（1）概述。北江大堤位于北江下游左岸，由数个堤段组成，北起清远市石角镇骑背岭，途经三水市至南海市的狮山，总长63.346km。北江大堤是保护广州市、清远市、佛山市和珠江三角洲地区的重要防洪屏障，是全国七大堤围之一，保护着6万多hm2耕地、700余万人口和产值2000多亿元的工农业以及通往全国各地的重要交通干线。

北江大堤全线透水地基长约37.22km，其中强透水地基长31.57km，汛期堤后常出现渗水、牛皮胀和管涌等险情。北江大堤河口龙船湾堤段（桩号47+250～48+250）全长1000m，该段堤顶高程13.50～13.60m，堤身相对高度8.0m，堤顶宽度一般为7.0m，内外边坡均为1∶3，当北江水位达7.5m警戒水位时，便在该堤段背水坡脚及堤后出现大面积渗水、牛皮胀等现象，随着江河水位的升高，其渗水现象加重。经钻探，该段堤身含有大量砂质土，防渗性能差，堤基覆盖层的砂壤土比较单薄，淤质细砂层厚度5～6m，透水性较强。1998年底，为解决龙船湾堤段堤基和堤身渗漏问题，经方案比较，决定采用造价低、施工简单的堤坝劈裂注浆技术进行处理，使堤身与堤基形成相对垂直连续的浆体防渗帷幕，消除堤内坡和堤后的渗漏隐患。

（2）劈裂注浆设计施工。

1）钻孔布置。根据堤基劈裂注浆原理，在堤基下一定深度内，受堤基附加应力的影响，在堤身轴线附近存在铅直的小主应力面，沿这一小主应力面注浆才能形成垂直连续的帷幕。根据堤身断面，沿堤顶轴线偏迎水面0.5m处布单排孔。

2）钻孔深度。根据堤基应力场的主要影响深度和防渗要求确定，孔深16.0～16.50m，造孔时一般深入堤基下的淤质砂泥层7.6～8.5m。

3）孔距。根据堤身高度、形状和每孔单侧劈裂长度来确定。因该堤段轴线在平面上为七弯五直，为了保证防渗帷幕的连续性，堤身转弯段终孔距2.5m，直线段终孔距4m，不分序钻孔。

4）浆液选择。根据该段堤身和堤基的实际情况，选用重粉质粘性土作为注浆材料，其土料要求是：①粘粒含量20%～30%；②砂粒含量10%～25%；③塑性指数8%～15%；④有机质含量小于2%。在浆液中掺加约1%的附加剂（Na2SiO3），加速浆液固结和提高注浆帷幕后期强度，同时有利于改善浆液的浓度和提高浆液的流动性。

堤基以下帷幕注浆采用粘土水泥混合浆灌注。水泥掺入按注浆干土料的12%～15%，并采用先稀后浓的原则进行施注；稀浆重度1.1～1.2g/cm3，粘度25～30s，注浆历时5～10分钟；浓浆重度1.3～1.4g/cm3，粘度35～40s以上。堤身劈裂注浆采用粘土浆灌注，同样采用先稀后浓的原则施注，稀浆采用0.9～1.1g/cm3，当孔口压力明显下降时即改为1.25～1.4g/cm3的浓浆灌注。稀浆粘度25～30s，浓浆粘度35～40s。

5）注浆方法。堤基注浆采用不分序，3孔同时灌注的纯压式全孔灌注方法。为使堤基帷幕厚度达到理想要求，采用复注多次的方法，按设计要求一般注足1.2～1.5m3/m的浆量后，将注浆管往上拔2.5m注第2次，当左右两邻孔冒浆或串浆时，再把注浆管往上拔2.5m注第3次，当终注压力达到设计压力后，即停注。

堤身注浆采用单孔多次灌注。有限量地控制每次注浆量，前4次注浆量依次为1.0m3/m、0.8m3/m、0.6m3/m、0.5m3/m，第5次以后为0.4m3/m。第1、2次注浆，注浆管保留8～8.5m，而套管保留6.0m，单孔注浆量达设计要求后停歇数天；之后注第3、4次，注浆管往上提2m，保留6.5m，而套管仍需保留6m，注入浆量达到要求后，注第5、6次时，注浆管保留5m，套管保留3m，直到该孔吃浆饱满，且堤顶面出现1～2次纵向裂缝和冒浆，孔口压力达到设计要求并稳定20分钟以上即可终注。

6）注浆压力。注浆压力是堤基、堤身产生劈裂的重要条件，当注浆管出口处的浆液劈裂压力大于钻孔的起裂压力和裂缝扩展压力时，钻孔就开始起裂，随着裂缝的扩展，浆液进入地基而形成防渗帷幕。

堤基注浆孔口压力用下式控制：

式中　 P基——孔口控制注浆压力，MPa；

h1，h2——堤高和注浆管深入堤基中的深度，m；

γ1，γ2——堤身和堤基土体的重度，k N/m3；

γ浆——浆液的重度，k N/m3；

δt——堤基土的抗拉强度，k N/m2；

f——小于1的保证系数。

在堤基注浆施工时，尽量用最大允许注浆孔口压力。（P基）进行灌注，以利在堤基内形成较好的防渗帷幕。

堤体（身）注浆孔口压力用下式控制：

式中　γ，γ′——堤体土的湿重度和注浆浆液重度，t/m3；

h，h′——堤体注浆造孔深度和堤体注浆时注浆管的深度，m；

δt——堤体土的抗拉强度，k N/m2。

经现场试验，δt为40k N/m2，经计算堤基及堤身注浆时，终注孔口压力为0.15～0.20MPa。

7）厚度的设计。(www.daowen.com)

浆体帷幕厚度用下式设计确定：

式中　H——水头，最大水头为10.95m；

J允——浆体的允许渗透坡降，J允=J破/K；

J破——粘土水泥混合浆浆体有反滤条件下的渗透破坏坡降，据有关试验，水泥含量为10%～15%的粘土水泥浆结石的渗透坡降为200；

K——安全系数，取2.0。δ=2×10.95÷200=0.11（cm）

为此，所构造的粘土水泥浆的浆体防渗帷幕厚只要大于11cm，即可满足防渗要求。

8）终注标准。

第一，堤基注浆终注标准：

①单孔注入混合浆量达1.2～1.5m3/m。

②达到设计要求孔口压力并能稳定20min以上。

只要同时满足上述两点即可结束某孔堤基的终注。

第二，堤身注浆终注标准：

①每孔复注次数达5次以上，两次注浆间隔时间不能少于3天。

②连续两次孔口压力达到设计要求压力，并稳定在20分钟以上。

③开注15分钟内堤顶连续3次纵向裂缝冒浆。

只要满足上述①、②点或②、③点的要求，即可结束某孔终注。

9）注浆中出现异常问题和处理方法。

①孔口冒浆。当浆液沿护壁套管向上返浆出孔口时停止注浆，把孔口挖深约40～50cm，然后回填粘土夯实后再灌。

②堤坡、堤顶冒浆。用人力夯实或沿冒点挖深约50cm后，回填粘土夯实，仍冒浆时，可暂停半天后再注，或加浓浆液，间歇灌注。

③串浆。如相邻两孔或多孔串浆，可用预备好的注浆管单向球阀将冒浆管口封堵再注，也可用间歇交叉注浆或同时在2孔或3孔上注浆。

④注浆管堵塞。若初注时堵塞，必须拔起注浆管重装后再注；复注时堵塞，应将注浆管往上拔起20～30cm，用稀浆或清水冲洗几分钟或改用稀浆注约5分钟。

⑤注浆裂缝长度和宽度的控制。纵向裂缝长度每次控制在30m（弯曲堤段应控制在5m以内），纵缝宽度每次控制在2.5cm以内，如出现横向或斜向裂缝时应立即停注，待查明原因处理好后再注。

（3）效果。劈裂注浆于1999年3月30日结束，当时考虑到北江汛期已到和浆体的排水固结仍要一段时间，故没有做注浆后注水检查（注浆前已做注水试验）和人工挖井检查来检验其注浆效果。但经1999～2000年北江洪水的考验，该段原渗水、牛皮胀等现象已经消失。通过这次堤身堤基劈裂注浆防渗处理，取得了良好的防渗止漏效果，达到了预期的目的。