水泥-水玻璃灌漿在汪甸防護(hù)堤防滲處理中的應(yīng)用

吳 毅

（湖南宏禹水利水電巖土工程有限公司 長(zhǎng)沙市 410007）

1 工程概況

百色水利樞紐水庫(kù)淹沒(méi)區(qū)汪甸防護(hù)工程位于右江樂(lè)里河支流上，地處樂(lè)里河左岸汪甸鄉(xiāng)政府后汪垌片一帶，防護(hù)區(qū)保護(hù)耕地面積54 hm2（810畝）。2006年8月底～9月初庫(kù)水位達(dá)到222 m高程時(shí)，發(fā)現(xiàn)東區(qū)防護(hù)堤基土滲水濕潤(rùn)嚴(yán)重，部分堤段（樁號(hào)1+715～2+155 m）排滲井出現(xiàn)涌水涌砂現(xiàn)象，在原水文站東面地形較低的地方（地面高程221 m以下）浸水嚴(yán)重，地面逐步產(chǎn)生沼澤化。當(dāng)庫(kù)水位進(jìn)一步增加至正常庫(kù)水位時(shí)，局部可能會(huì)出現(xiàn)管涌，嚴(yán)重危及到堤防安全穩(wěn)定。針對(duì)防護(hù)堤出現(xiàn)的工程問(wèn)題，經(jīng)過(guò)多次勘察設(shè)計(jì)論證，防護(hù)堤基防滲處理時(shí)，上部填土層采用粘土回填，下部漂卵石層采用純壓式雙液(水泥、水玻璃)帷幕灌漿，取得了較好的防滲效果。

2 防護(hù)堤基地質(zhì)情況

防護(hù)堤基漂卵石層地質(zhì)條件比較復(fù)雜，主要體現(xiàn)在：

（1）部分堤段漂卵石層漂卵石粒徑較大，漂石、卵礫石、砂及泥混雜，分選性極差，結(jié)構(gòu)松散滲透性強(qiáng)烈，導(dǎo)致鉆進(jìn)時(shí)無(wú)回水，造孔困難，灌漿時(shí)吸漿量大；

（2）部分堤身填土層結(jié)構(gòu)松散，灌漿時(shí)常出現(xiàn)堤后漿砌石段漏漿等現(xiàn)象。

堤基防滲處理區(qū)主要地層自上而下為：

●堤防填土（QS）：紅褐色、黃褐色粉質(zhì)粘土及含碎石粉質(zhì)粘土等，來(lái)源于階地上的沖積層和附近的山坡上殘坡積層。

● 粉質(zhì)粘土（Qpal-2）：厚度（2～5）m，較密實(shí)。 可硬塑狀態(tài)。 滲透系數(shù) K=（5.84×10-6～6.45×10-5）cm/s。

● 含泥漂卵石層（Qpal-1）：厚（3.5～12.2）m。 結(jié)構(gòu)松散，但無(wú)架空現(xiàn)象，局部泥質(zhì)膠結(jié)，底部漂卵石含泥量較少，漂石分布不均一。 滲透系數(shù) K=（1.68×10-3～1.12）cm/s。

●基巖為中厚層灰色砂巖夾淺灰色泥巖或與砂巖互層，隔水性能良好。

3 雙液(水泥、水玻璃)帷幕灌漿施工工藝

雙液（水泥、水玻璃）灌漿方法即利用水玻璃與水泥混合后的速凝特性，利用水玻璃摻量大小調(diào)整漿液凝固時(shí)間，使灌入的漿液具有可控性，能在預(yù)定的時(shí)間內(nèi)達(dá)到初凝，防止?jié){液在漂卵石層滲流過(guò)遠(yuǎn)，以有限的灌漿材料形成有效的防滲帷幕，達(dá)到止水防滲的目的。

3.1 灌漿材料的配合比

本工程屬于動(dòng)水條件下漂卵石層帷幕灌漿，為控制漿液不致流失太遠(yuǎn)，必須使?jié){液在合適的時(shí)間內(nèi)凝固。根據(jù)前期試驗(yàn)成果選擇1∶1和0.8∶1兩組水灰比分別摻加3%、5%、7%、10%的水玻璃四種不同摻量進(jìn)行了漿液初、終凝時(shí)間、流動(dòng)性、析水率的測(cè)定?？墒褂玫呐浜媳纫?jiàn)附表。

附表 可使用的雙液漿的配比和性能表

施工時(shí)，根據(jù)本工程的實(shí)際情況，采用4%的水玻璃摻量為基數(shù)，適時(shí)根據(jù)鉆孔灌漿情況進(jìn)行調(diào)整。

3.2 灌漿方法

雙液帷幕灌漿采用依次加密法分二序施工，均采用自下而上分段灌漿法，段長(zhǎng)0.5 m。灌段灌漿壓力最大值不得超過(guò)0.6 MPa。

鉆孔達(dá)到要求深度后，下入灌漿管至孔底（若垮孔，采用打桿法至孔底），然后用碎礫石回填孔內(nèi)至含泥漂卵石層頂部，上部采用粘土填滿灌漿管與孔壁之空隙，試壓漿，當(dāng)止?jié){效果較差時(shí)，再適度送入雙液漿至孔口返漿為止，待凝（30～60）min，開(kāi)始灌注。如果在上提灌漿管后，出現(xiàn)從灌漿管和土層間隙處出現(xiàn)冒漿，采取孔口返漿后待凝10 min左右的方法，使漏漿得到有效止?jié){。

3.3 雙液帷幕灌漿實(shí)施過(guò)程中的特殊情況處理

灌漿過(guò)程中出現(xiàn)的特殊問(wèn)題，在施工過(guò)程中不斷總結(jié)，認(rèn)真分析，針對(duì)不同的灌段采取不同的灌注措施，其評(píng)價(jià)如下：

（1）大量吸漿段。灌漿過(guò)程中大量吸漿段，灌入的漿量達(dá)到或超過(guò)設(shè)計(jì)確定的750 kg/m后，未出現(xiàn)減少跡象者，采取間歇待凝、加大水玻璃摻合比例、預(yù)埋灌漿管灌注等措施，直至灌段達(dá)到設(shè)計(jì)結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)。其中平均單耗最大的孔1-I-341共灌入水泥15.6 t，達(dá)1 734.4 kg/m；1-I-339共灌入水泥14.98 t，平均單耗1 506.99 kg/m。灌注過(guò)程中，對(duì)防護(hù)堤迎、背水面均進(jìn)行了觀察，未發(fā)現(xiàn)漏漿現(xiàn)象。

（2）提高灌漿壓力，加強(qiáng)對(duì)含泥量大的部位的灌注。在漂卵石層中含泥量大，漂石直徑較大部位，為了確保帷幕灌漿效果，Ⅰ序孔施工采用0.6 MPa灌漿壓力，在Ⅱ序孔及第2排孔灌漿時(shí)，將灌漿壓力提高到（0.8～1.0）MPa。

（3）串漿孔。灌漿過(guò)程中若發(fā)現(xiàn)相鄰鉆孔串漿，當(dāng)被串孔具備灌漿條件，則將被串孔段同時(shí)堵塞，一泵一孔進(jìn)行灌注；若被串孔不具備條件，則將被串孔先行封堵，待灌漿孔結(jié)束后，再對(duì)串漿孔掃孔、沖洗，而后繼續(xù)鉆進(jìn)和灌漿。此類現(xiàn)象出現(xiàn)較頻繁，特別是在Ⅱ序孔施工時(shí)K236、K238；K242、K244；K252、K254 等都出現(xiàn)了串漿 。出現(xiàn)串漿后，立即采取措施：先將灌漿壓力降低，然后用粘土球?qū)⒈淮滋疃拢卓? m用水泥加水玻璃封堵，待孔口封堵材料達(dá)到一定的強(qiáng)度后，再恢復(fù)串前壓力繼續(xù)灌注。施工證明此措施效果明顯，大大減少了掃孔工程量，對(duì)灌漿效果基本無(wú)影響（后續(xù)檢查孔成果顯示，該部位滲透系數(shù)在（1.27×10－5～6.81×10－6）cm/s 之間，完全達(dá)到設(shè)計(jì)要求）。

4 灌漿效果評(píng)價(jià)

帷幕質(zhì)量檢查以檢查孔注水試驗(yàn)成果為主，結(jié)合灌漿成果分析，進(jìn)行綜合評(píng)定。檢查孔注水試驗(yàn)自上而下逐段進(jìn)行，以（3～5）m的孔段長(zhǎng)控制，合格標(biāo)準(zhǔn)為堤基漂卵石層灌漿后滲透系數(shù)應(yīng)不大于1×10-4cm/s。檢查孔施工在該部位灌漿完成14天后進(jìn)行。檢查孔數(shù)量按5%布置，布置部位為漏漿量大等具有代表性部位，本標(biāo)段檢查孔共布置了27個(gè)，注水試驗(yàn)59段。注水試驗(yàn)結(jié)果顯示，帷幕線檢查孔滲透系數(shù)最大值為1.04×10-5cm/s，最小值為9.97×10-6cm/s，完全滿足防滲處理的技術(shù)要求。

5 結(jié) 語(yǔ)

采用水泥-水玻璃雙液漿，價(jià)格低、料源豐富、無(wú)污染，液漿膠凝時(shí)間可在幾秒至幾十分鐘之間隨意調(diào)節(jié)，結(jié)石率 100%，結(jié)石體抗壓強(qiáng)度可達(dá)（10～20）MPa以上，滲透系數(shù)大于1×10-7cm/s,在保證管路暢通、不堵塞孔的情況下，能使?jié){液在預(yù)期的時(shí)間內(nèi)凝固,并形成規(guī)則的有效帷幕。

本工程含泥漂卵石層內(nèi)滲透系數(shù)已達(dá)到 （6.95×10-2～1.12）cm/s，屬于強(qiáng)透水層，針對(duì)本工程復(fù)雜的地質(zhì)條件，灌漿過(guò)程中有針對(duì)性地采取了濃泥漿護(hù)壁造孔，灌漿時(shí)根據(jù)地層情況及時(shí)調(diào)整漿液濃度、水玻璃摻和量和一次性預(yù)埋射漿管等多種不同對(duì)象不同施工工藝，從根本上保證了帷幕灌漿的效果。

本次防滲處理效果顯著，對(duì)在漂石、卵石等地層實(shí)施高噴灌漿防滲治理存在難度的工程，提供了經(jīng)驗(yàn)。