雙液灌漿在松軟堆填封堵體防滲應(yīng)急搶險中的應(yīng)用

（湖南宏禹水利水電巖土工程有限公司長沙市410001）

雙液灌漿在松軟堆填封堵體防滲應(yīng)急搶險中的應(yīng)用

趙鐵軍 陳冠軍 楊東升

（湖南宏禹水利水電巖土工程有限公司長沙市410001）

文章以百色水庫汪甸防護堤潰決修復(fù)工程為例，介紹水泥-水玻璃雙液漿在松軟堆填土防滲應(yīng)急搶險工程中的應(yīng)用。主要闡述灌漿方法、施工工藝、加固結(jié)果，可供類似工程借鑒參考。

水泥-水玻璃漿液化學(xué)膠結(jié)作用控制標準

1 概述

在松散堆填土層中灌注水泥漿液，存在漿液擴散距離難以控制、易串漿、難起壓等特點[1]。水泥－水玻璃漿液對于松散堆填土層不但有填充地層空隙的作用，同時水玻璃在黏土顆粒之間還存在化學(xué)膠結(jié)作用[2～3];對于松散堆填土層中防滲應(yīng)急搶險工程,完全能夠滿足工程止水防滲的需要[4]。采用雙液（水泥－水玻璃）灌漿，可以保證漿液的擴散距離在一定范圍內(nèi)加固松散部位，起到有效的防滲固結(jié)作用。

百色水庫汪甸防護堤全長1 182.9 m，堤頂寬約3.5 m，地面高程（220～231）m，堤頂高程229.5 m。防護堤部分壩段因洪水決口進行了重新填筑，主要采用風(fēng)化碎石土對決堤口處進行應(yīng)急填堵，填堵缺口的深度最大達到14 m左右；在應(yīng)急填堵缺口處的過程中，未對風(fēng)化碎石土進行分層碾壓密實，決口段堤基、堤身內(nèi)孔隙大，結(jié)構(gòu)松散，急須對防護堤決口段封堵體及其兩側(cè)安全距離范圍的防護堤進行防滲和加固處理。工程設(shè)計針對上述特點沿軸線布置三排灌漿孔，排距1 m，孔距1.5 m，采用梅花樁分布法則，內(nèi)外側(cè)排均灌注黏土水泥膏漿，中間排鉆孔采用雙液漿灌注。文章主要討論雙液漿在松軟堆填土層中的防滲灌漿應(yīng)用。

2 堤基工程地質(zhì)條件

堤基主要地層自上而下為：

（1）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，來源于階地上的沖積層和附近的山坡上殘坡積層。

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

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

（4）基巖為T2L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 灌注漿液的特殊性能

水泥－水玻璃雙液漿的配置：首先將水玻璃與水采用1∶1的比例稀釋，使水玻璃使用方便。水泥采用復(fù)合硅酸鹽水泥，是灌漿材料的主要部分；水玻璃的加入可以改變漿液的粘度，初凝時間等物理力學(xué)特性。在有地下水存在的情況下，水泥－水玻璃漿液可以根據(jù)需要改變凝結(jié)時間。

開灌時，水泥漿的水灰比一般按1∶1控制；水玻璃添加比例可按水泥用量的0%、3%、5%、7%、10%共5個重量比進行摻加。宜根據(jù)鉆孔情況以及吃漿情況，選定開灌時水玻璃的添加用量。

為了能夠更好地了解漿液的性能，選擇適合的配比，對漿液的性能進行了簡單的測試，漿液具體配比及參數(shù)如表1。

表1 水泥-水玻璃雙液漿簡易性能測試

4 雙液灌漿施工工藝

4.1 灌漿深度

灌漿深度范圍：幕頂高程228 m，底部深入基巖1.0 m。

4.2 灌漿方法

灌漿時先將注漿管下入至距離孔底0.5 m，用專門性能的封孔漿液填塞灌漿孔和孔壁間的間隙，然后按1 m/段，逐步上提灌漿管，提一段、灌一段，自下而上灌漿至頂部高程。主要工藝如下：

（1）灌漿孔填塞阻漿。鉆孔達到要求深度后，下入灌漿管至距離孔底0.5 m，然后用粗砂或粘土回填孔內(nèi)，填滿灌漿管與孔壁之空隙，并分層擊實。試壓漿，當(dāng)止?jié){效果較差時，再適度送入可控漿至孔口返漿為止，待凝（30～60）min，開始灌注。

（2）在雙液漿灌注過程中，經(jīng)常出現(xiàn)漿液劈裂地層，導(dǎo)致漿液無效擴散，沿著裂隙不停的冒漿，在此情況下，采用水玻璃含量較高、較濃級別的雙液漿進行低壓灌注，直至裂隙內(nèi)有較濃級別的漿液冒出，待凝30 min后再次進行灌注。

（3）針對松軟地層灌漿時，因為極易出現(xiàn)冒漿、串漿等現(xiàn)象，隨時注意灌漿壓力與灌漿量，盡量采用低壓、低速進行灌注。

4.3 雙液灌漿控制標準

（1）灌漿及漿液變換。帷幕雙液灌漿漿液變換控制原則：當(dāng)灌漿壓力保持不變，注入率持續(xù)減少時或當(dāng)注入率不變，壓力持續(xù)升高時，水玻璃添加量不變。當(dāng)某一級漿液的水泥注入量達200 L以上或灌注時間已達20 min，而灌漿壓力和注入率均無改變或改變不明顯時，通過改變水玻璃的加入量來控制水泥灌入量；在改變水玻璃的添加量時，根據(jù)需要越級變濃。

（2）灌漿壓力及結(jié)束標準。采用雙液控制灌漿自下而上灌漿法，深度大于20 m灌漿壓力不超0.6 MPa，（20～10）m灌漿壓力不超過0.4 MPa，（10～1.5）m灌漿壓力不超過0.2 MPa，或累計水泥注入量達到100 kg/m后，上提灌漿管或終孔結(jié)束。

（3）封孔。灌漿結(jié)束后，采用0.7∶1的水泥漿液封孔。

5 灌漿結(jié)果分析

在灌漿完成后，設(shè)置檢查孔進行常水頭注水試驗，對灌漿效果進行評價。本工程共設(shè)置6個檢查孔，為了保證試驗結(jié)果的真實性，注水試驗深度范圍不能超過帷幕邊界，檢查孔深度為周圍4個灌漿孔的深度最小值減去1 m。本工程檢查孔共做注水試驗27段，其中J2、J4、J6號孔注水試驗段段長（5～6）m/段，未進行地層分段。具體試驗成果如表2。

成果顯示：滲透系數(shù)均小于5×10－5cm/s,符合設(shè)計要求，防滲效果良好。同時J1、J3、J5號檢查孔分段對不同土層進行注水試驗結(jié)果表明：在上部黏土層滲透系數(shù)3×10－5cm/s，相對透水率較?。簧奥咽瘜訚B透系數(shù)4.92×10－5cm/s，相對稍大一些；塊石層滲透系數(shù)為（3～4）×10－5cm/s，位于黏土層與砂卵石層之間，但總體均未超過設(shè)計標準，取得了良好的灌注效果。

6 總結(jié)

水泥－水玻璃雙液灌漿適合在松軟地層中補強堵漏，尤其是類似百色水庫汪甸防護堤潰堤后的封堵體決口段防滲灌漿工程，灌漿效果十分明顯。

（1）水泥－水玻璃雙液漿制漿簡便，漿液凝結(jié)時間可調(diào)，擴散距離可控，較適宜在松軟地層中廣泛應(yīng)用。

（2）水泥－水玻璃雙液灌漿施工簡單，但極易發(fā)生串漿、冒漿等問題，在施工過程中應(yīng)根據(jù)實際情況改變漿液的配比；在松軟地層中應(yīng)該注意封孔的密實性，串漿后及時灌注較大濃度的漿液直至串漿點冒出后待凝，確定不會在原串漿點串漿后再繼續(xù)進行下一步灌注。

表2 注水試驗結(jié)果

（3）水玻璃的加入可以加速漿液的凝固，采用較濃級別的漿液進行注漿以及處理冒漿、串漿時,應(yīng)及時進行管路清洗，避免漿液長時間靜止，堵塞管路。

施工體會：在松軟地層灌漿處理時，上部地層因較松散、蓋重較小，常常難以灌注，容易發(fā)生冒漿，灌注漿液量較少，處理較為困難，尤其是在側(cè)向壓力難以保證（比如堤防，上部沒有側(cè)向填土）的情況下，建議在此種地層中在灌漿層上部澆筑一層（10cm～20cm）的混凝土蓋板，可以減小施工難度、提高施工質(zhì)量。

[1]任臻，劉萬興.灌漿的機理與分類[J].工程勘察，1992，（2）: 11－14.

[2]丁銳.水玻璃與粘土礦物之間表面反應(yīng)的實驗研究[J].巖土工程學(xué)報,1999，（5）.

[3]王星華.粘土固化漿液固結(jié)過程的SEM研究[J].巖土工程學(xué)報，1999，（1）.

[4]鄭秀華.水泥－水玻璃漿材在灌漿工程中的應(yīng)用[J].水文地質(zhì)工程地質(zhì),2000，（2）：59－61.

2016－10－09）

趙鐵軍（1967－），男，湖南衡陽人，工程師，目前從事基礎(chǔ)處理施工。