.48t/m3，粘度（S）15～50，稳定性＜0.1g/cm3，胶体率＞80%，失水量10～30 cm3/30min。

（4）灌浆

在施工过程中，注浆管上端孔口压力应小于4.9×104Pa （0.5kgf/cm2），以免堤面出现早裂现象。若发现吃浆量很大，施工时可适当增加灌浆量和提高浆液稠度。由于堤身的失水收缩，裂缝新生，因此需要多次灌浆。

灌浆效果检查：主要对灌浆过程中对各种参数指标加强控制，进行认真检查，严格按设计要求进行施工。

5 施工组织设计

5.1 锥探灌浆

（1）施工程序

根据裂缝的不同类型，施工程序分述如下：

①位于硬化路面上、宽度≥3cm的裂缝施工程序为：布孔→锥探机造孔→灌浆→复灌→封孔→挖槽→回填路面。

②位于硬化路面上、宽度＜3cm的裂缝施工程序为：布孔→冲击钻（或地质钻）钻导孔→锥探机造孔→灌浆→复灌→封孔（含孔身封填和路面面层锤填）。

③路缘石处、宽度≥3cm的裂缝施工程序为：布孔→锥探机造孔→灌浆→复灌→挖槽→回填。

④路缘石处、宽度＜3cm的裂缝施工程序为：布孔→锥探机造孔→灌浆→复灌→封孔。

（2）施工方法

按设计要求进行测设布孔，根据黄河堤防锥探灌浆施工经验，采用ZIZ-WQ-100型冲击钻或TLD-HZ200型工程钻机打先导孔，然后选用ZK24型或黄河747型堤防专用锥孔机沿裂缝表面造孔，孔距1.5m，孔深5～8.9m。洪湖PN型搅浆机制浆及灌浆，灌浆方法采用“少灌多复”的方法进行。灌浆压力控制在0.5kg/cm2以内，两次灌浆间隔时间不应小于1天。

（3）灌浆试验

灌浆施工前应做灌浆试验。选有代表性坝段，按灌浆设计进行布孔、造孔、制浆、灌浆。观测灌浆压力、吃浆量及泥浆容重、堤坡位移和裂缝等。试验结束后应分析资料，总结经验，修改参数，完善和熟练灌浆工艺，然后方可全面施工。

灌浆所用土料和浆液都应进行试验。土料试验包括：颗粒分析、有机质含量及可溶盐含量等；浆液试验包括：容重、粘度、稳定性、胶体率及失水量等。

5.2 挖槽和路面拆除

挖槽包括路缘石处裂缝开槽和路面裂缝开槽。路缘石处挖槽土方施工采用人工开挖，人工装车，胶轮车运输；路面开槽施工采用切逢机切逢，风镐破碎，人工装车，机动翻斗车运输。

路面拆除采用切逢机切逢，风镐破碎，人工装车，机动翻斗车运输。

5.3 路槽和拆除路面回填

挖槽结束后，首先对基底进行整平压实，压实度达到0.93（重型击实）或0.95（轻型击实）以上，再按设计要求和道路施工相关技术规定对路面结构层采用人工，辅以小型机械设备施工即可。

沉陷路面拆除后，对原堤防进行耙松30cm，洒水，小型手扶振动碾压实，压实度0.95（轻型）以上，再按设计要求和道路施工相关技术规定对路面结构层采用人工，辅以小型机械设备施工即可。

5.4 其他

路缘石拆除和恢复均采用人工施工，路缘石恢复采用拆除路缘石。

底基层修建、基层修建、沥青面层修建采用人工拌料、摊铺，小型手扶振动碾压实。

结语

黄河下游堤防道路出现的各种裂缝危害极大。对堤防道路裂缝病害的预防治理，应采取合理使用、预防为主，发现问题及时补修等措施，最大限度地延长道路的寿命，确保“交通运输线”的畅通无阻。